Астрономы выявили удивительные особенности на экзопланете L 98-59 d, расположенной в 35 световых годах от Земли. Небесное тело, примерно в 1,6 раза превышающее размеры нашей планеты, имеет плотность гораздо меньшую, чем ожидалось для чисто каменистого и металлического состава. Данные, полученные космическим телескопом Джеймса Уэбба, привели к выводу, что внутри планеты находится постоянный глобальный океан магмы. Эта структура объясняет сохранение летучих веществ, таких как сера и водород, в течение миллиардов лет.
- Планета вращается вокруг небольшой красной звезды в системе L 98-59.
- Спектроскопические наблюдения указывают на наличие сероводорода в атмосфере.
- Вычислительные модели подтверждают, что доля термоядерного синтеза в мантии составляет около 45%.
Открытие было подробно описано в исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy 16 марта 2026 года. Оно предполагает, что L 98-59 d представляет собой новый класс перегретых миров, отличающийся как от сухих суперземель, так и от газообразных мини-Нептунов. Зафиксированная низкая плотность, по некоторым оценкам близкая к 2,2 г/см³, не укладывается в традиционные модели каменистых планет. Вместо этого это указывает на внутреннюю часть, богатую расплавленным материалом, который действует как резервуар для летучих элементов.
Внутренний состав удивляет исследователей
Мантия планеты состоит из расплавленного силиката, материала, похожего на лаву, наблюдаемую при извержениях вулканов на Земле. Этот океан магмы простирается на тысячи километров в глубину и остается в жидком состоянии из-за приливного нагрева и других внутренних процессов. Структура позволяет сере оставаться растворенной внутри в течение долгих геологических периодов.
Исследователи отметили, что пониженная плотность L 98-59 d контрастирует с тем, что можно было бы ожидать от тела такого размера. В то время как Земля имеет среднюю плотность около 5,5 г/см³, на экзопланете зафиксированы значительно более низкие значения. Это несоответствие заставило команду отвергнуть сценарии водного мира или газовых карликов. Наиболее подходящая модель указывает на расплавленную мантию, способную удерживать летучие вещества.
Дополняет внутреннюю картину атмосфера, богатая водородом и сероводородом. Ультрафиолетовое излучение родительской звезды запускает фотохимические реакции, в результате которых в верхних слоях образуется диоксид серы. Этот процесс напоминает образование озона на Земле, но происходит в химически восстановительной и палящей среде.
https://twitter.com/Galaxies4k/status/2035048202563436900?ref_src=twsrc%5EtfwВ атмосфере наблюдаются активные фотохимические процессы
Транзитные спектры, снятые Джеймсом Уэббом, указывают на то, что в составе атмосферы преобладает сероводород. Свет звезды превращает часть этого газа в диоксид серы посредством реакций, активируемых ультрафиолетовым излучением. Явление подтверждает взаимодействие расплавленных внутренних и внешних слоев планеты.
Океан магмы действует как непрерывный источник дегазации, выделяя летучие вещества, которые поддерживают толщину атмосферы. Эта динамика отличается от планет, которые быстро теряют свои газы в космос. В случае L 98-59 d внутренний резервуар поддерживает удержание водорода и серы в течение миллиардов лет.
Эволюционные модели показывают, что планета подверглась вековому похолоданию в сочетании с атмосферной эрозией. Несмотря на это, расплавленная мантия остается активной и сохраняет значительную долю расплавленного материала. Конфигурация объясняет, почему небесное тело не вписывается в традиционные категории экзопланет.
Низкая плотность указывает на резервуар летучих веществ.
Предыдущие измерения показали, что масса в 1,64 раза больше земной, а радиус в 1,627 раза больше земного. Сочетание этих значений приводит к плотности, несовместимой с ядром из чистого железа и твердой каменной мантией. Международные группы скорректировали моделирование, включив в него высокое начальное содержание серы и водорода.
Результат показывает, что более 1,8% первоначальной массы планеты может храниться в виде летучих веществ. Часть водорода и углерода мигрировала в атмосферу, тогда как сера остается большей частью растворенной в магме. Это распределение отличает L 98-59 d от других миров, наблюдавшихся до сих пор.
Астрономы подчеркивают, что планета находится недалеко от так называемой «радиусной канавы», области, где суперземли и мини-нептуны разделяются на отдельные популяции. Наличие постоянного океана магмы позволяет по-новому взглянуть на механизмы, формирующие это разделение.
Наблюдения Джеймса Уэбба стимулируют новую категорию
Спектроскопические данные транзита, полученные космическим телескопом, были объединены с наблюдениями наземных телескопов. Интеграция позволила уточнить физические параметры экзопланеты и протестировать несколько сценариев состава. Ни одна модель сухой планеты или планеты с преобладанием воды не могла адекватно объяснить обнаруженные сигналы.
Команда под руководством исследователей из Оксфордского университета пришла к выводу, что расплавленная внутренняя часть представляет собой альтернативный путь эволюции каменистых планет. Этот процесс включает длительное удержание летучих веществ в мантии с последующей постепенной дегазацией, которая поступает в атмосферу. Эта траектория совпадает с тенденциями, наблюдаемыми в таких исследованиях, как Калифорнийский обзор Кеплера.
Приливный нагрев, вызванный близостью к красной звезде, способствует поддержанию мантии в частично расплавленном состоянии. Предполагаемая доля плавления в 45% указывает на то, что большая часть силиката остается жидкой даже после миллиардов лет планетарной эволюции.
Значение для понимания каменистых экзопланет
Исследование установило, что L 98-59 d является ранним примером ранее неопознанного класса перегретых миров. Эти тела сочетают в себе раскаленную поверхность, глобальную магматическую мантию и атмосферу, обогащенную соединениями серы. Конфигурация бросает вызов предыдущим классификациям, основанным исключительно на размере и плотности.
Исследователи подчеркивают, что внутренние и экологические процессы работают вместе, создавая разнообразие, наблюдаемое между суперземлями и субнептунами. В конкретном случае L 98-59 d океан магмы действует как химический буфер, который регулирует выделение газов в течение геологического времени.
Будущие наблюдения с помощью Джеймса Уэбба и других инструментов могут составить карту изменений в атмосфере и подтвердить точные размеры расплавленного резервуара. На данный момент имеющиеся данные уже показывают, что планеты со схожими характеристиками могут встречаться чаще, чем предполагалось ранее.
Система L 98-59 предлагает естественную лабораторию
Экзопланета является частью системы с множеством тел, вращающихся вокруг одного и того же красного карлика. Конфигурация позволяет напрямую сравнивать планеты разных размеров и состава в одной и той же звездной среде. L 98-59 d выделяется как самая удаленная из подтвержденных планет в системе.
Звезда-хозяин, имеющая меньшую массу и температуру, чем Солнце, излучает энергию таким образом, что планета остается в зоне интенсивного нагрева. Эта орбитальная близость способствует приливному нагреву, который помогает сохранить расплавленное состояние мантии. Астрономы планируют дополнительные наблюдения, чтобы уточнить свое понимание динамики всей системы.
Это открытие усиливает роль Джеймса Уэбба как инструмента, способного исследовать атмосферы и недра далеких экзопланет с беспрецедентной точностью. Каждый новый фрагмент данных способствует реконструкции процессов, которые формируют и развивают миры за пределами Солнечной системы.