最新观测显示,在距离地球约35光年的一颗系外行星上,“地面真的是一片岩浆海”。研究团队认为,这颗名为 L 98-59 d 的行星体积仅约为地球的1.6倍,却拥有充满硅酸盐熔岩的地幔和异常富硫的内部与大气层,可能代表一种此前从未被正式识别的新型“硫磺富集岩浆海世界”。

相关成果已发表于3月16日上线的《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊,部分数据来自詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)以及地面天文台的联合观测。论文第一作者哈里森·尼科尔斯在牛津大学攻读博士期间完成了这项研究,目前在剑桥大学从事博士后工作,他在接受 Refractor 采访时表示,这一发现表明“我们对行星如何形成和演化,仍有太多未知”。他强调,银河系中的行星环境类型远比当前分类体系所呈现的要丰富多样,在讨论宜居带行星时,必须充分考虑这种多样性。

L 98-59 d 的一个关键特征,是其地幔类似于地球火山喷发时的硅酸盐熔岩,但规模扩展为覆盖行星表面的“全球岩浆海”,并在深部储存了大量硫元素。研究人员推断,这颗行星极可能诞生于一个比太阳系更富硫的原行星盘环境。从行星形成理论来看,这意味着在银河系中,可能存在许多元素配比与地球截然不同、甚至以硫为主导的类地行星,进而衍生出“硫世界”等全新类型的岩石行星概念。

更令人困惑的是,这颗行星似乎在恒星高能辐射持续“吹刷”的条件下,依然设法在数十亿年间保留了一层富氢、压力极高的大气。一般而言,类似地球的岩石行星会在演化过程中逐渐失去氢、硫等轻质挥发性成分,而 L 98-59 d 却违背了这一“常规”,迫使科学家求助高精度的数值模拟来重建其演化历史。

模型显示,该行星在早期曾经更加炽热、更加“膨胀”,外观更接近一颗“次海王星”(sub-Neptune),随后在漫长岁月中逐渐冷却和收缩,但整体密度仍然偏低,指向一层厚重而高压的大气包裹。这种富氢高压大气将使行星外层高度不透明,同时产生类似金星的极端温室效应,在恒星辐射和潮汐加热的共同作用下,维持行星表面的“原始岩浆海”长期处于液态。研究团队指出,这种由厚大气、适中辐射与潮汐联手“锁定”岩浆海的机制,未被现有行星分类框架充分考虑。

此前,天文学界已在其他恒星附近发现岩浆海世界,例如 55 Cancri e 等,但这些行星往往紧贴恒星、公转周期极短,主要依赖恒星强烈辐射加热表面。相比之下,L 98-59 d 接收到的辐射相对温和,却依靠“大气—辐射—潮汐”三重机制共同维持岩浆海,呈现出一种全新的稳定模式。这让研究人员开始思考,现有“超级地球”这一以行星大小为唯一划分标准的分类,是否已不足以描述这些内部结构和成分大相径庭的行星族群。

在行星化学层面,L 98-59 d 虽然极端炽热,不适宜已知生命形式存在,但仍可为科学家提供关于硫在行星系统中扮演角色的重要线索。硫在适当条件下可参与多种与生命相关的地球化学循环,研究团队借助模型推断,这颗行星的诞生环境中,硫元素丰度显著高于太阳系,为未来寻找更小、更温和的“富硫类地行星”提供了理论参照。

未来几年,科学家计划通过 JWST 持续搜寻更多类似 L 98-59 d 的岩浆海世界,并期待即将由欧洲航天局实施的“系外行星大气红外遥感巡天”(ARIEL)任务,能够从更大样本中系统性梳理不同超级地球的成分和内部结构差异。尼科尔斯表示,通过对整个超级地球族群进行建模,并与当前系外行星普查数据进行对比,有望从中识别出多个成分、结构迥异的“子类”,并将它们与不同的行星形成与演化路径对应起来。

研究团队也正在利用机器学习手段,构建更复杂的行星演化模拟框架,以便在未来吸收更多来自空间望远镜和大规模巡天任务的新数据。在他们看来,L 98-59 d 只是众多“出格”行星中的一个开端,而这些偏离传统范式的世界,将反过来推动科学家重写关于行星多样性、宜居性以及生命潜在栖息地的基本图景。