科學家在探索宇宙的征程中又取得一項突破性進展——牛津大學牽頭的研究團隊發現了一顆與眾不同的系外行星,其獨特的地質和大氣特征顛覆了現有行星分類體系。這顆被命名為L 98-59 d的星球,距離地球約35光年,圍繞一顆小型紅矮星運行,其體積約為地球的1.6倍,但密度顯著低于同類天體。
傳統認知中,這類中等體積的系外行星通常被劃分為兩類:要么是擁有濃厚氫氣層的巖質"氣體矮行星",要么是以液態水或冰層為主導的海洋星球。然而,詹姆斯·韋布空間望遠鏡的觀測數據顯示,L 98-59 d的大氣成分中硫化氫含量異常高,這與已知行星類型存在根本性差異。研究團隊通過計算機模擬發現,該行星可能代表著一個全新的行星類別——以重硫化合物為主導的富硫行星。
模擬結果揭示了這顆行星的驚人內部結構:其地幔由深度達數千公里的熔融硅酸鹽巖石構成,形成了一個持續數十億年的全球性巖漿海洋。這種特殊的地質環境使得行星能夠儲存巨量硫元素,并通過火山活動持續向大氣釋放含硫氣體。研究指出,盡管宿主恒星的強烈輻射會不斷剝離行星大氣,但地下巖漿海洋作為化學物質儲庫,維持著大氣中氫與硫化氫的動態平衡。
行星演化模型顯示,L 98-59 d在形成初期可能類似亞海王星型行星,擁有更龐大的揮發性物質外殼。隨著時間推移,行星逐漸冷卻并流失部分大氣,最終演變成當前體積較小但大氣成分獨特的狀態。這種演化路徑為理解巖質行星的早期歷史提供了重要參照,因為包括地球在內的所有類地行星在形成初期都可能經歷過巖漿海洋階段。
韋布望遠鏡在2024年的觀測中檢測到該行星高層大氣存在二氧化硫等含硫化合物。研究團隊解釋,宿主恒星的紫外輻射與地下巖漿海洋釋放的氣體發生化學反應,共同塑造了當前觀測到的大氣特征。這種內部地質活動與外部輻射環境的相互作用機制,為解釋其他系外行星的異常大氣成分提供了新思路。
參與研究的利茲大學科學家理查德·查特吉博士形象地描述道:"這顆行星的大氣中彌漫著類似臭雞蛋的氣味,硫化氫在其中扮演著關鍵角色。我們的模擬表明,這種特殊的大氣化學環境可能比想象中更為普遍。"研究團隊正計劃將機器學習技術應用于未來觀測數據,以期繪制更完整的系外行星分類圖譜,并深入探究行星演化與生命孕育環境之間的關聯。
牛津大學雷蒙德·皮埃爾亨伯特教授強調,這項研究證明科學家能夠通過遠程觀測和計算機模擬,還原遙遠行星的內部結構與演化歷史。隨著"阿里爾"和"柏拉圖"等新一代探測器的投入使用,人類對系外行星多樣性的認知將迎來革命性突破,那些隱藏在浩瀚宇宙中的奇異世界正逐漸揭開神秘面紗。











