地球規模のマグマオーシャンを持つ新しいタイプの岩石惑星が望遠鏡で確認された

天文学者らは、地球から 35 光年離れた系外惑星 L 98-59 d に驚くべき特徴を特定しました。この天体は地球の約 1.6 倍の大きさで、純粋な岩石と金属の組成で予想されるよりもはるかに低い密度を持っています。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によって得られたデータは、惑星の内部には永久的な地球規模のマグマの海があるという結論に至りました。この構造は、硫黄や水素などの揮発性物質が数十億年にわたって保持されることを説明します。

• この惑星は、L 98-59 系の小さな赤い星を周回しています。
• 分光観測により大気中に硫化水素が存在することが判明
• 計算モデルにより、マントル内の約 45% の融合率が確認される

この発見の詳細は、2026年3月16日にジャーナル「ネイチャー・アストロノミー」に掲載された研究で詳述された。この研究は、L 98-59 dが、乾燥したスーパーアースやガス状のミニ海王星の両方とは異なる、新しいクラスの過熱世界を表していることを示唆している。記録された低密度は、推定値によっては 2.2 g/cm3 に近く、従来の岩石惑星のモデルには当てはまりません。代わりに、揮発性要素の貯蔵庫として機能する、溶融物質が豊富な内部を指します。

研究者を驚かせる内部構成

この惑星のマントルは、地球の火山噴火で見られる溶岩に似た物質である溶融ケイ酸塩で構成されています。このマグマの海は深さ数千キロメートルに広がり、潮汐加熱やその他の内部プロセスにより液体状態のままです。この構造により、硫黄は地質学的期間にわたって内部に溶解したままになります。

研究者らは、L 98-59 d の密度の減少は、そのサイズの天体に予想される密度とは対照的であると指摘した。地球の平均密度は約 5.5 g/cm3 ですが、系外惑星はかなり低い値を記録します。この矛盾により、チームは水の世界またはガスドワーフのシナリオを拒否しました。最も適切なモデルは、揮発性物質を保持できる溶融マントルを示します。

水素と硫化水素が豊富な雰囲気が内部の様子を引き立てます。主星からの紫外線は光化学反応を引き起こし、上層で二酸化硫黄を生成します。このプロセスは地球上のオゾンの形成に似ていますが、化学的に還元され灼熱の環境で発生します。

50億年もの間、永久にマグマの海に覆われた世界を想像してみてください。

それは L 98-59 d です。pic.twitter.com/FGpMgnBmvc

— ギャラクシーズ (@Galaxies4k)2026 年 3 月 20 日

大気は活発な光化学プロセスを明らかにする

James Webb が捉えたトランジットスペクトルは、大気組成において硫化水素が優勢であることを示しています。星の光は、紫外線によって活性化される反応を通じて、このガスの一部を二酸化硫黄に変換します。この現象は、惑星の溶けた内部と外層の間の相互作用を裏付けています。

マグマオーシャンは継続的な脱ガス源として機能し、大気の厚さを維持する揮発性物質を放出します。この力学は、急速にガスを宇宙に失う惑星とは異なります。 L 98-59 d の場合、内部の貯留層は水素と硫黄の数十億年の保持をサポートします。

進化モデルによれば、この惑星は大気浸食と組み合わせた永年冷却を経験している。それにもかかわらず、溶融マントルは活動を続けており、溶融物質のかなりの部分が保存されています。この構成は、この天体が従来の系外惑星のカテゴリーに当てはまらない理由を説明しています。

低密度は揮発性物質の貯蔵庫を示しています

以前の測定では、質量が地球の1.64倍、半径が地球の1.627倍に相当することが示されました。これらの値を組み合わせると、純粋な鉄のコアや固体の岩石マントルと互換性のない密度が生じます。国際チームは、初期の硫黄と水素の含有量を多く含むようにシミュレーションを調整しました。

この結果は、惑星の初期質量の 1.8% 以上が揮発性物質の形で貯蔵されている可能性があることを明らかにしました。水素と炭素の一部は大気中に移動しましたが、硫黄は大部分がマグマに溶解したままです。この分布は、L 98-59 d をこれまでに観察された他の世界と区別します。

天文学者らは、この惑星がスーパーアースとミニ海王星が別々の集団に分かれる領域、いわゆる「半径溝」に近いことを強調している。永久的なマグマオーシャンの存在は、この分裂を形成するメカニズムについての新たな洞察を提供します。

ジェームズ・ウェッブ氏の観察が新たなカテゴリーを後押し

宇宙望遠鏡によって得られた分光通過データは、地上の望遠鏡からの観測と組み合わされました。この統合により、系外惑星の物理パラメータを調整し、複数の構成シナリオをテストすることが可能になりました。乾燥した惑星や水が支配的な惑星のモデルは、検出された信号を適切に説明できませんでした。

オックスフォード大学の研究者らが率いるチームは、溶けた内部は岩石惑星の別の進化経路を表していると結論付けた。このプロセスでは、揮発性物質がマントル内に長期間保持され、その後、徐々に脱ガスされて大気中に供給されます。この軌跡は、カリフォルニア・ケプラー調査などの調査で観察された傾向と一致しています。

赤色星への接近によって引き起こされる潮汐加熱は、マントルを部分的に溶融した状態に保つことに寄与している。 45% という推定溶融率は、数十億年の惑星進化の後でもケイ酸塩の大部分が液体のままであることを示しています。

岩石系系外惑星の理解への示唆

この研究は、L 98-59 d がこれまで未確認の過熱世界の初期の例であることを証明しました。これらの天体は、灼熱の表面、全球のマグマ マントル、硫黄化合物が豊富な大気を組み合わせています。この構成は、サイズと密度のみに基づいたこれまでの分類に疑問を投げかけます。

研究者らは、内部プロセスと環境プロセスが連携してスーパーアースとサブ海王星の間で観察される多様性を生成していることを強調している。 L 98-59 d の特定のケースでは、マグマ オーシャンは地質時代にわたるガスの放出を制御する化学緩衝剤として機能します。

ジェームス・ウェッブやその他の機器による今後の観測では、大気の変動をマッピングし、溶融貯留層の正確な範囲を確認できる可能性がある。今のところ、入手可能なデータは、同様の特徴を持つ惑星が以前に想像されていたよりも一般的である可能性があることをすでに示しています。

システム L 98-59 は自然な実験室を提供します

系外惑星は、同じ赤色矮星の周りを周回する複数の天体を含むシステムの一部です。この構成により、同じ恒星環境内の異なるサイズや組成の惑星を直接比較することができます。 L 98-59 d は、この系で確認されている惑星の中で最も外側に位置しています。

主星は太陽よりも質量も温度も小さく、惑星を激しい加熱領域に保つような方法でエネルギーを放射します。この軌道の近さは潮汐加熱に有利に作用し、マントルの溶融状態を維持するのに役立ちます。天文学者は、システム全体のダイナミクスについての理解を深めるために追加の観測を計画しています。

この発見は、遠く離れた系外惑星の大気と内部を前例のない精度で調査できるツールとしてのジェームズ・ウェッブの役割を強化するものである。新しいデータのそれぞれは、太陽系を超えた世界を形成し進化させるプロセスの再構築に貢献します。