Космический телескоп обнаружил экзопланету с океаном магмы и серной атмосферой в 35 световых годах от нас

Международная группа астрономов выявила беспрецедентные особенности атмосферы и поверхности небесного тела, расположенного за пределами нашей Солнечной системы. Недавние наблюдения указывают на экстремальную среду, в которой преобладает активный вулканизм и температуры, которые делают невозможным существование какой-либо известной формы жизни. Целью исследования является экзопланета L 98-59 d, вращающаяся вокруг красного карлика в созвездии Воланса.

Данные, полученные с помощью высокоточных инструментов, показали, что поверхность этой планеты полностью расплавилась, образовав огромный и глубокий океан магмы. Термические измерения показывают, что температура на дневной стороне планеты превышает отметку в 1500 градусов Цельсия. Такой уровень экстремального тепла предотвращает затвердевание поверхностной мантии, создавая динамичную и непрерывную геологическую среду.

Детальный спектроскопический анализ позволил ученым точно определить местные условия. Среди наиболее важных открытий выделяются следующие моменты, касающиеся планетной системы:

– Точное расстояние системы от Земли составляет 35 световых лет, что делает ее относительно близким космическим соседом в астрономическом плане.

– Хозяйская звезда — красный карлик, звезда меньшего и холодного типа, чем Солнце, но известная своей высокой магнитной активностью.

– Атмосфера планеты плотная и состоит в основном из тяжелых элементов при почти полном отсутствии первичных водорода и гелия.

Аномалия плотности и структурный состав

Физические измерения L 98-59 d представляют собой интригующий сценарий для моделей формирования планет. Экзопланета имеет радиус примерно в 1,6 раза больше, чем у Земли, что первоначально относило ее к категории суперземли. Однако его масса не подчиняется этой пропорции линейно, в результате чего средняя плотность составляет всего 2,2 грамма на кубический сантиметр.

Эта необычно низкая плотность для каменистой планеты указывает на то, что значительная часть ее объема состоит из оболочки летучих материалов. Исследователи определили, что внутреннюю структуру нельзя объяснить чистым железным ядром и силикатной мантией. Наличие плотной атмосферы и термически расширенного океана магмы является наиболее последовательным физическим объяснением наблюдаемого объема по отношению к общей массе небесного тела.

Механизм приливного нагрева

Основной источник чрезвычайно высокой температуры, плавящей поверхность L 98-59 d, исходит не только от излучения ее родительской звезды. Орбита планеты расположена чрезвычайно близко к красному карлику, что приводит к интенсивному гравитационному взаимодействию. Эта близость порождает колоссальные приливные силы, которые физически искажают структуру планеты, когда она движется по орбите.

Помимо звездного притяжения, L 98-59 d находится в орбитальной резонансной конфигурации с другими планетами той же системы. Этот сложный гравитационный танец не позволяет орбите планеты стать идеально круглой. Продолжающийся эксцентриситет орбиты заставляет внутреннюю часть планеты неоднократно сжиматься и расширяться, создавая огромное внутреннее трение.

Этот механический процесс, известный в астрофизике как приливный нагрев, является тем же явлением, которое вызывает сильный вулканизм на спутнике Юпитера Ио. В случае с L 98-59 d масштаб нагрева на порядки больше, обеспечивая тепловую энергию, необходимую для поддержания породы в жидком состоянии в глобальном масштабе и подпитки непрерывного вулканизма.

Химические признаки сернистой атмосферы

Наблюдение атмосферы L 98-59 d потребовало применения метода трансмиссионной спектроскопии. Когда планета проходит перед своей звездой, небольшая часть звездного света проходит через газовый слой планеты, прежде чем попасть в телескопы на Земле. Различные молекулы поглощают определенные длины волн света, оставляя уникальную химическую подпись в захваченном спектре.

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

Данные показали сильное поглощение на длинах волн, соответствующих соединениям на основе серы. Обнаружение диоксида серы и сероводорода в больших количествах подтверждает вулканическую природу планеты. Магма, обнаженная на поверхности, постоянно выделяет эти газы, пополняя атмосферу и создавая замкнутый химический цикл между океаном расплавленной породы и газовой оболочкой.

Присутствие большого количества серы также предполагает, что первоначальная атмосфера планеты полностью изменилась за миллиарды лет. Ультрафиолетовое излучение красного карлика, вероятно, расщепляло молекулы воды и другие более легкие соединения в первые дни существования системы. Образовавшийся водород улетел в космос, оставив после себя более тяжелые элементы, которые сейчас доминируют в химии атмосферы.

Этот богатый серой состав действует как дополнительное тепловое одеяло. Вулканические газы обладают высокой способностью удерживать инфракрасное излучение, создавая экстремальный парниковый эффект, который помогает поддерживать температуру поверхности выше точки плавления базальтовых пород.

Эволюция астрономических наблюдений

Первоначальная идентификация системы L 98-59 произошла в 2019 году на основе данных, собранных спутником TESS. Метод транзита, использованный спутником, позволил обнаружить периодические падения яркости звезды, подтвердив существование нескольких планет на орбите. В то время астрономы смогли рассчитать размеры и период обращения небесных тел, но точная природа их атмосфер оставалась за пределами технологических возможностей.

Ввод в эксплуатацию космических телескопов нового поколения, работающих в инфракрасном спектре с зеркалами большого диаметра, изменил эту ситуацию. Возможность отделить свет звезды от собственных тепловых излучений планеты позволила дать детальную характеристику, которая теперь стала общедоступной. Инструментальный прорыв сыграл решающую роль в различении бесплодной каменистой планеты от динамичного мира с активным вулканизмом и вторичной атмосферой.

Динамика образования и потери воды

Геологическая история L 98-59 d предлагает эмпирические данные об эволюции планет вокруг красных карликов. Теоретические модели показывают, что в течение первых 100 миллионов лет после своего образования родительская звезда пережила фазу экстремальной активности, испуская чрезвычайно высокие уровни высокоэнергетического излучения и интенсивные звездные ветры. Если бы в этот период на поверхности планеты были океаны жидкой воды, звездная энергия вызвала бы полное испарение этой воды. Фотодиссоциация молекул водяного пара в верхних слоях атмосферы отделила кислород от водорода. Из-за потери водорода в космическом вакууме из-за низкой относительной гравитации планеты поверхность полностью высохла. Оставшийся кислород вступал в реакцию с минералами в коре и с серой, выброшенной из мантии, образуя соединения диоксида серы, которые сегодня составляют толстый газовый слой, наблюдаемый астрономами.

Новая планетарная категория

Уникальные характеристики L 98-59 d вынуждают научное сообщество создать новую классификацию небесных тел. Планета не вписывается ни в традиционные модели плотных скалистых суперземель, ни в мини-Нептуны с плотной водородной атмосферой. Определение серного мира с глобальным океаном магмы создает новый параметр планетарного разнообразия в галактике.

Будущее исследования экзопланет

Подтверждение наличия богатой серой атмосферы на планете, расположенной так близко к ее звезде, демонстрирует устойчивость газовых оболочек в условиях экстремальной радиации. Непрерывный вулканизм действует как защитный механизм против атмосферной эрозии, вызванной звездными ветрами. Пока у планеты есть внутренняя энергия для поддержания расплавленной мантии, выбросы вулканических газов будут продолжать заменять утраченную в космос атмосферу.

Исследование этой звездной системы продолжит оставаться приоритетной задачей астрофизики. Продолжение наблюдения за L 98-59 d позволит нам уточнить модели гидродинамики в океанах магмы и лучше понять, как химия серы работает при экстремальных температурах. Картирование других систем вокруг красных карликов будет направлено на то, чтобы определить, являются ли серные миры изолированной аномалией или общей эволюционной фазой для планет, подверженных интенсивному приливному нагреву.