Această exoplanetă neobișnuită pare să capteze cantități enorme de sulf adânc sub suprafața sa, în interiorul unui ocean permanent de rocă topită.
Planeta poartă numele de catalog L 98-59 d și se află pe orbita unei mici stele roșii aflată la aproximativ 35 de ani-lumină distanță de Soare. Observațiile realizate de JWST, împreună cu datele de la observatoarele terestre, au dezvăluit ceva neașteptat. În ciuda faptului că este de aproximativ 1,6 ori mai mare decât Pământul, planeta are o densitate neobișnuit de mică, iar atmosfera sa conține cantități mari de hidrogen sulfurat.
Până acum, astronomii ar fi clasificat o planetă precum L 98-59 d în două moduri. Ar putea fi considerată o ”pitică gazoasă” telurică cu o atmosferă bogată în hidrogen sau o lume bogată în apă, dominată de oceane adânci și gheață. Cu toate acestea, noua cercetare sugerează că L 98-59 d nu se încadrează în niciuna dintre aceste categorii. În schimb, planeta pare să aparțină unei clase complet diferite de lumi, dominate de compuși grei de sulf.
Pentru a înțelege mai bine planeta, cercetătorii de la Universitatea din Oxford, Universitatea din Groningen, Universitatea din Leeds și ETH Zurich au folosit simulări sofisticate pe computer pentru a-i urmări evoluția de la scurt timp după formare până în prezent, acoperind aproape cinci miliarde de ani.
Combinând datele telescopului cu modele detaliate ale interiorului și atmosferei planetare, oamenii de știință au reconstituit ceea ce se întâmplă probabil mult sub suprafața planetei.
Analiza lor indică faptul că mantaua planetei L 98-59 d este probabil formată din rocă silicată topită, similară lavei de pe Pământ. Sub suprafață se află un ocean global de magmă care se întinde pe o adâncime de mii de kilometri. Acest rezervor masiv de rocă topită permite planetei să stocheze cantități uriașe de sulf în interiorul său pe parcursul unor perioade geologice.
Oceanul de magmă ajută, de asemenea, la menținerea unei atmosfere groase, bogate în hidrogen și gaze care conțin sulf, cum ar fi hidrogenul sulfurat (H2S). În mod normal, radiația stelei gazdă ar îndepărta treptat aceste gaze în spațiu prin pierderi atmosferice determinate de vântul stelar.
De-a lungul a miliarde de ani, interacțiunile dintre interiorul topit al planetei și atmosfera sa au modelat semnalele chimice pe care oamenii de știință le detectează astăzi. Aceste procese ajută la explicarea compoziției atmosferice neobișnuite observate pe L 98-59 d.
Cercetătorii propun că această lume ar putea reprezenta primul exemplu identificat al unui grup mai mare de planete bogate în gaze, dominate de sulf, care mențin oceane de magmă de lungă durată. Dacă această idee este corectă, ar sugera că planetele din întreaga galaxie ar putea fi mult mai diverse decât credeau anterior oamenii de știință.
”Această descoperire sugerează că acele categorii pe care astronomii le folosesc în prezent pentru a descrie planetele mici ar putea fi prea simple. Deși este puțin probabil ca această planetă topită să susțină viață, ea reflectă marea diversitate a lumilor care există dincolo de Sistemul Solar. Ne putem întreba atunci și ce alte tipuri de planete mai așteaptă să fie descoperite?”, a declarat autorul principal al acestui studiu, Dr. Harrison Nicholls (Departamentul de Fizică, Universitatea Oxford).
Observațiile realizate cu JWST în 2024 au dezvăluit existența dioxidului de sulf și a altor gaze care conțin sulf în atmosfera superioară a planetei L 98-59 d. Conform modelelor echipei, aceste gaze se pot forma atunci când radiația ultravioletă de la steaua gazdă, pitica roșie L 98-59, determină reacții chimice în atmosferă.
Între timp, oceanul de magmă de sub suprafață acționează ca un sistem imens de stocare a substanțelor chimice volatile. Poate absorbi și elibera aceste gaze timp de miliarde de ani după formarea planetei. Această interacțiune dintre stocarea interioară profundă și chimia atmosferică determinată de ultraviolete ajută la explicarea proprietăților neobișnuite observate de oamenii de știință.
Simulările sugerează, de asemenea, că L 98-59 d s-a format cu o cantitate mare de materiale volatile și ar fi putut semăna cândva cu o planetă mai mare, de tip sub-Neptun. De-a lungul timpului, lumea s-a răcit treptat și a pierdut o parte din atmosferă, provocând micșorarea acesteia.
Oamenii de știință sunt de părere că oceanele gloable de magmă reprezintă starea inițială a tuturor planetelor telurice (inclusiv Pământul și Marte). Din acest motiv, studierea oceanelor de magmă de pe planetele îndepărtate poate oferi indicii despre cele mai vechi etape ale istoriei planetei noastre.
”Ceea ce este interesant este că putem folosi modele computerizate pentru a descoperi interiorul ascuns al unei planete pe care nu o vom vizita niciodată. Deși astronomii pot măsura dimensiunea, masa și compoziția atmosferică a unei planete doar de la distanță, această cercetare arată că este posibil să se reconstruiască trecutul îndepărtat al acestor lumi extraterestre – și să se descopere tipuri de planete fără echivalent în propriul nostru Sistem Solar”, a declarat și profesorul Raymond Pierrehumbert (Departamentul de Fizică, Universitatea din Oxford), coautor al acestui studiu.
Noile observații realizate prin JWST oferă deja un flux tot mai mare de date, iar misiunile viitoare, inclusiv Ariel și PLATO, se așteaptă să ofere măsurători și mai detaliate.
Echipa de cercetare intenționează să aplice aceste observații viitoare în simulări computerizate, folosind tehnici de învățare automată. Scopul lor este de a cartografia gama largă de tipuri planetare care există dincolo de Sistemul nostru Solar și de a conecta aceste lumi la istoriile lor timpurii. Înțelegerea modului în care se formează și evoluează planetele ar putea, de asemenea, ajuta oamenii de știință să determine ce medii ar putea fi capabile să susțină viața.
”Modelele noastre computerizate simulează diverse procese planetare, permițându-ne efectiv să dăm înapoi ceasul și să înțelegem cum a evoluat această exoplanetă telurică neobișnuită, L 98-59 d. Hidrogenul sulfurat gazos, responsabil pentru mirosul de ouă putrede, pare să joace un rol principal acolo (…) Dar, ca întotdeauna, sunt necesare mai multe observații pentru a înțelege această planetă și altele similare. Investigații suplimentare ar putea arăta că astfel de planete sunt surprinzător de comune”, a declarat și Dr. Richard Chatterjee (Universitatea din Leeds/Universitatea Oxford).