英国牛津大学领导的研究团队发现了太阳系外一类此前未知的行星的存在证据——该行星的熔岩海洋深处长期封存了大量硫。3月16日，相关成果发表于《自然-天文学》。

L 98-59 d行星艺术想象图。图片来源：Mark A. Garlick / markgarlick.com

这颗名为L 98-59 d的行星是一颗系外行星，围绕距离地球约35光年的一颗小型红矮星运行。来自詹姆斯?韦布空间望远镜（JWST）与地面天文台的数据揭示了其异常之处：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，科学家通常会将像L98-59d这样的行星归入两类之一：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，L98-59d不属于任何一类。相反，它似乎属于完全不同类别的行星，主要由重硫化合物组成。

为了解这个独特的世界，来自牛津大学、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先进计算机模拟，追溯了它从形成后不久至今近50亿年的演化历程。通过将望远镜观测数据与详尽的行星内部及大气模型相结合，他们得以推断行星内部深处的状态。

研究结果显示，L98-59d的地幔由熔融硅酸盐构成，与地球熔岩类似。其地表之下存在一片深达数千公里的巨大岩浆海洋。这个巨大“储库”使得该行星能够在很长一段时间内将大量硫储存在其内部。

这片岩浆海洋还维持着一层浓厚的富氢大气，其中包含硫化氢（H?S）等含硫气体。通常情况下，宿主恒星的辐射会通过X射线驱动过程将这些气体逐渐剥离并带入太空。

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，L98-59d可能是一类广泛存在、拥有持久岩浆海洋的富气富硫行星中，首个被确认的案例。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、牛津大学物理系的Harrison Nicholls表示：“这一发现表明，天文学家目前用来描述小型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，但它展现了太阳系外行星世界的丰富多样性。我们不禁要问：还有多少种行星等待着被发现？”

2024年的JWST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。团队模型显示，这些气体是由宿主恒星——红矮星L 98-59的紫外线辐射引发化学反应的情况下形成的。

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，L98-59d可能是在富含挥发性物质的环境中形成的，并且曾经可能类似于一颗更大的“亚海王星”型行星。随着时间的推移，它逐渐冷却、丢失部分大气，体积随之缩小。

科学家指出，岩浆海洋被认为是所有岩质行星（包括地球与火星）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自身最早期的历史。

论文共同作者、牛津大学物理系教授Raymond Pierrehumbert表示：“令人振奋的是，我们可以借助计算机模型，揭开一颗永远无法抵达的行星的隐藏内部。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。研究团队计划将模型应用于这些观测数据，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，并找出哪些星球有可能孕育生命。