“韦布”发现一颗奇异的硫磺星球
发布时间：2026-03-20
信息来源：中国科学报
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发布时间：2026-03-20
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一个研究团队在太阳系外发现了一种此前未知的行星——它的岩浆海洋深处长期封存着大量的硫。相关成果3月16日发表于《自然-天文学》。
这颗名为L 98-59 d的系外行星，围绕距离地球约35光年的一颗小型红矮星运行。美国航空航天局的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）与地面天文台的数据共同揭示了它的异常之处：这颗约为地球1.6倍大的行星，密度却低得出奇，且大气中富含硫化氢。
在此之前，科学家通常将L 98-59 d这类行星归为两类：要么是拥有富氢大气的岩质“气体矮行星”，要么是被深海与冰层覆盖的富水行星。但新证据表明，L 98-59 d似乎不属于任何一类。它主要由重硫化合物组成。
为了解这个独特的世界，英国牛津大学、荷兰格罗宁根大学、英国利兹大学和瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员，利用计算机模拟，追溯了它从形成后至今近50亿年的演化历程。通过结合望远镜观测数据与详尽的行星内部及大气模型，他们推断出行星内部的状态。
研究结果显示，L 98-59 d的地幔由熔融硅酸盐构成，与地球熔岩类似。其地表下存在一片深达数千公里的巨大岩浆海洋。这个巨大“储库”使得行星能够在漫长时间里将大量硫储存在内部。
这片岩浆海洋还覆盖着一层浓厚的富氢大气，其中包含硫化氢等含硫气体。通常情况下，宿主恒星的辐射会通过X射线驱动的过程，将这些气体剥离到太空中。
数十亿年来，熔融的行星内部与大气层之间持续进行的化学反应，塑造了这颗行星如今的样貌，也解释了望远镜探测到的异常信号。
研究人员认为，L 98-59 d可能是首个被确认的富含气体且以硫元素为主的行星的实例，这类行星能够维持长期存在的岩浆海洋。若果真如此，意味着银河系中的行星类型远比此前认知的更加丰富多样。
论文第一作者、牛津大学的Harrison Nicholls表示：“这一发现表明，天文学家目前用来描述小行星的分类体系可能过于简单。尽管这颗熔融行星基本不可能存在生命，但它展现了系外行星的多样性。我们不禁要问：还有多少种行星等待被发现呢？”
JWST2024年的观测结果显示，在L 98-59 d高层大气中发现了二氧化硫及其他含硫气体。模型显示，这些气体是由宿主恒星——红矮星L 98-59的紫外线辐射引发的化学反应形成的。
与此同时，下方的岩浆海洋如同挥发性物质的巨型储存库，在行星形成后的数十亿年间不断吸收与释放气体。内部深层储存与紫外驱动化学反应的共同作用，解释了这颗行星的独特性质。
模拟显示，L 98-59 d可能是在富含挥发性物质的环境中形成的，并且可能类似于一颗更大的“亚海王星”型行星。随着时间推移，它逐渐冷却、丢失部分大气，体积随之缩小。
科学家指出，岩浆海洋被认为是包括地球与火星在内的所有岩质行星的初始状态。研究遥远星球上的这类环境，有助于我们理解地球最早期的历史。
论文共同作者、牛津大学的Raymond Pierrehumbert表示：“令人振奋的是，我们可以借助计算机模型，揭示一颗无法抵达的行星内部。尽管天文学家只能从遥远的地方测量行星的大小、质量与大气成分，但这项研究表明，我们完全可以重构这些外星世界的遥远过去，并发现太阳系中不存在的全新行星类型。”
JWST正在源源不断地传回数据，而未来的“阿里尔”“柏拉图”等探测任务将进一步扩充数据量。研究团队计划应用这些观测数据建立模型，结合机器学习，绘制太阳系外行星的多样性图谱，并追溯其早期演化。通过这一方式，科学家希望更深入地理解行星的形成与演化，并找出哪些星球可能孕育生命。
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