最新觀測顯示,在距離地球約 35 光年的 L 98-59 系外行星上,「地球真正是一片岩漿海」。研究團隊認為,這顆名為 L 98-59 d 的行星體積約為地球的 1.6 倍,卻擁有滿布硫酸鹽岩石的地殼與異常富饒的鐵核心及大氣層,能代表一種此前未被正式識別的新型「礦物豐富岩漿海世界」。相關成果已發表於 3 月 16 日上線的《自然·天文學》(Nature Astronomy)期刊,部分數據來自詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)與地面天文台的聯合觀測。
論文第一作者哈里森·尼科爾斯在牛津大學攻讀博士期間完成此研究,目前在劍橋大學從事博士後工作。他在接受 Refractor 採訪時表示,這一發現表明「我們對行星如何形成與演化,仍有太多未知」。他強調,銀河系中行星環境類型遠比當前分類體系所呈現的豐富得多,在討論宜居行星時,必須考慮這種多樣性。
L 98-59 d 的獨特地質與大氣特徵
L 98-59 d 的一個關鍵特徵,是其地殼類似地球火山噴發時的硫酸鹽岩石,但規模擴展為覆蓋行星表面的「全岩漿海」,並在深部儲存了大量鐵元素。研究人員推斷,這顆行星極可能誕生於一個比太陽系更富鐵的原行星盤環境。從行星形成理論來看,這意味著在銀河系中,可能存在許多元素配比與地球截然不同、甚至以鐵為主導的類地行星,進而演化出「鐵世界」等全新類型的岩石行星概念。
更令人驚奇的是,這顆行星類似在恆星高能輻射持續「吹拂」的情況下,卻依據物理定律在數十億年間保留了一層富氫、壓力極高的大氣層。一般而言,類似地球的岩石行星會在演化過程中逐漸丟失氫、鐵等輕質成分的逸散性,但 L 98-59 d 卻違背了這一「常規」,迫使科學家求助高精度數值模擬來重建其演化歷史。模型顯示,該行星在早期曾經更炎熱、更「腫脹」,外觀更接近一顆「次海王星」(sub-Neptune),之後在數十億年中逐漸冷凝並收縮,但整體密度仍偏低,指向一層厚重而高壓的大氣層覆蓋。
這種富氫高壓大氣將使行星外層高度不透明,同時產生類似金星的極端溫室效應,在恆星輻射與潮汐加熱的共同作用下,維持行星表面的「原始岩漿海」長期處於活躍狀態。 研究團隊指出,這種由厚重大氣、適中輻射與潮汐聯手「鎖定」岩漿海的機制,未被現有行星分類框架考慮。之前,天文學界已在其他恆星附近發現岩漿海世界,例如 55 Cancri e 等,但這些行星往往緊挨恆星、公轉週期極短,主要依賴恆星強烈輻射加熱表面。
相較之下,L 98-59 d 接收到的輻射相對溫和,卻依賴「大氣—輻射—潮汐」三重機制共同維持岩漿海,呈現出一種全新的穩定模式。這讓研究人員開始思考,現有「超級地球」這一以行星大小為唯一劃分類準的標準,是否已不足以描繪這些核心結構與成分大相徑庭的行星家族。 在行星化學層面,L 98-59 d 雖極端炎熱,不適合已知生命形態存在,但仍可為科學家提供關於鐵在行星系統中扮演角色的關鍵線索。
鐵在適當條件下可參與多種與生命相關的地球化學循環,研究團隊藉助模型推斷,這顆行星的誕生環境中,鐵元素豐度顯著高於太陽系,為未來搜尋更小、更涼且富鐵的「富鐵類地行星」提供了理論參考。 未來數年,科學家計劃透過 JWST 持續搜尋更多類似 L 98-59 d 的岩漿海世界,並期待歐洲太空局即將實施的「系外行星大氣紅外遙感巡天」(ARIEL)任務,能從更大樣本中系統性剖析不同超級地球的成分與核心結構差異。
尼科爾斯表示,透過對整個超級地球家族建模,並與當前系外行星普查數據對比,有望从中識別出多個成分、結構迥異的「子類」,並將它們與不同的行星形成與演化路徑對應起來。研究團隊也正利用機器學習手法,構建更複雜的行星演化模擬框架,以方便在未來吸納更多來自太空望遠鏡與大規模巡天任務的新數據。在他們看來,L 98-59 d 只是眾多「出格」行星中的一個開端,而這些偏離傳統範式的世界,將反過來推動科學家重寫關於行星多樣性、宜居性以及生命潛在信息的基礎圖景。




