Космический телескоп обнаружил экзопланету с океаном магмы и серы в 35 световых годах от Земли

Международная группа ученых нанесла на карту свойства небесного тела, расположенного за пределами Солнечной системы и имеющего беспрецедентную геологическую и атмосферную конфигурацию. Целью исследования является L 98-59 d, скалистый мир, расположенный на расстоянии 35 световых лет от нашей планеты, вращающейся вокруг звезды красного карлика. Анализы показывают, что поверхность этого небесного тела полностью покрыта расплавленными породами, образующими огромный постоянный резервуар с жидкостью. Температура на объекте превышает отметку в 1500 °C, что делает невозможным затвердевание поверхностной мантии и создает экстремальную среду.

Данные, полученные с помощью высокоточных инструментов, показали плотную атмосферу, насыщенную определенными химическими соединениями, особенно сероводородом и диоксидом серы. Обильное присутствие этих элементов придает этому месту особые химические характеристики, включая выделение сильных запахов, связанных с серой. В исследовании, проведенном экспертами Оксфордского университета и опубликованном в научном журнале Nature Astronomy, использовалось современное компьютерное моделирование в сочетании с прямыми наблюдениями для детализации внутренней и внешней динамики этого далекого мира.

Исследование показывает, что L 98-59 d имеет радиус в 1,6 раза больше, чем у Земли, но имеет значительно меньшую плотность, рассчитанную примерно на 2,2 г/см³. Такая пропорция предполагает удержание внутри большого количества летучих элементов, которые постепенно выбрасываются в атмосферу на протяжении обширных геологических эпох. Это открытие бросает вызов традиционным моделям классификации планет, вводя новую категорию миров, характеризующихся постоянными океанами магмы и высокосернистой атмосферой.

Тепловая динамика и звездное излучение

Поддержание жидкого состояния на поверхности L 98-59 d напрямую связано с ее близостью к родительской звезде. Красный карлик малой массы оказывает сильное гравитационное притяжение, вызывая явление, известное как приливный нагрев.

Этот внутренний механический процесс имеет специфические характеристики:
– Предотвращает естественное охлаждение каменного тела.
– Обеспечивает сохранение силикатного слоя.
– Полностью меняет местную геологию по сравнению с далекими планетами.

Состав атмосферы и химические реакции

Толстый газовый слой, окружающий планету, питается за счет непрерывного процесса дегазации расплавленной мантии. Каменный материал в жидком состоянии выделяет большие объемы летучих соединений, насыщая окружающую среду токсичными газами.

Ультрафиолетовое излучение, испускаемое красным карликом, напрямую взаимодействует с этими недавно выпущенными газами. Это взаимодействие запускает сложные фотохимические реакции, которые трансформируют молекулярную структуру атмосферы, создавая непрерывный цикл химического обновления.

Результатом этой динамики является парниковый эффект чрезвычайных масштабов, который действует как теплоизолятор. Сохранение тепла в атмосфере возвращает нагрев поверхности, обеспечивая стабильность океана магмы в течение длительных периодов времени.

Передовые приборы и сбор космических данных

Точная идентификация химических элементов, присутствующих в L 98-59 d, стала возможной благодаря возможности наблюдения в инфракрасном спектре. Космический телескоп Джеймса Уэбба проводил измерения во время прохождения планеты перед своей звездой.

Во время этих транзитных событий звездный свет проходит через атмосферу экзопланеты, прежде чем достичь датчиков оборудования. Различные молекулы поглощают волны определенной длины, оставляя уникальные сигнатуры, действующие как химические отпечатки пальцев.

Leia Tambem

Samsung выпускает новое обновление системы с новыми функциями для пользователей Galaxy Watch 4

Значительная скидка на Galaxy S25 Plus снижает стоимость в интернет-магазине до уровня ниже 4500 реалов.

Слух предполагает, что Nintendo готовит специальное издание Switch 2 с ремейком Ocarina of Time

Исследователи объединили различную информацию из спектрометрических показаний, подтвердив присутствие серы на уровнях, превышающих 1,5% от общей массы планеты.

Кроме того, расчетная средняя плотность 2,2 г/см³ указывает на менее компактную внутреннюю структуру, а модели показывают, что океаны магмы могут существовать в течение длительных геологических периодов в системах красных карликов.

Компьютерное моделирование планетарной эволюции

Чтобы понять историю формирования L 98-59 d, команда астрономов разработала термодинамическое моделирование, восходящее к самым ранним стадиям развития звездной системы. Алгоритмы обрабатывали такие переменные, как скорость охлаждения активной зоны, атмосферное давление и потеря массы с течением времени. Эти математические модели продемонстрировали, что низкая плотность планеты является не результатом богатого водой состава, как это происходит в традиционных океанических мирах, а скорее массивным удержанием летучих газов, захваченных во внутренних слоях с момента ее первичного образования.

Дистанционная реконструкция недр планеты доказывает эффективность новых инструментов астрофизики в анализе недоступных небесных тел. Сопоставив спектроскопические данные с моделированием механики жидкости, ученые смогли составить карту распределения температуры от ядра до верхних слоев атмосферы. Такой уровень детализации позволяет нам понять, как сера, относительно распространенный элемент во Вселенной, может определять всю геологическую и климатическую эволюцию планеты, когда она подвергается экстремальным условиям постоянного давления и тепла.

Параллели с формированием Солнечной системы

Открытие мира с полностью расплавленной поверхностью открывает естественную лабораторию для изучения ранних фаз планетарной эволюции — процессов, которые также происходили в нашей собственной системе. В течение первого миллиона лет после своего образования и Земля, и Марс прошли через глобальную стадию океана магмы, возникшую в результате интенсивной бомбардировки астероидами и тепла, возникшего в результате распада радиоактивных изотопов. Однако из-за большего расстояния от Солнца и различной динамики охлаждения эти первичные океаны затвердели, образовав скалистые корки, которые мы знаем сегодня, и позволив последующему накоплению жидкой воды. Детальное изучение L 98-59 d позволяет планетарным геологам наблюдать в реальном времени механизмы дегазации и химической дифференциации, которые сформировали теллурические планеты более четырех геологических тысячелетий назад. Понимание того, как летучие элементы, такие как сера и углерод, распределяются между жидкой мантией и ранней атмосферой, имеет фундаментальное значение для определения факторов, которые приводят к тому, что планета становится стерильной средой или создают условия, способствующие пребиотической химии.

История обнаружения и мониторинга

Первоначально небесное тело было каталогизировано в 2019 году спутником TESS, который идентифицирует экзопланеты по небольшим падениям яркости звезд. Последующие кампании наблюдений, проведенные с помощью инструментов нового поколения, сыграли важную роль в выявлении аномальных свойств, отличающих его от устоявшихся астрономических классификаций.

Новая категория в астрономическом каталоге

Физическая и химическая структура, документированная в этом исследовании, требует пересмотра параметров, используемых для классификации экзопланет среднего размера. L 98-59 d не соответствует профилям плотных скалистых суперземель или так называемых газообразных мини-Нептунов.

Объединение этого нового класса серных миров расширяет понимание планетарного разнообразия Млечного Пути. Дальнейшее картирование систем вокруг красных карликов должно выявить и другие небесные тела, претерпевающие аналогичную тепловую динамику.