在我们宇宙的遥远角落，存在一个引人入胜的新世界。这颗新发现的系外行星被命名为L 98-59 d，似乎拥有罕见的行星环境。尽管许多围绕遥远恒星运行的小型行星被归类为气态矮星或海洋世界，但这一颗却被划分为一种不同的类型。

L 98-59d的直径大约是地球的1.5倍。与天文学家迄今发现的大多数同尺寸行星不同，L 98-59d似乎是一个非常活跃且动态的天体。它很可能覆盖着一个极其广阔的液态熔岩海洋，深度估计达数百英里。这片熔岩海洋持续地向L 98-59d的大气层输送并移除硫元素，最终导致其大气富含硫。

天文学家在研究系外行星时，通常会考虑两种情况：一种是围绕固态核心运行、拥有氢气大气层的气态矮星；另一种是以液态水和冰为主的世界。然而，L 98-59 d 上存在一个活跃的熔融岩浆海洋，这一现象并不符合上述任何一种分类。

它还使L 98-59 d与其他已知于天文学家的类小行星天体区分开来，并为基于其定义方式发展这类天体的新分类体系提供了重要机会。

这颗行星相对于其体积而言，整体密度异常偏低。结合其大气成分来看，它不能简单地被解释为由岩石和铁构成。对行星大气的分析表明，氢气和/或水可能是其组成部分，但这些成分并不一定完全确定其组成。

2024年4月，詹姆斯·韦布空间望远镜观测到该行星高层大气中存在含硫气体，这些气体包括硫化氢和二氧化硫。低密度以及存在硫元素的情况，并不符合目前对行星认知的成熟理论框架。

该研究的主要作者、牛津大学物理系的哈里森·尼科尔斯表示：“发现这颗异常行星表明，我们对小行星的现有分类可能过于简单。尽管这颗行星支持生命的可能性极低，但它展示了太阳系外行星的多样性。”

研究团队还开发了模型，使他们能够通过进行大量不同计算来追溯行星的历史。通过这些模拟，研究团队创建了900个关于行星在近50亿年发展历程中可能形成与发展的场景模型。

在研究团队所探讨的每一个场景中，模型显示该行星是由大量挥发性物质，也就是气体形成的。其体积远超早期地球地幔中氢气体积的100倍。

随后，由于宿主恒星L 98-59发出的强烈X射线辐射，原始气体物质的大部分已经丢失。剩余的物质主要由富含氢的大气组成，其中硫是最丰富的元素。

硫元素的丰富程度主要归因于行星地壳下方存在一个巨大的岩浆海洋。硫化物矿物很容易溶解到熔融的硅酸盐岩石中，而这种硅酸盐岩石正是地球上火山熔岩的主要成分。

内部结构始终保持着熔融状态。这使得该储层中大量硫元素得以被锁住，并在地质历史长河中缓慢释放，而不会逃逸到太空中。相比之下，氢气要轻得多，因此比硫更容易逃逸进入太空。随着时间推移，这颗行星的硫元素特征因此变得更加集中。

除了由宿主恒星发出的紫外线使水分子解离（分裂）而产生的硫之外，大气层最高处还发现了二氧化硫。这是由于大气中的化学反应产生了额外的硫化合物。

在地球上，二氧化硫的生成可以追溯到地壳深处被岩浆海洋封存的硫元素，通过火山活动释放出来。然而，在系外行星L 98-59 d上，硫化物也可能在大气高层形成，其形态受到行星阳光能量的影响。

“我们能够利用计算机模拟来研究那些我们永远无法访问的世界内部结构，”来自牛津大学物理系的合作者雷蒙德·皮埃尔霍姆特说。研究人员随后可以利用这些信息揭示太阳系外许多类型行星的本质。

另一位研究人员强调了这颗行星化学上的一个特殊之处。来自利兹大学的理查德·查特杰指出：“具有腐烂鸡蛋气味的硫化氢气体在这里很可能发挥重要作用。未来的探索很可能会发现，具有这种刺鼻气味的行星其实相当普遍。”

这种可能性比表面看起来更为重要。模型显示，L 98-59 d 很可能属于一个更广泛的行星群体，这些行星主要由硫构成，并拥有持续数百万年的液态岩浆海洋。

如果其他地方存在这样的世界，模型显示，L 98-59 d 形成所需的条件并不特别罕见。因此，天文学家可能需要重新考虑如何对某些行星进行分类，以及如何理解它们的形成过程。

目前，L 98-59 d 位于天文学家所称的“半径谷”之中。这是基于行星大小分布的已知系外行星中存在的一个空缺区域。

在这个区域存在一条分界线，将较小的岩石行星与保留厚大气层的大行星区分开来。L 98-59 d 位于这条分界线上，提供了独特的视角。

它的总体尺寸使其被归类为超级地球。然而，其密度表明它必须拥有显著的气态大气层。因此模型推测，它在数百万甚至数十亿年前可能曾类似于一颗更大的亚海王星。随着时间的推移，它很可能失去了大部分大气层。

这项发现的重要性不仅在于记录了外星世界的化学成分，还在于所有行星在它们历史的某个阶段都曾处于熔融状态，这包括地球和火星这样的类地行星。

随着这些行星冷却，它们的熔融海洋逐渐凝固。在此过程中，它们开始形成大气层，这为后续行星演化奠定了基础。

L 98-59 d在所有被分析的系外行星中是独一无二的，因为它似乎维持了数亿年的液态状态。在此过程中，它仍经历着与地球早期形成时期相似的过程。

这为科学家们提供了一个研究太阳系内无法直接观测的行星条件的机会。

目前，研究团队计划将本研究中使用的模拟框架应用于未来从即将发射的空间望远镜获取的数据，这些任务包括Ariel和PLATO任务。

他们还计划使用机器学习技术来识别可能属于这一新提出类别的行星候选者。一些富含硫的岩浆海洋世界可能已经存在于观测数据集中，但由于天文学家缺乏识别它们的框架，因此至今未被分类。

对行星体进行新的分类具有重要意义，它将影响天文学家如何解读空间任务产生的大量大气数据。像詹姆斯·韦布空间望远镜这样的仪器正在为遥远行星系统提供越来越详细的大气测量数据。

如果行星被归入错误的类别，科学家可能会对它们的成分、宜居性或起源产生误导性的模型。一个更清晰的分类框架有助于避免这些错误。

将富含硫的岩浆海洋行星视为一个独立类别，也有助于研究人员分析那些存在争议的案例。这在位于半径谷中的中等密度系外行星身上尤为明显。

这一发现凸显了行星科学中的一个重要原则。一颗行星大气的化学特征与其内部物质的化学性质密切相关。只有同时理解两者，科学家才能更准确地解读遥远世界的本质。

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