Otkriven novi tip planeta sa stalnim oceanom magme

Astronomi su izvan Sunčeva sustava identificirali kandidat za posve novu vrstu planeta, svijet koji duboko u unutrašnjosti zadržava goleme količine sumpora u trajnom oceanu rastaljene stijene. Riječ je o egzoplanetu L 98-59 d, tijelu koje se po svojim svojstvima ne uklapa ni u dosad poznate kamene planete s plinovitom atmosferom ni u vodom bogate svjetove. Novo tumačenje važno je zato što sugerira da su male planete u našoj galaksiji raznolikije nego što su to postojeće podjele dosad dopuštale.

L 98-59 d kruži oko crvenog patuljka L 98-59, udaljenog oko 35 svjetlosnih godina od Zemlje. Po veličini je oko 1,6 puta veći od našeg planeta, ali mu je gustoća neobično mala za takav promjer. Usto, promatranja svemirskim teleskopom James Webb i teleskopima na tlu pokazala su da njegova atmosfera sadrži znatne količine sumporovodika. Upravo je ta kombinacija, neuobičajeno niska gustoća i izražen sumporni kemijski potpis, navela istraživače na zaključak da se ispod atmosfere krije drukčija unutarnja građa nego što se dosad mislilo.

Trag vodi duboko ispod površine

Istraživanje koje je predvodilo Sveučilište u Oxfordu, uz suradnike sa Sveučilišta u Groningenu, Sveučilišta u Leedsu i ETH Zuricha, objavljeno je u časopisu Nature Astronomy. Tim je uz pomoć računalnih simulacija rekonstruirao razvoj planeta od njegova ranog nastanka do današnjeg stanja, kroz razdoblje od gotovo pet milijardi godina, a rezultate opažanja izravno povezao s modelima unutrašnjosti i atmosfere.

Takav pristup doveo je do zaključka da je plašt planeta vjerojatno građen od rastaljenih silikata, materijala sličnog lavi na Zemlji, te da se ispod površine proteže globalni ocean magme dubok tisućama kilometara. Upravo taj golemi rastaljeni sloj, prema modelima, djeluje kao dugotrajno spremište sumpora. Umjesto da sumporni spojevi brzo nestanu iz sustava, planet ih može pohranjivati u unutrašnjosti i zatim ih tijekom geološki dugih razdoblja ponovno otpuštati.

To je ujedno ključno za razumijevanje njegove atmosfere. Istraživači smatraju da ocean magme pomaže planetu L 98-59 d zadržati gustu atmosferu bogatu vodikom, premda bi je rendgensko zračenje matične zvijezde tijekom vremena trebalo postupno stanijivati i odnositi u svemir. Drugim riječima, ono što teleskopi danas bilježe iznad planeta vjerojatno je posljedica dugotrajne kemijske razmjene između atmosfere i njegove užarene unutrašnjosti.

Novi tip malih planeta

Promatranja Jamesa Webba iz 2024. godine pokazala su i prisutnost sumporova dioksida u gornjim slojevima atmosfere, zajedno s drugim sumpornim plinovima. Novi modeli sugeriraju da takvi spojevi mogu nastajati kada ultraljubičasto zračenje crvenog patuljka L 98-59 pokrene kemijske reakcije u atmosferi. No bez dubokog rezervoara hlapljivih tvari u unutrašnjosti, takav kemijski potpis teško bi se mogao održati kroz tako dugo vrijeme.

Simulacije također upućuju na to da je L 98-59 d vjerojatno nastao s vrlo velikom količinom hlapljivih tvari te da je nekoć mogao više nalikovati većem sub-Neptunu nego planetu kakav danas promatramo. Kako se hladio, postupno se smanjivao i izgubio dio atmosfere, ali je pritom zadržao unutarnji sustav koji i dalje regulira sumporne plinove.

Autori zato smatraju da L 98-59 d možda nije tek neobična iznimka, nego prvi prepoznati predstavnik šire skupine plinom bogatih sumpornih planeta s dugovječnim oceanima magme. To je važno i iz šireg razloga. Oceani magme smatraju se početnim stanjem svih kamenitih planeta, uključujući Zemlju i Mars, pa ovakvi modeli ne govore samo o dalekim egzoplanetima nego i o najranijim fazama razvoja našega vlastitog svijeta.

James Webb već donosi nove podatke o malim planetima, a dodatna mjerenja trebale bi osigurati i buduće misije Ariel i PLATO. Istraživački tim namjerava svoje simulacije povezati s tim opažanjima i metodama strojnog učenja kako bi kartirao raznolikost planeta izvan Sunčeva sustava i njihovu ranu povijest. Time bi se moglo pokazati koliko su ovakvi sumporom bogati, magmom prekriveni svjetovi doista česti i gdje u toj sve složenijoj slici uopće treba tražiti planete pogodne za život.