최근 관측에 따르면 지구에서 약 35광년 떨어진 외계 행성에서 “지상은 실제로 마그마 바다”인 것으로 나타났다. 연구팀은 L 98-59 d라는 이름의 행성이 지구 크기의 약 1.6배에 불과하지만 규산염 용암으로 가득 찬 맨틀과 유난히 황이 풍부한 내부와 대기를 갖고 있다고 믿고 있다. 이는 이전에 공식적으로 확인된 적이 없는 새로운 유형의 '유황이 풍부한 마그마 해양 세계'를 나타낼 수 있습니다.

관련 결과는 지난 3월 16일 창간된 네이처 천문학(Nature Astronomy) 저널에 게재됐다. 일부 데이터는 제임스 웹 우주망원경(JWST)과 지상 관측소의 공동 관측에서 나온 것이다. 옥스퍼드 대학에서 박사 과정 학생으로 연구를 마쳤고 현재 캠브리지 대학에서 박사후 연구원인 논문의 주요 저자인 해리슨 니콜스는 이 발견이 "행성이 어떻게 형성되고 진화하는지에 대해 우리가 아직 모르는 것이 너무 많다"는 것을 보여준다고 Refractor에 말했습니다. 그는 우리은하의 행성 환경 유형은 현재 분류 ​​체계가 제시하는 것보다 훨씬 더 다양하며, 거주 가능 구역에 있는 행성을 논의할 때 이러한 다양성을 충분히 고려해야 한다고 강조했습니다.

L 98-59 d의 주요 특징은 맨틀이 지구상의 화산 폭발로 인한 규산염 용암과 유사하지만 행성 표면을 덮고 깊은 곳에 많은 양의 유황을 저장하는 "글로벌 마그마 바다"로 확장되었다는 것입니다. 연구자들은 이 행성이 태양계보다 유황이 더 풍부한 원시행성 원반 환경에서 탄생했을 가능성이 가장 높다고 결론지었습니다. 이는 행성 형성 이론의 관점에서 볼 때, 은하계에는 지구와 완전히 다른 원소 구성을 가진 지구형 행성이 많을 수도 있고 심지어 유황이 지배적인 행성도 있을 수 있다는 것을 의미하며, 이는 '유황 세계'와 같은 새로운 유형의 암석형 행성의 개념으로 이어질 것입니다.

더욱 당황스러운 점은 별에서 나오는 고에너지 방사선이 지속적으로 "폭발"했음에도 불구하고 이 행성이 수십억 년 동안 수소가 풍부한 초고압 대기를 유지해 온 것 같다는 것입니다. 일반적으로 지구와 같은 암석 행성은 진화 과정에서 수소와 황과 같은 가벼운 휘발성 성분을 점차 잃게 되지만 L 98-59 d는 이러한 "협약"을 위반하여 과학자들이 진화 역사를 재구성하기 위해 고정밀 수치 시뮬레이션에 의존해야 합니다.

모델에 따르면 이 행성은 초기에 더 뜨겁고 더 "확장"되었으며 그 모습은 "해왕성 이하"에 더 가까웠습니다. 그런 다음 오랜 세월에 걸쳐 점차 냉각되고 수축되었지만 전체 밀도는 여전히 낮아 두껍고 고압의 대기 패키지를 나타냅니다. 이 수소가 풍부한 고압 대기는 행성의 바깥층을 매우 불투명하게 만들고 금성과 유사한 극심한 온실 효과를 생성합니다. 항성 복사와 조석 가열의 결합 작용으로 행성 표면의 '원시 마그마 바다'는 오랫동안 액체 상태로 유지됩니다. 연구팀은 두꺼운 대기와 적당한 복사량, 조수에 의해 마그마해를 '잠그는' 메커니즘이 기존 행성 분류 체계에서는 충분히 고려되지 못했다고 지적했다.

이전에 천문학계는 게자리 55 e와 같은 다른 별 근처에서 마그마 바다 세계를 발견했지만 이러한 행성은 종종 별에 가깝고 궤도 주기가 매우 짧으며 주로 별의 강한 복사에 의존하여 표면을 가열합니다. 이에 비해 L 98-59 d가 받는 방사선은 상대적으로 약하지만 '대기-복사-조수'의 3중 메커니즘에 의존해 마그마해를 공동으로 유지해 안정적인 새로운 모델을 제시한다. 이로 인해 연구자들은 행성 크기를 유일한 분류 기준으로 사용하는 현재의 "슈퍼 지구" 분류가 더 이상 내부 구조와 구성이 매우 다른 이러한 행성 그룹을 설명하기에 충분하지 않은지 궁금해하게 되었습니다.

행성 화학 수준에서 L 98-59 d는 매우 뜨겁고 알려진 생명체에 적합하지 않지만 여전히 과학자들에게 행성계에서 황의 역할에 대한 중요한 단서를 제공할 수 있습니다. 유황은 적절한 조건에서 생명과 관련된 다양한 지구화학적 순환에 참여할 수 있습니다. 연구팀은 이 모델을 이용해 이 행성의 탄생 환경에 있는 유황의 풍부함이 태양계의 유황보다 훨씬 높다고 추론해, 향후 더 작고 온화한 '유황이 풍부한 지구형 행성'을 찾는 데 이론적 참고 자료를 제공했다.

향후 몇 년 동안 과학자들은 JWST를 통해 L 98-59 d와 유사한 더 많은 마그마 해양 세계를 계속 검색할 계획이며, 더 큰 샘플에서 다양한 슈퍼지구의 구성과 내부 구조의 차이를 체계적으로 분류하기 위해 유럽 우주국이 시행하는 다가오는 "외계행성 대기에 대한 적외선 원격 감지 조사"(ARIEL) 임무를 기대하고 있습니다. 니콜스는 전체 슈퍼지구 인구를 모델링하고 이를 현재 외계 행성 인구 조사 데이터와 비교함으로써 다양한 구성과 구조를 가진 여러 "하위 범주"를 식별하고 이를 다양한 행성 형성 및 진화 경로와 연관시킬 것으로 예상된다고 말했습니다.

연구팀은 또한 향후 우주 망원경과 대규모 하늘 조사 임무에서 더 많은 새로운 데이터를 흡수하기 위해 기계 학습 방법을 사용하여 보다 복잡한 행성 진화 시뮬레이션 프레임워크를 구축하고 있습니다. 그들의 관점에서 L 98-59 d는 많은 "외부" 행성의 시작일 뿐이며, 전통적인 패러다임에서 벗어난 이러한 세계는 결국 과학자들이 행성의 다양성, 거주 가능성 및 잠재적인 생명체 서식지에 대한 기본 그림을 다시 쓰도록 강요할 것입니다.