I et stjernesystem relativt tæt på vores, lidt over tre ti lysår fra JordenAstronomer har identificeret en planet, der synes at trodse alle kendte klassifikationer. Den er hverken en gaskæmpe som Jupiter eller en klassisk klippeplanet som vores egen: under dens overflade ligger en globalt hav af smeltet sten der koger uden hvile.
Denne exoplanet, der har fået navnet L 98-59 dDen er indhyllet i en tyk, giftig atmosfære, fyldt med svovlforbindelser, der minder mere om et naturligt laboratorium med høj temperatur end et sted, hvor liv kunne opstå. Opdagelsen, som europæiske og britiske hold deltog i, inklusive førende personer fra Oxford University, er med til at omdefinere, hvordan vi forstår mangfoldigheden af verdener, der bebor galaksen.
En ny type planet, der ikke passer ind i klassiske modeller
De indsamlede data viser, at L 98-59 d har en omtrentlig størrelse på 1,6 gange så meget som JordenMen dens fysiske egenskaber svarer ikke til, hvad man kan forvente af en konventionel klippeplanet. Dens densitet er lavere end normalt for en verden af silikater og metaller, hvilket straks fik forskere til at mistænke, at der foregik noget usædvanligt indeni.
Langt fra at være et fast objekt med en stabil skorpe, indikerer analysen, at mellem 70% og 90% af dens indre volumen Den er domineret af smeltet sten. Med andre ord, det vi finder der er et gigantisk hav af magma, der kan nå dybder på omkring 5.700 kilometer, uden hvile eller områder med fast grund som dem, vi har på Jorden.
For at nå frem til disse konklusioner kombinerede det videnskabelige team observationer fra flere instrumenter, herunder james webb rumteleskop og forskellige observatorier på Jordens overflade. Præcisionen af disse data har gjort det muligt for forskere at estimere både størrelsen og massen og dermed den indre struktur af denne ekstreme vulkanske verden.
Forskningen, der blev offentliggjort i tidsskriftet Naturstronomi, antyder, at vi står over for en ny type planet med oceaner af magma og svovl hvilket praktisk talt tvinger gennemgå de traditionelle kategorier som vi bruger i astronomi: det er ikke blot en varm klippeplanet, men noget mellem superjorde og havdækkede verdener, blot er "vandet" i dette tilfælde lava.
Denne opdagelse bidrager til det stigende antal opdagelser, der i de senere år har udvidet kataloget over exoplaneter ud over de klassiske modeller, der undervises i lærebøger, i høj grad takket være det kvalitetsspring, som James Webb-rumteleskopet repræsenterer for studier af atmosfærer og sammensætninger på interstellare afstande.
Et nærliggende helvede: det globale hav af magma
Nøglen til denne exoplanet er, at magmahavet, der dominerer næsten hele dets indreI modsætning til på Jorden, hvor smeltet sten hovedsageligt optager kappen og er afbrudt af en mere eller mindre stabil, fast skorpe, forhindrer den ekstremt høje temperatur i L 98-59 d dannelsen af en modstandsdygtig og holdbar "jord".
De numeriske modeller, der anvendes af det internationale team, tyder på, at overfladetemperaturer ville nemt overstige 1.500 ºCVarmen ville være så ekstrem, at den kunne smelte mange almindelige metaller. Under disse forhold ville ethvert forsøg fra planeten på at størkne en skorpe blive forpurret: den klippe, der størkner, smeltes hurtigt igen af den intense strøm af energi fra det indre og dens stjerne.
Denne situation skaber noget lignende en kontinuerlig vulkansk cyklushvor magma stiger op, frigiver gasser til atmosfæren og synker igen, hvilket skaber en enormt ustabil indre dynamik. På afstand ville en sådan planet ikke kun reflektere lyset fra sin stjerne, men ville sandsynligvis den ville skinne med sin egen termiske glød, som en kosmisk glød, der svæver i tomrummet.
Astronomer beskriver dette scenarie som en verden fanget i en slags permanent "geologisk spædbarnsalder". Mens Jorden har mistet indre varme over årtusinder, hvilket har muliggjort dannelsen af kontinenter og flydende oceaner, forbliver L 98-59 d fastlåst i en langt mere primitiv tilstand, domineret af smeltning af materialer og konstant indre aktivitet.
For det europæiske videnskabelige samfund, herunder dem, der arbejder fra observatorier på tværs af kontinentet og agenturer som ESA, er det meget værdifuldt at studere et så ekstremt objekt, fordi Det giver et indblik i de tidlige stadier af evolutionen af klippeplaneter, før de køler ned og kan udvikle mere stabile forhold.
En tæt, svovlholdig atmosfære
Hvis det indre af L 98-59 d allerede er ekstremt, er dets gasformige lag det ikke mindre. Spektroskopiske data afslører, at planeten besidder en tyk atmosfærerig på hydrogen- og svovlforbindelserDette forvirrede i første omgang forskere, som var vant til at finde andre typer blandinger i verdener af lignende størrelse.
Målingerne afslører tegn på svovlbrinte, den samme gas, der er ansvarlig for den karakteristiske lugt af "rådne æg" på Jorden. I dette tilfælde ville den anslåede andel af denne forbindelse være ekstraordinært høj, i størrelsesordenen 10% af atmosfærenhvilket ville forvandle planetens luft til en giftig cocktail, der er absolut dødbringende for enhver form for liv, som vi kender det.
Ud over den kemiske komponent fungerer den tætte luft som en meget effektiv varmefældeAtmosfæren tilbageholder en stor del af den stråling, den modtager fra værtsstjernen, og omfordeler den, hvilket forhindrer overfladen og magmahavet i at afkøles tilstrækkeligt til at danne en fast skorpe. Det er en drivhuseffekt, der er taget til det ekstreme, meget mere aggressiv end den, der observeres på Venus.
Kombinationen af høj temperatur, tryk og tilstedeværelsen af svovlforbindelser skaber et miljø, hvor det er praktisk talt umuligt for flydende vand at eksistere eller for komplekse organiske molekyler at overleve i længere perioder. Således er L 98-59 d tydeligt klassificeret som en ugæstfri og ubeboelig verden, i hvert fald for enhver jordlignende biologi.
Netop på grund af denne ekstreme barskhed bliver planeten et ideelt naturligt laboratorium til at teste teorier om atmosfærisk kemi under randbetingelserModeller, der passer godt til det, der observeres der, kan derefter anvendes på andre exoplaneter, herunder mere tempererede, der er kommet på radaren for europæiske projekter, der fokuserer på at søge efter mulige biosignaturer.
Magmahavets rolle som et "lager" af svovl
Et af de mest slående aspekter ved undersøgelsen er den forklaring, som forskerne foreslår for at retfærdiggøre mængden af svovlgasser i atmosfæren. De udførte simuleringer indikerer, at Magmahavet ville fungere som et enormt kemisk reservoir, i stand til at absorbere og frigive svovl kontinuerligt over milliarder af år.
I det scenarie ville de svovlrige materialer, der findes i planetens indre, opløses i den smeltede klippe og gennem konvektive bevægelser blive transporteret til mere overfladiske lag, hvor de kunne slippe ud i atmosfæren. vulkanske processer og diffuse udbrudMed tiden ville denne udveksling til sidst generere den ejendommelige gasformige sammensætning, der detekteres i dag.
Eksistensen af denne magma-atmosfære-cyklus er med til at forklare, hvorfor planeten, på trods af intens stjernestråling, er i stand til at ... opretholde en relativt stabil gasformig kappeSelvom noget af gassen går tabt til rummet over tid, vil havet af smeltet sten fortsætte med at fodre atmosfæren med nye forbindelser og dermed forlænge levetiden for den slags "giftige kappe", der omgiver verden.
Denne mekanisme minder vagt om det, der sker på Jorden, hvor udvekslingen mellem det indre og det ydre gennem vulkanisme og tektonik har været nøglen til at opretholde vores atmosfære gennem hele den geologiske historie. I L 98-59 d sker alt dog i en langt mere ekstrem skala: de stigende temperaturer og fraværet af en solid skorpe betyder, at systemet altid er på randen af kaos.
For det europæiske videnskabelige samfund åbner disse resultater døren for yderligere undersøgelser hvordan flygtige elementer opfører sig i højenergimiljøer og hvilke konsekvenser dette kan have for andre exoplaneter. Forståelse af disse processer vil muliggøre en bedre fortolkning af de kemiske signaler, der observeres i fremtidige teleskopmål såsom James Webb og dens potentielle efterfølgere, hvoraf nogle promoveres af institutioner i Den Europæiske Union.
Hvad lærer denne ekstreme verden os om planetdannelse?
Ud over de spektakulære forhold, bidrager L 98-59 d til at besvare et grundlæggende spørgsmål: hvordan klippeplaneter udvikler sig Fra deres tidligste stadier, indtil de bliver (eller ikke bliver) potentielt beboelige steder. Observation af en verden fanget i en så primitiv tilstand giver os mulighed for at sammenligne dens situation med den, Jorden må have oplevet kort efter sin dannelse.
For milliarder af år siden var vores planet også omgivet af oceaner af magma og giftige atmosfærerdomineret af vulkanske gasser og uden spor af fri ilt. Med tiden forvandlede varmetab, bombardement fra kometer og asteroider samt indre dynamik gradvist dette miljø til et mere gunstigt miljø for flydende vand og organisk kemi.
Tilfældet med L 98-59 d viser, at ikke alle verdener følger den samme vej: nogle kan at "sætte sig fast" i meget energiske faserDette skyldes deres nærhed til stjernen, deres oprindelige sammensætning eller en kombination af faktorer. Fra europæiske observatorier bruges disse scenarier til at forfine planetdannelsesmodeller, som derefter anvendes på nabosystemer og også til fortolkning af data i ESA-missioner.
Desuden minder denne type exoplanet os om, at mangfoldigheden af verdener i galaksen Den er meget større, end man troede for bare to eller tre årtier siden. Det, der engang blev betragtet som usædvanligt, begynder at virke relativt almindeligt, hvilket tvinger en revision af de forenklede klassifikationer, der kun skelnede mellem "klippeplaneter", "gaskæmper" eller tempererede "Neptuner".
For den europæiske offentlighed understreger hver opdagelse som denne vigtigheden af fortsat at støtte storstilede observationsprojekter, både rumbaserede og jordbaserede, hvor universiteter, forskningscentre og agenturer fra forskellige lande samarbejder. L 98-59 d er blot ét eksempel på, hvordan internationalt samarbejde kan afsløre uventede virkeligheder uden for solsystemet.
Med alle disse data har exoplaneten L 98-59 d etableret sig som en af de mest unikke verdener, der er opdaget til dato: en planet tæt på Jordens størrelse, men forvandlet til et globalt lavahav, dækket af en svovlmættet atmosfære og holdt i en tilstand af konstant uro. Langt fra at være en ren kuriositet er dette nærliggende "helvede" blevet en central brik i en bedre forståelse af, hvordan planeter dannes og udvikler sig i Mælkevejen, og hvilke faktorer der afgør, om nogle af dem i sidste ende kan tilbyde forhold, der ligner dem på Jorden.
