I ett stjärnsystem relativt nära vårt, drygt tre tiotals ljusår från jordenAstronomer har identifierat en värld som verkar trotsa alla kända klassificeringar. Den är varken en gasjätte som Jupiter eller en klassisk stenplanet som vår egen: under dess yta ligger en globalt hav av smält sten som kokar utan vila.
Denna exoplanet, som heter L 98-59 dDen är omsluten av en tjock, giftig atmosfär, laddad med svavelföreningar, mer påminnende om ett naturligt laboratorium med hög temperatur än en plats där liv kan uppstå. Upptäckten, där europeiska och brittiska team deltog, inklusive ledande personer från University of Oxford, hjälper till att omdefiniera hur vi förstår mångfalden av världar som bebor galaxen.
En ny typ av planet som inte passar in i klassiska modeller
De insamlade uppgifterna visar att L 98-59 d har en ungefärlig storlek på 1,6 gånger så mycket som jordenMen dess fysikaliska egenskaper matchar inte vad som förväntas av en konventionell stenplanet. Dess densitet är lägre än vanligt för en värld av silikater och metaller, vilket omedelbart fick forskare att misstänka att något ovanligt hände inuti.
Långt ifrån att vara ett fast objekt med en stabil skorpa, indikerar analysen att mellan 70 % och 90 % av dess interna volym Den domineras av smält bergart. Med andra ord, det vi hittar där är ett gigantiskt hav av magma som kan nå djup på cirka 5.700 kilometer, utan vila eller områden med fast mark som de vi har på jorden.
För att komma fram till dessa slutsatser kombinerade forskargruppen observationer från flera instrument, inklusive james webb rymdteleskop och olika observatorier på jordens yta. Precisionen i dessa data har gjort det möjligt för forskare att uppskatta både storleken och massan och, i förlängningen, den inre strukturen hos denna extrema vulkaniska värld.
Forskningen, publicerad i tidskriften Natur Astronomi, antyder att vi står inför en ny typ av planet med hav av magma och svavel vilket praktiskt taget tvingar granska de traditionella kategorierna som vi använder inom astronomin: det är inte bara en het stenplanet, utan något mellanting mellan superjordar och havstäckta världar, fast i det här fallet är "vattnet" lava.
Denna upptäckt bidrar till det växande antalet upptäckter som under senare år har utökat katalogen över exoplaneter bortom de klassiska modeller som lärs ut i läroböcker, till stor del tack vare det kvalitetssprång som James Webb-rymdteleskopet representerar för att studera atmosfärer och sammansättningar på interstellära avstånd.
Ett närliggande helvete: det globala magmahavet
Nyckeln till denna exoplanet är att magmahav som dominerar nästan hela dess inreTill skillnad från på jorden, där smält berg huvudsakligen upptar manteln och avbryts av en mer eller mindre stabil fast skorpa, förhindrar den extremt höga temperaturen i L 98-59 d bildandet av en motståndskraftig och hållbar "jord".
De numeriska modeller som används av det internationella teamet tyder på att yttemperaturerna skulle lätt överstiga 1 500 ºCVärmen skulle vara så extrem att den skulle kunna smälta många vanliga metaller. Under dessa förhållanden skulle alla försök från planeten att stelna till en jordskorpa motverkas: berget som stelnar smälts snabbt igen av det intensiva energiflödet från dess inre och dess stjärna.
Denna situation skapar något liknande en kontinuerlig vulkanisk cykeldär magma stiger, släpper ut gaser i atmosfären och sjunker igen, vilket skapar en oerhört instabil intern dynamik. På avstånd skulle en sådan planet inte bara reflektera ljuset från sin stjärna, utan skulle förmodligen den skulle lysa med sin egen termiska glöd, som en kosmisk glöd som svävar i tomrummet.
Astronomer beskriver detta scenario som en värld fångad i ett slags permanent "geologisk linda". Medan jorden har förlorat inre värme under eoner, vilket möjliggjort bildandet av kontinenter och flytande hav, förblir L 98-59 d fixerad i ett mycket mer primitivt tillstånd, dominerat av smältning av material och konstant inre aktivitet.
För det europeiska forskarsamhället, inklusive de som arbetar från observatorier över hela kontinenten och organ som ESA, är det mycket värdefullt att studera ett så extremt objekt eftersom Den erbjuder en inblick i evolutionens tidiga stadier av steniga planeter, innan de svalnar och kan utveckla mer stabila förhållanden.
En tät, svavelhaltig atmosfär
Om L 98-59 d:s inre redan är extremt, är dess gaslager inte mindre det. Spektroskopiska data visar att planeten har en tjock atmosfärrik på väte- och svavelföreningarDetta förbryllade inledningsvis forskare, som var vana vid att hitta andra typer av blandningar i världar av liknande storlek.
Mätningarna upptäcker tecken på vätesulfid, samma gas som är ansvarig för den karakteristiska lukten av "ruttna ägg" på jorden. I detta fall skulle den uppskattade andelen av denna förening vara extremt hög, i storleksordningen 10% av atmosfärenvilket skulle förvandla planetens luft till en giftig cocktail som är absolut dödlig för all form av liv som vi känner det.
Förutom den kemiska komponenten fungerar den täta luften som en högeffektiv värmefällaAtmosfären behåller mycket av strålningen från värdstjärnan och omfördelar den, vilket förhindrar att ytan och magmahavet kyls ner tillräckligt för att bilda en fast skorpa. Det är en växthuseffekt som tagits till sin spets, mycket mer aggressiv än den som observerats på Venus.
Kombinationen av hög temperatur, tryck och närvaron av svavelföreningar skapar en miljö där det är praktiskt taget omöjligt för flytande vatten att existera eller för komplexa organiska molekyler att överleva under längre perioder. Således klassificeras L 98-59 d tydligt som en ogästvänlig och obeboelig värld, åtminstone för all landliknande biologi.
Just på grund av denna extrema hårdhet blir planeten ett idealiskt naturligt laboratorium för att testa teorier om atmosfärisk kemi under randvillkorModeller som stämmer väl överens med vad som observeras där kan sedan tillämpas på andra exoplaneter, inklusive mer tempererade sådana som uppmärksammas av europeiska projekt som fokuserar på sökandet efter möjliga biosignaturer.
Magmahavets roll som "lagringsplats" för svavel
En av de mest slående aspekterna av studien är den förklaring som forskarna föreslår för att rättfärdiga förekomsten av svavelgaser i atmosfären. De utförda simuleringarna indikerar att Magmahavet skulle fungera som en enorm kemisk reservoar, kapabel att absorbera och frigöra svavel kontinuerligt under miljarder år.
I det scenariot skulle de svavelrika materialen som finns i planetens inre lösas upp i den smälta bergarten och, genom konvektiva rörelser, transporteras till mer ytliga lager, där de skulle kunna komma ut i atmosfären genom vulkaniska processer och diffusa utbrottMed tiden skulle detta utbyte så småningom generera den säregna gasformiga sammansättning som detekteras idag.
Förekomsten av denna magma-atmosfärcykel hjälper till att förklara varför planeten, trots intensiv stjärnstrålning, kan ... upprätthålla ett relativt stabilt gashöljeÄven om en del av gasen går förlorad till rymden med tiden, skulle havet av smält sten fortsätta att mata atmosfären med nya föreningar, vilket förlänger livslängden på den typen av "giftig mantel" som omger världen.
Denna mekanism liknar vagt det som händer på jorden, där utbytet mellan det inre och yttre genom vulkanism och tektonik har varit nyckeln till att upprätthålla vår atmosfär genom geologisk historia. Men i L 98-59 d sker allt i en mycket mer extrem skala: de stigande temperaturerna och avsaknaden av en fast skorpa innebär att systemet alltid är på gränsen till kaos.
För det europeiska forskarsamhället öppnar dessa resultat dörren för vidare studier hur flyktiga element beter sig i högenergimiljöer och vilka konsekvenser detta kan ha för andra exoplaneter. Att förstå dessa processer kommer att möjliggöra en bättre tolkning av de kemiska signaler som observeras i framtida teleskopmål som James Webb och dess potentiella efterföljare, av vilka några främjas av Europeiska unionens institutioner.
Vad lär oss denna extrema värld om planetbildning?
Utöver de spektakulära omständigheterna bidrar L 98-59 d till att besvara en grundläggande fråga: hur steniga planeter utvecklas Från deras tidigaste stadier tills de blir (eller inte) potentiellt beboeliga platser. Att observera en värld fångad i ett sådant primitivt tillstånd gör det möjligt för oss att jämföra dess situation med den som jorden måste ha upplevt kort efter sin bildande.
För miljarder år sedan var vår planet också omgiven av hav av magma och giftiga atmosfärerdominerad av vulkaniska gaser och utan spår av fritt syre. Med tiden förvandlade värmeförlust, bombardemang av kometer och asteroider, samt intern dynamik gradvis denna miljö till en mer gynnsam för flytande vatten och organisk kemi.
Fallet L 98-59 d visar att inte alla världar följer samma väg: vissa kan att "fastna" i mycket energiska faserDetta beror på deras närhet till stjärnan, deras ursprungliga sammansättning eller en kombination av faktorer. Från europeiska observatorier används dessa scenarier för att förfina modeller för planetbildning, vilka sedan tillämpas på angränsande system och även för tolkning av data i ESA-uppdrag.
Dessutom påminner den här typen av exoplanet oss om att mångfalden av världar i galaxen Den är mycket större än man trodde för bara två eller tre decennier sedan. Det som en gång ansågs exceptionellt börjar verka relativt vanligt, vilket tvingar fram en revidering av de förenklade klassificeringarna som bara skilde mellan "stenplaneter", "gasjättar" eller tempererade "Neptunus".
För den europeiska allmänheten understryker varje upptäckt som denna vikten av att fortsätta stödja storskaliga observationsprojekt, både rymdbaserade och markbaserade, där universitet, forskningscentra och myndigheter från olika länder samarbetar. L 98-59 d är bara ett exempel på hur internationellt samarbete kan avslöja oanade verkligheter bortom solsystemet.
Med all denna data har exoplaneten L 98-59 d etablerat sig som en av de mest unika världar som upptäckts hittills: en planet nära jordens storlek men förvandlad till ett globalt lavahav, täckt av en svavelmättad atmosfär och hållen i ett tillstånd av ständig oro. Långt ifrån att vara en ren kuriositet har detta närliggande "helvete" blivit en viktig del i att bättre förstå hur planeter bildas och utvecklas i Vintergatan och vilka faktorer som avgör om vissa av dem så småningom kan erbjuda förhållanden som liknar dem på jorden.
