Zupełnie nowy rodzaj świata: Planeta w stanie papkowatym

Planeta L98-59 d, krążąca wokół niewielkiej czerwonej gwiazdy w odległości 35 lat świetlnych od Ziemi, przez długi czas uchodziła za kandydatkę na „świat oceaniczny”. Nowe badania sugerują jednak coś znacznie bardziej egzotycznego: może to być planeta niemal w całości stopiona – z globalnym oceanem magmy i atmosferą podtrzymywaną przez procesy zachodzące głęboko pod jej powierzchnią

L98-59 d nie mieści się w żadnej z dobrze znanych kategorii. Jej promień wynosi około 1,6 promienia Ziemi, ale gęstość – od 2,2 do 3,45 g/cm³ – jest zaskakująco niska. To zbyt mało, by uznać ją za typową planetę skalistą, ale jednocześnie nie pasuje do modelu świata zdominowanego przez wodę. Zespół dr. Harrisona Nichollsa z University of Oxford proponuje inne wyjaśnienie: planeta bogata w lekkie pierwiastki i związki chemiczne, pokryta głębokim, ognistym oceanem stopionych skał i otoczona nietypową atmosferą.

Badacze połączyli dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba z zaawansowanym modelem ewolucji planety – od momentu jej powstania aż po stan obecny. Uwzględnili przy tym m.in. stygnięcie wnętrza, utratę atmosfery pod wpływem promieniowania gwiazdy, wydzielanie gazów z wnętrza oraz reakcje chemiczne zachodzące pod wpływem światła. Wniosek jest jednoznaczny: L98-59 d nie jest ani „gazowym karłem”, ani „światem wodnym”.

Kluczową rolę odgrywa tu ocean magmy – warstwa stopionej skały sięgająca tysięcy kilometrów w głąb planety. To on działa jak magazyn gazów. „Tę planetę można wyjaśnić tylko wtedy, gdy ma w środku głęboki ocean magmy” – podkreśla dr Harrison Nicholls. „Magazynuje on gazy i chroni je przed procesami, które w innych warunkach doprowadziłyby do ich utraty”.

Nie ocean wody, lecz lepka planeta lawy

Powierzchnia tej planety byłaby spektakularna, choć zdecydowanie nieprzyjazna. Temperatura może sięgać około 1,9 tys. st. Celsjusza, a skały nie są tam ciałem stałym, lecz zachowują się jak bardzo gęsta ciecz. Nicholls opisuje ten stan obrazowo: „Cała planeta znajduje się w lepkim, stopionym stanie, jak melasa”. Co więcej, również jądro planety najprawdopodobniej pozostaje płynne.

Na jej powierzchni mogą powstawać ogromne fale magmy, wzbudzane przez oddziaływania grawitacyjne z sąsiednimi planetami. To świat dynamiczny, niemal „żywy” w sensie geologicznym, ale całkowicie wrogi dla życia w znanej nam formie.

Równie nietypowa jest atmosfera planety. Obserwacje wskazują na obecność związków siarki, których nie da się łatwo wyjaśnić w przypadku zwykłej planety skalistej czy wodnej. Część tych gazów powstaje bezpośrednio w atmosferze w wyniku procesów fotochemicznych, czyli reakcji wywołanych promieniowaniem gwiazdy. To one prowadzą do powstawania bardziej złożonych związków, takich jak dwutlenek siarki.

Odkrycie to podważa intuicyjne rozumienie tzw. strefy zamieszkiwalnej. Sama odległość od gwiazdy nie gwarantuje bowiem warunków sprzyjających życiu. „Niektóre planety w tej strefie mogą wcale nie być zamieszkiwalne – mogą być po prostu stopionymi światami” – zauważa Nicholls.

Dr Jo Barstow z Open University, współautorka obserwacji teleskopem Webba, podkreśla, że wcześniej porównywano L98-59 d do Io – wulkanicznego księżyca Jowisza. „Ta praca sugeruje jednak, że mamy do czynienia z czymś jeszcze bardziej ekstremalnym” – twierdzi badaczka.

Planety bardziej złożone, niż sądziliśmy

Badania wskazują, że od momentu powstania planeta zawierała dużą ilość tzw. substancji lotnych – takich jak wodór, węgiel czy siarka, stanowiących co najmniej 1,8% jej masy. Co istotne, większość z nich nie znajduje się dziś w atmosferze, lecz pozostaje uwięziona w oceanie magmy.

Model pokazuje także, że L98-59 d przeszła znaczącą ewolucję. We wczesnym etapie była większa i przypominała tzw. subneptuny – planety większe od Ziemi, ale mniejsze od Neptuna. Dopiero z czasem, wraz z utratą części atmosfery i zmianami wewnętrznymi, zmniejszyła swoje rozmiary. Oznacza to, że klasyfikacje planet, którymi się dziś posługujemy, mogą być jedynie chwilowym „zdjęciem” w ich długim procesie ewolucji.

Nowe wyniki sugerują, że takich „planet z melasy” może być więcej. Jeśli tak, Wszechświat okazuje się jeszcze bardziej różnorodny, niż sądziliśmy i znacznie mniej przyjazny w miejscach, które na pierwszy rzut oka wydawały się podobne do Ziemi.

Źródła:

1. Harrison Nicholls i in., Volatile-rich evolution of molten super-Earth L 98-59 d, „Nature Astronomy”, 2026
2. Hannah Devlin, A molten, mushy state: scientists may have found a new type of liquid planet, „The Guardian”, 2026

• aktualności
• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi