最新觀測(cè)顯示，在距離地球約35光年的一顆系外行星上，“地面真的是一片巖漿海”。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這顆名為 L 98-59 d 的行星體積僅約為地球的1.6倍，卻擁有充滿硅酸鹽熔巖的地幔和異常富硫的內(nèi)部與大氣層，可能代表一種此前從未被正式識(shí)別的新型“硫磺富集巖漿海世界”。

相關(guān)成果已發(fā)表于3月16日上線的《自然·天文學(xué)》（Nature Astronomy）期刊，部分?jǐn)?shù)據(jù)來自詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）以及地面天文臺(tái)的聯(lián)合觀測(cè)。論文第一作者哈里森·尼科爾斯在牛津大學(xué)攻讀博士期間完成了這項(xiàng)研究，目前在劍橋大學(xué)從事博士后工作，他在接受 Refractor 采訪時(shí)表示，這一發(fā)現(xiàn)表明“我們對(duì)行星如何形成和演化，仍有太多未知”。他強(qiáng)調(diào)，銀河系中的行星環(huán)境類型遠(yuǎn)比當(dāng)前分類體系所呈現(xiàn)的要豐富多樣，在討論宜居帶行星時(shí)，必須充分考慮這種多樣性。

L 98-59 d 的一個(gè)關(guān)鍵特征，是其地幔類似于地球火山噴發(fā)時(shí)的硅酸鹽熔巖，但規(guī)模擴(kuò)展為覆蓋行星表面的“全球巖漿海”，并在深部儲(chǔ)存了大量硫元素。研究人員推斷，這顆行星極可能誕生于一個(gè)比太陽系更富硫的原行星盤環(huán)境。從行星形成理論來看，這意味著在銀河系中，可能存在許多元素配比與地球截然不同、甚至以硫?yàn)橹鲗?dǎo)的類地行星，進(jìn)而衍生出“硫世界”等全新類型的巖石行星概念。

更令人困惑的是，這顆行星似乎在恒星高能輻射持續(xù)“吹刷”的條件下，依然設(shè)法在數(shù)十億年間保留了一層富氫、壓力極高的大氣。一般而言，類似地球的巖石行星會(huì)在演化過程中逐漸失去氫、硫等輕質(zhì)揮發(fā)性成分，而 L 98-59 d 卻違背了這一“常規(guī)”，迫使科學(xué)家求助高精度的數(shù)值模擬來重建其演化歷史。

模型顯示，該行星在早期曾經(jīng)更加熾熱、更加“膨脹”，外觀更接近一顆“次海王星”（sub-Neptune），隨后在漫長歲月中逐漸冷卻和收縮，但整體密度仍然偏低，指向一層厚重而高壓的大氣包裹。這種富氫高壓大氣將使行星外層高度不透明，同時(shí)產(chǎn)生類似金星的極端溫室效應(yīng)，在恒星輻射和潮汐加熱的共同作用下，維持行星表面的“原始巖漿海”長期處于液態(tài)。研究團(tuán)隊(duì)指出，這種由厚大氣、適中輻射與潮汐聯(lián)手“鎖定”巖漿海的機(jī)制，未被現(xiàn)有行星分類框架充分考慮。

此前，天文學(xué)界已在其他恒星附近發(fā)現(xiàn)巖漿海世界，例如 55 Cancri e 等，但這些行星往往緊貼恒星、公轉(zhuǎn)周期極短，主要依賴恒星強(qiáng)烈輻射加熱表面。相比之下，L 98-59 d 接收到的輻射相對(duì)溫和，卻依靠“大氣—輻射—潮汐”三重機(jī)制共同維持巖漿海，呈現(xiàn)出一種全新的穩(wěn)定模式。這讓研究人員開始思考，現(xiàn)有“超級(jí)地球”這一以行星大小為唯一劃分標(biāo)準(zhǔn)的分類，是否已不足以描述這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分大相徑庭的行星族群。

在行星化學(xué)層面，L 98-59 d 雖然極端熾熱，不適宜已知生命形式存在，但仍可為科學(xué)家提供關(guān)于硫在行星系統(tǒng)中扮演角色的重要線索。硫在適當(dāng)條件下可參與多種與生命相關(guān)的地球化學(xué)循環(huán)，研究團(tuán)隊(duì)借助模型推斷，這顆行星的誕生環(huán)境中，硫元素豐度顯著高于太陽系，為未來尋找更小、更溫和的“富硫類地行星”提供了理論參照。

未來幾年，科學(xué)家計(jì)劃通過 JWST 持續(xù)搜尋更多類似 L 98-59 d 的巖漿海世界，并期待即將由歐洲航天局實(shí)施的“系外行星大氣紅外遙感巡天”（ARIEL）任務(wù)，能夠從更大樣本中系統(tǒng)性梳理不同超級(jí)地球的成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異。尼科爾斯表示，通過對(duì)整個(gè)超級(jí)地球族群進(jìn)行建模，并與當(dāng)前系外行星普查數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，有望從中識(shí)別出多個(gè)成分、結(jié)構(gòu)迥異的“子類”，并將它們與不同的行星形成與演化路徑對(duì)應(yīng)起來。

研究團(tuán)隊(duì)也正在利用機(jī)器學(xué)習(xí)手段，構(gòu)建更復(fù)雜的行星演化模擬框架，以便在未來吸收更多來自空間望遠(yuǎn)鏡和大規(guī)模巡天任務(wù)的新數(shù)據(jù)。在他們看來，L 98-59 d 只是眾多“出格”行星中的一個(gè)開端，而這些偏離傳統(tǒng)范式的世界，將反過來推動(dòng)科學(xué)家重寫關(guān)于行星多樣性、宜居性以及生命潛在棲息地的基本圖景。