I et stjernesystem relativt nært vårt, litt over tre titalls lysår fra JordenAstronomer har identifisert en verden som ser ut til å trosse alle kjente klassifiseringer. Den er verken en gasskjempe som Jupiter eller en klassisk steinplanet som vår egen: under overflaten ligger en globalt hav av smeltet stein som koker uten hvile.
Denne eksoplaneten, kalt L 98–59 dagerDen er innhyllet i en tykk, giftig atmosfære, fylt med svovelforbindelser, som minner mer om et naturlig laboratorium med høy temperatur enn et sted hvor liv kunne oppstå. Oppdagelsen, som europeiske og britiske team deltok i, inkludert ledende personer fra University of Oxford, bidrar til å omdefinere hvordan vi forstår mangfoldet av verdener som bebor galaksen.
En ny type planet som ikke passer inn i klassiske modeller
De innsamlede dataene viser at L 98-59 d har en omtrentlig størrelse på 1,6 ganger så mye som jordenMen dens fysiske egenskaper samsvarer ikke med det som forventes av en konvensjonell steinplanet. Tettheten er lavere enn vanlig for en verden av silikater og metaller, noe som umiddelbart fikk forskere til å mistenke at noe uvanlig foregikk inni.
Langt fra å være et solid objekt med en stabil skorpe, indikerer analysen at mellom 70 % og 90 % av det indre volumet Den er dominert av smeltet stein. Med andre ord, det vi finner der er et gigantisk hav av magma som kan nå dybder på rundt 5.700 kilometer, uten hvile eller områder med fast grunn slik som de vi har på jorden.
For å komme frem til disse konklusjonene kombinerte det vitenskapelige teamet observasjoner fra flere instrumenter, inkludert james webb romteleskop og diverse observatorier på jordoverflaten. Presisjonen til disse dataene har gjort det mulig for forskere å estimere både størrelsen og massen, og dermed den indre strukturen, til denne ekstreme vulkanske verdenen.
Forskningen, publisert i tidsskriftet Naturstjernen, antyder at vi står overfor en ny type planet med hav av magma og svovel som praktisk talt tvinger gjennomgå de tradisjonelle kategoriene som vi bruker i astronomi: det er ikke bare en varm steinplanet, men noe mellom superjordarter og havdekkede verdener, bare at i dette tilfellet er «vannet» lava.
Dette funnet føyer seg inn i det økende antallet oppdagelser som de siste årene har utvidet katalogen av eksoplaneter utover de klassiske modellene som læres i lærebøker, i stor grad takket være kvalitetsspranget som James Webb-romteleskopet representerer for å studere atmosfærer og sammensetninger på interstellare avstander.
Et nærliggende helvete: det globale magmahavet
Nøkkelen til denne eksoplaneten er at magmahavet som dominerer nesten hele dets indreI motsetning til på jorden, hvor smeltet stein hovedsakelig opptar mantelen og er avbrutt av en mer eller mindre stabil, fast skorpe, forhindrer den ekstremt høye temperaturen i L 98-59 d dannelsen av en motstandsdyktig og holdbar "jord".
De numeriske modellene som brukes av det internasjonale teamet antyder at overflatetemperaturene ville lett overstige 1.500 ºCVarmen ville være så ekstrem at den kunne smelte mange vanlige metaller. Under disse forholdene ville ethvert forsøk fra planeten på å størkne en jordskorpe bli hindret: steinen som størkner smelter raskt igjen av den intense energistrømmen fra det indre og stjernen.
Denne situasjonen skaper noe som ligner på en kontinuerlig vulkansk syklushvor magma stiger opp, slipper ut gasser i atmosfæren og synker igjen, noe som skaper en enormt ustabil indre dynamikk. På avstand ville en slik planet ikke bare reflektere lyset fra stjernen sin, men sannsynligvis den ville skinne med sin egen termiske glød, som en kosmisk glør som svever i tomrommet.
Astronomer beskriver dette scenariet som en verden fanget i en slags permanent «geologisk spedbarnsalder». Mens Jorden har mistet indre varme over evigheter, noe som har muliggjort dannelsen av kontinenter og flytende hav, forblir L 98-59 d fastlåst i en mye mer primitiv tilstand, dominert av smelting av materialer og konstant indre aktivitet.
For det europeiske vitenskapelige samfunnet, inkludert de som jobber fra observatorier over hele kontinentet og byråer som ESA, er det svært verdifullt å studere et så ekstremt objekt fordi Det gir et vindu inn i de tidlige stadiene av evolusjonen av steinplaneter, før de kjøles ned og kan utvikle mer stabile forhold.
En tett, svovelholdig atmosfære
Hvis det indre av L 98-59 d allerede er ekstremt, er ikke det gassformede laget mindre ekstremt. Spektroskopiske data avslører at planeten har en tykk atmosfærerik på hydrogen- og svovelforbindelserDette forvirret i utgangspunktet forskere, som var vant til å finne andre typer blandinger i verdener av lignende størrelse.
Målingene oppdager tegn på hydrogensulfid, den samme gassen som er ansvarlig for den karakteristiske lukten av «råttent egg» på jorden. I dette tilfellet ville den estimerte andelen av denne forbindelsen være ekstraordinært høy, i størrelsesorden ca. 10 % av atmosfærensom ville forvandle planetens luft til en giftig cocktail som er absolutt dødelig for enhver form for liv slik vi kjenner det.
I tillegg til den kjemiske komponenten, fungerer den tette luften som en svært effektiv varmefelleAtmosfæren holder på mye av strålingen som mottas fra vertsstjernen og omfordeler den, noe som hindrer overflaten og magmahavet i å kjøles ned tilstrekkelig til å danne en solid skorpe. Det er en drivhuseffekt tatt til det ekstreme, mye mer aggressiv enn den som observeres på Venus.
Kombinasjonen av høy temperatur, trykk og tilstedeværelsen av svovelforbindelser skaper et miljø der det er praktisk talt umulig for flytende vann å eksistere eller for komplekse organiske molekyler å overleve i lengre perioder. Dermed er L 98-59 d tydelig klassifisert som en ugjestmild og ubeboelig verden, i hvert fall for enhver terrestrisk-lignende biologi.
Nettopp på grunn av denne ekstreme hardheten blir planeten et ideelt naturlig laboratorium for å teste teorier om atmosfærisk kjemi under grensebetingelserModeller som passer godt med det som observeres der, kan deretter brukes på andre eksoplaneter, inkludert mer tempererte som kommer på radaren til europeiske prosjekter som fokuserer på letingen etter mulige biosignaturer.
Magmahavets rolle som et «lager» av svovel
Et av de mest slående aspektene ved studien er forklaringen forskerne foreslår for å rettferdiggjøre mengden svovelgasser i atmosfæren. Simuleringene som er utført indikerer at Magmahavet ville fungere som et enormt kjemisk reservoar, i stand til å absorbere og frigjøre svovel kontinuerlig over milliarder av år.
I et slikt scenario ville de svovelrike materialene som finnes i planetens indre, oppløses i den smeltede steinen og, gjennom konvektive bevegelser, transporteres til mer overfladiske lag, hvor de kunne slippe ut i atmosfæren gjennom vulkanske prosesser og diffuse utbruddOver tid ville denne utvekslingen til slutt generere den spesielle gassformige sammensetningen som oppdages i dag.
Eksistensen av denne magma-atmosfære-syklusen bidrar til å forklare hvorfor planeten, til tross for intens stjernestråling, er i stand til å opprettholde et relativt stabilt gassformet konvoluttSelv om noe av gassen går tapt til verdensrommet over tid, vil havet av smeltet stein fortsette å mate atmosfæren med nye forbindelser, og dermed forlenge levetiden til den slags «giftige mantel» som omgir verden.
Denne mekanismen ligner vagt på det som skjer på jorden, hvor utvekslingen mellom det indre og det ytre gjennom vulkanisme og tektonikk har vært nøkkelen til å opprettholde atmosfæren vår gjennom geologisk historie. I L 98-59 d skjer imidlertid alt i en mye mer ekstrem skala: de stigende temperaturene og fraværet av en solid skorpe betyr at systemet alltid er på randen av kaos.
For det europeiske vitenskapelige samfunnet åpner disse resultatene døren for videre studier hvordan flyktige elementer oppfører seg i høyenergimiljøer og hvilke implikasjoner dette kan ha for andre eksoplaneter. Å forstå disse prosessene vil gi en bedre tolkning av de kjemiske signalene som observeres i fremtidige teleskopmål som James Webb og dens potensielle etterfølgere, hvorav noen promoteres av institusjoner i EU.
Hva lærer denne ekstreme verden oss om planetdannelse?
Utover de spektakulære forholdene bidrar L 98–59 d til å svare på et grunnleggende spørsmål: hvordan steinplaneter utvikler seg Fra de tidligste stadiene til de blir (eller ikke) potensielt beboelige steder. Å observere en verden fanget i en så primitiv tilstand lar oss sammenligne dens situasjon med det Jorden må ha opplevd kort tid etter dannelsen.
For milliarder av år siden var planeten vår også omsluttet av hav av magma og giftige atmosfærerdominert av vulkanske gasser og uten spor av fritt oksygen. Over tid forvandlet varmetap, bombardement av kometer og asteroider, og intern dynamikk gradvis dette miljøet til et som var mer gunstig for flytende vann og organisk kjemi.
Tilfellet L 98–59 d viser at ikke alle verdener følger samme vei: noen kan å bli «fast» i veldig energiske faserDette skyldes deres nærhet til stjernen, deres opprinnelige sammensetning eller en kombinasjon av faktorer. Fra europeiske observatorier brukes disse scenariene til å forbedre planetdannelsesmodeller, som deretter brukes på nærliggende systemer og også til tolkning av data i ESA-oppdrag.
Dessuten minner denne typen eksoplanet oss om at mangfoldet av verdener i galaksen Den er mye større enn man trodde for bare to eller tre tiår siden. Det som en gang ble ansett som eksepsjonelt, begynner å virke relativt vanlig, noe som tvinger frem en revisjon av de forenklede klassifiseringene som bare skilte mellom «steinete» planeter, «gasskjemper» eller tempererte «Neptun».
For den europeiske offentligheten understreker hver oppdagelse som denne viktigheten av å fortsette å støtte storskala observasjonsprosjekter, både rombaserte og bakkebaserte, der universiteter, forskningssentre og etater fra forskjellige land samarbeider. L 98-59 d er bare ett eksempel på hvordan internasjonalt samarbeid kan avsløre uante virkeligheter utenfor solsystemet.
Med alle disse dataene har eksoplaneten L 98-59 d etablert seg som en av de mest unike verdenene som er oppdaget til dags dato: en planet nær jordens størrelse, men forvandlet til et globalt lavahav, dekket av en svovelmettet atmosfære og holdt i en tilstand av konstant uro. Langt fra å være en ren kuriositet, har dette nærliggende «helvetet» blitt en nøkkelbrikke for å bedre forstå hvordan planeter dannes og utvikler seg i Melkeveien, og hvilke faktorer som avgjør om noen av dem til slutt kan tilby forhold som ligner på de på jorden.
