太陽系外類地行星在長期劇烈恒星活動中能否保留大氣層，是評估其宜居性的關鍵。M型紅矮星周圍的巖石行星因長期暴露于強恒星風和高能輻射，大氣演化機制尚不明確。美國開普勒望遠鏡發現的Kepler-1649系統（含兩顆地球大小行星：Kepler-1649 b位于宜居帶內側，c位于宜居帶內）圍繞M5V型恒星運行，為研究此類行星在極端環境中的大氣演化提供了理想平臺。
近日，中國科學院國家空間科學中心，聯合美國波士頓大學以及國內外科研機構的學者，針對Kepler-1649 b和c與恒星風相互作用，構建了多成分的磁流體動力學（MS-MHD）模型，并借助這一模型模擬了Kepler-1649 b和c在0.8至4.0Gyr時間跨度內，由恒星風和極紫外輻射驅動的大氣離子逃逸過程。研究團隊引入了恒星自轉制動模型計算時變恒星風參數，并基于M型紅矮星觀測校準的極紫外輻射演化，實現了對該系統大氣離子侵蝕過程的長期定量預測。
研究發現，兩顆行星的離子逃逸率隨恒星年齡呈現系統性衰減，并通過非參數LOWESS回歸捕捉到這一趨勢。在4.0Gyr時，總體逃逸率較早期降低2至3個數量級，氧原子離子O+貢獻了逃逸總量的98.3%至99.9%。研究同時發現，行星軌道距離對長期剝蝕效率產生非單調影響。在0.8Gyr時，行星b的O+逃逸率達4.47×1027 s-1，為行星c的3.79倍；在4.0Gyr時，行星b的逃逸率降至2.22×1024 s-1，比行星c低39.5倍。
這一反轉現象源于恒星風快速磁聲馬赫數隨年齡下降至1附近或以下，導致恒星—行星相互作用進入亞磁聲速區，形成類似木衛三磁層嵌入木星等離子體流的阿爾芬翼結構，這抑制了大氣剝離效率。盡管早期經歷劇烈侵蝕，但累積計算表明兩顆行星在0.8Gyr至4.0Gyr期間分別損失約0.32bar和0.16bar的CO2當量大氣，仍可能保留濃厚大氣層。
相關研究成果發表在《天體物理學雜志快報》（The Astrophysical Journal Letters）上。研究工作得到國家留學基金委員會和中國科學院等的支持。