Последние наблюдения показывают, что на экзопланете, находящейся примерно в 35 световых годах от Земли, «земля на самом деле представляет собой море магмы». Исследовательская группа считает, что планета под названием L 98-59 d всего лишь примерно в 1,6 раза больше Земли, но имеет мантию, заполненную силикатной лавой, а также необычайно богатую серой внутреннюю часть и атмосферу. Это может представлять собой новый тип «богатого серой магматического океана», который никогда ранее официально не идентифицирован.

Соответствующие результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy, который вышел 16 марта. Часть данных получена в результате совместных наблюдений космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и наземных обсерваторий. Харрисон Николс, ведущий автор статьи, который завершил исследование в качестве аспиранта Оксфордского университета, а сейчас является научным сотрудником Кембриджского университета, рассказал Refractor, что открытие показывает, что «мы еще так много не знаем о том, как формируются и развиваются планеты». Он подчеркнул, что типы планетарной среды Млечного Пути гораздо более разнообразны, чем представляет нынешняя система классификации, и это разнообразие необходимо полностью учитывать при обсуждении планет в обитаемой зоне.

Ключевой особенностью L 98-59 d является то, что ее мантия похожа на силикатную лаву из извержений вулканов на Земле, но превратилась в «глобальное море магмы», покрывающее поверхность планеты и хранящее большое количество серы на глубине. Исследователи пришли к выводу, что планета, скорее всего, родилась в среде протопланетного диска, более богатой серой, чем в Солнечной системе. С точки зрения теории формирования планет это означает, что в Млечном Пути может существовать множество планет земной группы с элементным составом, совершенно отличным от земного, и даже планет с преобладанием серы, что приведет к появлению концепции новых типов каменистых планет, таких как «серные миры».

Что еще более загадочно, так это то, что планете, похоже, удавалось сохранять богатую водородом атмосферу чрезвычайно высокого давления в течение миллиардов лет, несмотря на постоянный «удар» высокоэнергетического излучения со стороны ее звезды. Вообще говоря, каменистые планеты, подобные Земле, в процессе эволюции будут постепенно терять легкие летучие компоненты, такие как водород и сера, но L 98-59 d нарушает это «условие», вынуждая ученых прибегать к высокоточному численному моделированию, чтобы реконструировать ее эволюционную историю.

Модели показывают, что в первые дни существования планета была более горячей и «расширенной», а ее внешний вид был ближе к «субНептуну». Затем в течение долгих лет он постепенно охлаждался и сжимался, но общая плотность все еще была низкой, что указывало на толстый атмосферный пакет с высоким давлением. Эта богатая водородом атмосфера с высоким давлением сделает внешний слой планеты очень непрозрачным и создаст экстремальный парниковый эффект, подобный венерианскому. Под совместным действием звездного излучения и приливного нагрева «первозданное магматическое море» на поверхности планеты будет долгое время поддерживаться в жидком состоянии. Исследовательская группа отметила, что этот механизм «запирания» магматического моря плотной атмосферой, умеренной радиацией и приливами не полностью учтен существующей системой классификации планет.

Ранее астрономическое сообщество обнаружило миры-океаны магмы вблизи других звезд, таких как 55 Cancri e, но эти планеты часто находятся близко к звезде, имеют чрезвычайно короткие периоды обращения и в основном полагаются на сильное излучение звезды для нагрева поверхности. Напротив, излучение, полученное L 98-59 d, относительно слабое, но оно опирается на тройной механизм «атмосфера-радиация-прилив» для совместного поддержания магматического моря, представляя новую стабильную модель. Это заставило исследователей задаться вопросом, не является ли нынешняя классификация «суперЗемли», которая использует размер планеты в качестве единственного критерия классификации, уже недостаточной для описания этих групп планет с очень разными внутренними структурами и составами.

На уровне планетарной химии L 98-59 d, хотя и чрезвычайно горячий и непригодный для известных форм жизни, все же может дать ученым важные подсказки о роли серы в планетных системах. Сера может участвовать в различных геохимических циклах, связанных с жизнью, при соответствующих условиях. Исследовательская группа использовала модель, чтобы сделать вывод, что содержание серы в среде рождения этой планеты было значительно выше, чем в Солнечной системе, что послужило теоретической основой для будущего поиска меньших и более мягких «богатых серой планет, подобных Земле».

В ближайшие несколько лет учёные планируют продолжить поиск новых миров-океанов магмы, подобных L 98-59 d, с помощью JWST, и с нетерпением ждут предстоящей миссии «Инфракрасное дистанционное зондирование атмосфер экзопланет» (ARIEL), реализуемой Европейским космическим агентством для систематического выявления различий в составе и внутренней структуре различных суперземель на более крупных образцах. Николс сказал, что, моделируя всю популяцию суперземли и сравнивая ее с текущими данными переписи экзопланет, ожидается, что она идентифицирует множество «подкатегорий» с различным составом и структурой и сопоставит их с различными путями формирования и эволюции планет.

Исследовательская группа также использует методы машинного обучения для создания более сложной системы моделирования эволюции планет, чтобы в будущем получать больше новых данных от космических телескопов и крупномасштабных миссий по исследованию неба. По их мнению, L 98-59 d — это только начало множества «отдалённых» планет, и эти миры, отклоняющиеся от традиционной парадигмы, в свою очередь подтолкнут учёных переписать базовую картину планетарного разнообразия, обитаемости и потенциальных сред обитания для жизни.