Оксфордский университет: обнаружена экзопланета нового типа
Астрономы классифицировали планету L 98-59 d как представителя совершенно нового класса миров, не вписывающегося в существующие категории. Исследование показало, что планета обладает уникальным составом с высоким содержанием тяжелых молекул серы и глобальным океаном магмы.
До сих пор астрономы классифицировали подобные планеты по одной из двух известных категорий: скалистый «газовый карлик» с водородной атмосферой или богатый водой мир, состоящий из глубоких океанов и льда. Однако новые данные показывают, что L 98-59 d не принадлежит ни к одной из них, а, по всей видимости, относится к совершенно иному типу планет, содержащему тяжелые молекулы серы.
С помощью передовых компьютерных симуляций группа исследователей из Оксфордского университета, Гронингенского университета, Лидсского университета и ETH в Цюрихе реконструировала историю планеты с момента ее образования до наших дней — периода, охватывающего почти пять миллиардов лет. Путем прямой связи между наблюдениями телескопа и детальными физическими моделями атмосферных оболочек и недр планет исследователям удалось определить, что происходит в глубинах планеты.
Результаты исследования показывают, что оболочка L 98-59 d, вероятно, состоит из расплавленного силиката (подобно лаве на Земле) с «глобальным океаном магмы», по словам исследователей, простирающимся на тысячи километров вглубь. Этот огромный расплавленный резервуар позволяет планете хранить очень большие количества серы в своих глубинах на протяжении геологических периодов времени. Океан магмы также помогает планете сохранять густую и богатую водородом атмосферу, содержащую сернистые газы, такие как сероводород (H₂S) — атмосферу, которая обычно должна была бы со временем улетучиться в космос из-за рентгеновского излучения, испускаемого родительской звездой.
На протяжении миллиардов лет химический обмен веществами между расплавленными недрами и атмосферой формировал то, что телескопы фиксируют сегодня. Исследователи предполагают, что L 98-59 d может быть первым идентифицированным представителем более широкой популяции богатых газами серных планет, обладающих длительно существующими океанами магмы. Если это так, то разнообразие миров в нашей галактике может быть даже больше, чем предполагалось до сих пор.
Наблюдения JWST (космического телескопа «Джеймс Уэбб») 2024 года указали на присутствие диоксида серы, наряду с другими сернистыми газами, в верхних слоях атмосферы L 98-59 d. Новые модели команды показывают, что эти газы образуются, когда ультрафиолетовое (УФ) излучение родительской звезды — красного карлика L 98-59 — запускает химические реакции. В то же время океан магмы внизу действует как гигантский резервуар для балансировки этих летучих газов, сохраняя и высвобождая их на протяжении миллиардов лет с момента образования планеты. Это сочетание глубокого внутреннего хранения летучих веществ и атмосферной химии, движимой УФ-излучением, объясняет отличительные особенности планеты.
Согласно симуляциям, L 98-59 d, вероятно, сформировалась с очень большим количеством летучих веществ и, возможно, в прошлом больше походила на более крупную планету типа «субнептун». На протяжении миллиардов лет она постепенно сжималась по мере остывания и потери части своей атмосферы. Важно отметить, что океаны магмы представляют собой универсальное начальное состояние всех скалистых планет (включая Землю и Марс), поэтому новые идеи в физике океанов магмы могут научить нас многому о нашем собственном мире и его древнем прошлом.
Богатый поток данных обеспечивается JWST, и еще больше ожидается от предстоящих миссий Ariel и PLATO. Исследовательская группа намерена применить симуляции к этим новым измерениям, используя методы машинного обучения, чтобы составить карту разнообразия миров за пределами Солнечной системы и связать их с их древней историей.
