分類に当てはまらない惑星
天文学者は数十年にわたって、岩石性地球型惑星、ガス巨星、氷の巨星、ホットジュピターなど、惑星の分類システムを構築してきました。しかし宇宙は相変わらず、どのような枠にも収まることを拒む天体を生み出し続けています。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、近くの系外惑星L 98-59 dの観測を報告しており、この惑星は本質的に新しい惑星クラスを表しているようです。極度の圧力と温度下での硫黄の挙動によって主に特徴づけられる世界です。
国際的な天文学者チームによる新しい研究で発表された観測結果は、異常に高い濃度の硫黄を含む分子が大気に存在すること、そのサイズの割に予想より低い密度、そして深く広がるマグマ海を持つことが明らかになっています。このマグマ海では、太陽系では前例のないスケールで火山プロセスが硫黄化合物を積極的に循環させていると考えられています。
ターゲット：L 98-59 d
L 98-59 dは、地球から約35光年離れた赤色矮星L 98-59を周回する3つの惑星の1つです。このシステムはNASAのTESS衛星による発見以来、天文学的な関心を集めています。小さな岩石惑星の大気を特性化する最良の機会を提供しているからです。地球の半径の約1.5倍、質量が2倍のL 98-59 dは、小さな岩石惑星と大きなオーシャンワールドまたはサブ海王星の間の領域に位置しています。
その恒星への近い軌道は、強い放射を受けることを意味し、わずか数日で1周期を完成させます。これらの条件は大気を熱く動的にし、JWSTの近赤外分光計による分光観測に理想的です。
JWSTが発見したもの
望遠鏡の大気観測は、二酸化硫黄と他の硫黄を含む化合物の特性を明らかにしました。その濃度は、地球や金星に基づいて較正された標準的な火山ガス放出モデルから予想されたものをはるかに上回っていました。さらに驚くべきことに、惑星の密度は、岩石と鉄だけで構成されている場合に予測されるものより低かったのです。
研究チームの説明は高圧化学に基づいています。L 98-59 dは深いマグマ海を持っている可能性が高いです。溶融珪酸塩岩の広大な層が数千キロメートルに渡って内部深くまで延びています。その深さで見られる膨大な圧力下では、硫黄は表面条件での挙動と異なります。自由に大気に放出される代わりに、硫黄の大部分は溶融岩に組み込まれ、マグマ海に留まり、完全に凝固した岩体に比べて惑星の全密度を低下させるのです。
惑星規模での火山化学
JWSTから観測できる大気化学は、マグマ海から気相に逃げた硫黄のごく一部を表しています。この部分は異なるスペクトル署名を生成するのに十分な量ですが、惑星が含む硫黄在庫全体のほんの一部かもしれません。研究者らは、マグマ海は地球の内部より数桁高い硫黄濃度を保持する可能性があると推定しており、この高濃度は恒星からの潮汐力と重元素の放射性崩壊によって生じる猛烈な熱によって維持されています。
このような硫黄の循環は、太陽系に直接的な類似物を持ちません。地球には硫黄循環がありますが、それはプレートテクトニクス、生物学的プロセス、そして適度な火山活動を通じて機能します。L 98-59 dの観測から示唆される硫黄処理のスケールは、本質的に異なる規模の地球化学活動を表しています。
惑星科学への含意
L 98-59 dを硫黄の世界として特定することは、複数の重要な含意を持ちます。第一に、マグマ海惑星は以前に認識されるより遥かに一般的である可能性があり、JWSTで数十光年の距離から検出可能な化学署名を生成していることが示唆されます。第二に、惑星のサイズや組成でのみ分類し、観測可能な性質を決定する揮発性化学の支配的な役割を説明しない既存の分類スキームに疑問を投げかけています。
第三に、居住可能性の境界についての問題を提起しています。地球上の硫黄が豊富な環境は極限生物をサポートしています。L 98-59 d上の硫黄化学が生命を許容できるかどうかは非常に推測的ですが、この発見は系外惑星学者が考慮する必要がある化学パラメータ空間を大きく広げています。
JWSTの拡大する系外惑星ポートフォリオ
L 98-59 dの結果は、JWSTから報告される急速に増加する驚くべき系外惑星大気観測のカタログに加わります。科学観測を開始して以来、この望遠鏡は惑星タイプの幅広い範囲で系外惑星の大気中から二酸化炭素、メタン、水蒸気を検出し、体系的に比較惑星学の経験的基礎を構築してきました。各発見は、どのような世界が存在するか、異なる化学体制がどの程度一般的であるか、そして将来のミッションが太陽系外の生命を検出するために必要となるかもしれないシグネチャについての理解を深めています。
この記事はScience Dailyのレポートに基づいています。元の記事を読む。
Originally published on sciencedaily.com
