詹姆斯韋伯望遠鏡在距離地球 35 光年的系外行星 L 98-59 d 上探測到岩漿海洋

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espaço - Foto: annussha/Shutterstock.com

國際天文學界記錄了一項史無前例的發現,涉及 Sistema Solar 以外世界的結構組成。 Dados 高精度儀器最近拍攝的影像顯示,這顆編號為 L 98-59 d 的系外行星內部蘊藏著巨大的全球岩漿海洋。該天體距離Terra 35光年。

這些觀測是使用 Telescópio Espacial James Webb 進行的,它利用其先進的光譜儀來分析行星大氣層過濾的光。該設備的紅外線觀測能力使科學家能夠繪製出先前隱藏的化學特徵。結果顯示地質動力學極為活躍。

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這顆系外行星繞著一顆紅矮星運行,大約是我們星球的 1.6 倍。 Essa 比例將其置於過渡類別,需要新的方法來理解其形成。熔化物質的辨識改變了宇宙中岩石體演化的傳統模型。

密度異常重新定義行星模型

L 98-59 d 的物理測量表明,其密度明顯低於對嚴格由岩石和金屬組成的行星的預期密度。 Enquanto 到 Terra 的平均密度約為每立方厘米 5.5 克,所討論的系外行星的記錄值接近每立方厘米 2.2 克。 Essa 基本差異使研究人員在初級資料分析過程中感到困惑。

最初,低密度導致天文物理團隊考慮這樣的假設:該天體可能是一個被水覆蓋的海洋世界,也可能是微型氣體矮星。然而,嚴格的電腦模擬與交通頻譜的交叉引用排除了這些可能性。由於缺乏主要的水特徵,迫使人們尋找替代的解釋。

科學家發現的解決方案指出了一種富含熔融物質的內部結構,能夠充當揮發性元素的巨大儲存庫。最符合望遠鏡資料的模型表明,行星內部保留了大量的硫和氫。 Esses元素溶解在岩漿中,降低了天體的整體密度。

這種結構配置表明,超過 1.8% 的行星初始質量可能以揮發性氣體的形式儲存。這項發現建立了一類新的過熱系外行星,它們與現代天文學已編錄的干燥超級地球和富含氣體的迷你海王星有很大不同。

熔融矽酸鹽地函動力學

L 98-59 d 的內部主要是由熔融矽酸鹽組成的地函,這種物質類似於陸地火山爆發期間噴出的熔岩,但在行星尺度上。 Esse 岩漿海洋並不表面,向行星核心延伸數千公里。此液體層的深度是天體整體化學的決定因素。

研究中應用的熱力學模型證實,地函中的熔化分數達到了 45%。 Isso 意味著即使經過數十億年的行星演化,幾乎一半的矽酸鹽材料仍保持液態。維持這種極端的物理狀態使得硫能夠持續溶解在地質內部。

高層大氣中的光化學過程

這顆系外行星的大氣層與其熔融內部同步作用,呈現富含氫和硫化氫的成分。 James Webb 捕獲的光譜檢測到這些化合物的主要成分,這些化合物是岩漿海洋透過脫氣過程不斷釋放的。 Essa 的動力學與快速失去大氣層進入太空真空的行星有很大不同。

主星發出的紫外線輻射在L 98-59 d的大氣化學中起著至關重要的作用。 Quando星光到達行星的上層,引發強烈的光化學反應,將部分硫化氫轉化為二氧化硫。 Esse 化學轉化機制發生在高度還原的環境和灼熱的溫度下。

科學家將這種現象與Terra中臭氧層的形成進行了比較,儘管所涉及的元素和極端條件完全不同。恆星輻射和火山氣體之間的持續相互作用創造了大氣更新的連續循環。內部岩漿庫確保大氣層的厚度在整個地質時代得以維持。

引力加熱和恆星系統

系外行星 L 98-59 d 是複雜多行星系統的一部分,圍繞著一顆質量和溫度均低於 Sol 的紅矮星運行。行星與其主恆星之間的極度接近導致了強烈的引力相互作用,產生了一種稱為潮汐加熱或潮汐加熱的現象。 Essa 持續的引力使行星內部變形,產生內摩擦,產生大量熱量,阻止矽酸鹽地函凝固。

此恆星系統的配置為天文物理學提供了一個優越的天然實驗室,因為它允許觀測處於相同輻射環境但距離和成分不同的多個天體。 L 98-59 d 是這個特定係統中已確認的最外層行星,它在強烈輻射下保留永久岩漿海洋的能力為富氫大氣的恢復能力提供了重要數據。軌道動力學確保內部熱量持續補充,維持地質活動。

行星半徑溝的進化轉變

對這個過熱世界的識別為當前系外行星學中最大的謎團之一:所謂的「射線海溝」提供了根本答案。理論上的Esta區域代表了天文目錄中的觀測差距,該區域明顯缺乏尺寸在L 98-59 d半徑1.5至2倍之間的行星,其半徑為地球的1.627倍,恰好位於這個關鍵過渡區域。研究小組證明,熔化的內部代表了一種替代的、以前未記錄的演化路徑。這顆行星並沒有失去所有的揮發物並收縮成乾燥的超級地球,也沒有像迷你海王星那樣保留大量的輕氣體,而是找到了熱和化學平衡。這個過程涉及氫和碳在初始大氣中的長期保留,而硫大部分仍被困在深層岩漿中,這決定了極慢的長期冷卻速度並形成了新的天體類別。

太空探索的科技進步

L 98-59 d 的成功表徵再次證實了 Telescópio Espacial James Webb 以前所未有的精度探測遙遠世界化學性質的技術能力。將太空中獲得的光譜凌日數據與地面望遠鏡的補充觀測相結合,使得完善行星的物理參數成為可能。 Futuras 觀測活動將重點繪製大氣中的熱變化圖,以確認熔岩儲層的確切範圍。

對系外行星目錄的影響

全球岩漿海洋可以作為長期化學調節劑的確認改變了傳統天文調查的搜尋標準。 Planetas 先前呈現出無法解釋的密度異常,現在可以從這個新結構模型的角度重新評估。 Sistema Solar 以外的地質多樣性被證明比最初理論預測的更為複雜。

綜合數據表明,在 Via Láctea 上,具有滾燙表面和液體內部的世界在統計上可能比先前估計的更為常見。了解硫和氫在極端壓力和溫度條件下如何相互作用將繼續指導未來太空研究週期中的光譜分析。