Astronomen haben überraschende Merkmale auf dem Exoplaneten L 98-59 d identifiziert, der 35 Lichtjahre von Terra entfernt liegt. Der Himmelskörper ist etwa 1,6-mal so groß wie unser Planet und weist eine viel geringere Dichte auf, als man für eine rein felsige und metallische Zusammensetzung erwarten würde. Dados, das von Telescópio Espacial James Webb erhalten wurde, erlaubte uns den Schluss, dass sich im Inneren des Planeten ein permanenter globaler Ozean aus Magma befindet. Die Essa-Struktur erklärt die Speicherung flüchtiger Stoffe wie Schwefel und Wasserstoff über Milliarden von Jahren.
- Der Planet umkreist einen kleinen roten Stern im System L 98-59
- Spektroskopische Beobachtungen weisen auf das Vorhandensein von Schwefelwasserstoff in der Atmosphäre hin
- Computermodelle bestätigen einen Fusionsanteil von etwa 45 % im Erdmantel
Die Entdeckung wurde in einer am 16. März 2026 in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie detailliert beschrieben. Die geringe Dichte, die gemessen wurde und nach einigen Schätzungen nahe bei 2,2 g/cm³ liegt, passt nicht in herkömmliche Modelle von Gesteinsplaneten. Stattdessen weist es auf einen Innenraum hin, der reich an geschmolzenem Material ist und als Reservoir für flüchtige Elemente dient.
Interne Zusammensetzung überrascht Forscher
Der Mantel des Planeten besteht aus geschmolzenem Silikat, einem Material, das der Lava ähnelt, die bei Vulkanausbrüchen am Terra beobachtet wurde. Der Magma-Ozean von Esse erstreckt sich über Tausende von Kilometern in die Tiefe und bleibt aufgrund der Gezeitenerwärmung und anderer interner Prozesse in flüssigem Zustand. Die Struktur ermöglicht, dass Schwefel über lange geologische Zeiträume im Inneren gelöst bleibt.
Die Forscher stellten fest, dass die verringerte Dichte von L 98-59 d im Gegensatz zu dem steht, was man für einen Körper dieser Größe erwarten würde. Enquanto bis Terra hat eine durchschnittliche Dichte von etwa 5,5 g/cm³, der Exoplanet verzeichnet deutlich niedrigere Werte. Die Essa-Diskrepanz veranlasste das Team, Wasserwelt- oder Gaszwergszenarien abzulehnen. Das am besten passende Modell weist auf einen geschmolzenen Mantel hin, der flüchtige Stoffe zurückhalten kann.
Die wasserstoff- und schwefelwasserstoffreiche Atmosphäre ergänzt das innere Bild. Radiação ultraviolette Strahlung des Muttersterns löst photochemische Reaktionen aus, die in den oberen Schichten Schwefeldioxid erzeugen. Der Esse-Prozess ähnelt der Ozonbildung in Terra, findet jedoch in einer chemisch reduzierenden und versengenden Umgebung statt.
https://twitter.com/Galaxies4k/status/2035048202563436900?ref_src=twsrc%5EtfwDie Atmosphäre zeigt aktive photochemische Prozesse
Die von James Webb erfassten Transitspektren weisen darauf hin, dass Schwefelwasserstoff in der atmosphärischen Zusammensetzung vorherrscht. Das Licht des Sterns wandelt einen Teil dieses Gases durch durch ultraviolette Strahlung aktivierte Reaktionen in Schwefeldioxid um. Das Phänomen bestätigt die Wechselwirkung zwischen dem geschmolzenen Inneren und den äußeren Schichten des Planeten.
Der Magma-Ozean fungiert als kontinuierliche Entgasungsquelle und setzt flüchtige Stoffe frei, die die Dicke der Atmosphäre aufrechterhalten. Die Dynamik von Essa unterscheidet sich von der von Planeten, die ihre Gase schnell an den Weltraum verlieren. Im Fall von L 98-59 d unterstützt das interne Reservoir die Speicherung von Wasserstoff und Schwefel über Milliarden von Jahren.
Evolutionsmodelle zeigen, dass der Planet eine säkulare Abkühlung in Kombination mit atmosphärischer Erosion erlebt hat. Apesar Darüber hinaus bleibt der geschmolzene Mantel aktiv und bewahrt einen erheblichen Teil des geschmolzenen Materials. Die Konfiguration erklärt, warum der Himmelskörper nicht in die traditionellen Kategorien der Exoplaneten passt.
Eine geringe Dichte weist auf ein Reservoir an flüchtigen Stoffen hin
Frühere Messungen ergaben eine Masse, die dem 1,64-fachen der Masse von Terra und einem Radius des 1,627-fachen des Erdradius entspricht. Die Kombination dieser Werte führt zu einer Dichte, die mit einem reinen Eisenkern und einem festen Gesteinsmantel nicht vereinbar ist. Internationale Equipes-Simulationen wurden angepasst, um einen hohen anfänglichen Schwefel- und Wasserstoffgehalt einzubeziehen.
Das Ergebnis zeigt, dass mehr als 1,8 % der ursprünglichen Masse des Planeten in Form flüchtiger Stoffe gespeichert sein könnten. Parte des Wasserstoffs und Kohlenstoffs wanderten in die Atmosphäre, während der Schwefel größtenteils im Magma gelöst bleibt. Die Essa-Verteilung unterscheidet L 98-59 d von anderen bisher beobachteten Welten.
Astronomen betonen, dass sich der Planet in der Nähe des sogenannten „Radiusgrabens“ befindet, einer Region, in der sich Supererden und Mini-Neptune in unterschiedliche Populationen aufteilen. Das Vorhandensein eines permanenten Magmaozeans bietet neue Einblicke in die Mechanismen, die diese Teilung prägen.
Beobachtungen von James Webb stärken neue Kategorie
Die vom Weltraumteleskop gewonnenen spektroskopischen Transitdaten wurden mit Beobachtungen bodengestützter Teleskope kombiniert. Durch die Integration konnten die physikalischen Parameter des Exoplaneten verfeinert und mehrere Zusammensetzungsszenarien getestet werden. Das trockene oder wasserdominierte Planetenmodell Nenhum erklärte die erkannten Signale ausreichend.
Das von den Forschern Universidade und Oxford geleitete Team kam zu dem Schluss, dass das geschmolzene Innere einen alternativen Entwicklungsweg für Gesteinsplaneten darstellt. Der Prozess beinhaltet eine längere Aufbewahrung flüchtiger Stoffe im Erdmantel, gefolgt von einer allmählichen Entgasung, die in die Atmosphäre gelangt. Die Flugbahn von Essa stimmt mit Trends überein, die in Umfragen wie California-Kepler Survey beobachtet wurden.
Die durch die Nähe zum Roten Stern verursachte Gezeitenerwärmung trägt dazu bei, dass der Mantel in einem teilweise geschmolzenen Zustand bleibt. Der geschätzte Schmelzanteil von 45 % weist darauf hin, dass ein großer Teil des Silikats auch nach Milliarden Jahren der Planetenentwicklung flüssig bleibt.
Implikationen für das Verständnis felsiger Exoplaneten
Die Studie etabliert L 98-59 d als frühes Beispiel einer bisher nicht identifizierten Klasse überhitzter Welten. Esses-Körper vereinen eine sengende Oberfläche, einen globalen Mantel aus Magma und eine mit Schwefelverbindungen angereicherte Atmosphäre. Die Konfiguration stellt frühere Klassifizierungen, die ausschließlich auf Größe und Dichte basieren, in Frage.
Forscher betonen, dass interne und Umweltprozesse zusammenarbeiten, um die beobachtete Vielfalt zwischen Supererden und Sub-Neptunen zu erzeugen. Im konkreten Fall von L 98-59 d fungiert der Magma-Ozean als chemischer Puffer, der die Freisetzung von Gasen über geologische Zeiträume hinweg reguliert.
Zukünftige Beobachtungen mit James Webb und anderen Instrumenten könnten Variationen in der Atmosphäre kartieren und die genaue Ausdehnung des Schmelzreservoirs bestätigen. Derzeit zeigen die verfügbaren Daten bereits, dass Planeten mit ähnlichen Eigenschaften häufiger vorkommen könnten als bisher angenommen.
System L 98-59 bietet natürliches Labor
Der Exoplanet ist Teil eines Systems mit mehreren Körpern, die denselben Roten Zwergstern umkreisen. Die Konfiguration ermöglicht direkte Vergleiche zwischen Planeten unterschiedlicher Größe und Zusammensetzung innerhalb derselben Sternumgebung. L 98-59 d ist der äußerste der bestätigten Planeten im System.
Der Wirtsstern hat eine geringere Masse und Temperatur als Sol und strahlt Energie auf eine Weise ab, die den Planeten in einer Zone intensiver Erwärmung hält. Die Nähe zur Umlaufbahn von Essa begünstigt die Gezeitenerwärmung, die dazu beiträgt, den geschmolzenen Zustand des Mantels zu bewahren. Astrônomos plant zusätzliche Beobachtungen, um das Verständnis der gesamten Systemdynamik zu verfeinern.
Die Entdeckung unterstreicht die Rolle von James Webb als Werkzeug, das die Atmosphäre und das Innere entfernter Exoplaneten mit beispielloser Präzision untersuchen kann. Cada neue Daten tragen zur Rekonstruktion der Prozesse bei, die Welten jenseits von Sistema Solar bilden und weiterentwickeln.