研究者らは、大気と内部構造を結合した新たな進化モデルを用いて、太陽系外惑星L 98-59 dの形成と歴史について理解を深めた。35光年先に位置するこのスーパーアースは赤色矮星を公転しており、従来の分類モデルでは説明が難しかった。多くの小型太陽系外惑星は、岩石質のガス矮星または水に富む惑星のいずれかに分類されるが、最近の分析は、L 98-59 dがこうした既存の枠組みに厳密には当てはまらないことを示している。その代わり、データは、数十億年にわたって存在してきた持続的なマグマオーシャンによって特徴づけられる独自の歴史を示している。

学術誌『Nature Astronomy』に掲載された研究結果は、この惑星が硫黄と水素を高濃度で含む、化学的に還元的なマントルを持つことを示唆している。このマントル組成により、揮発性物質を長期間保持し、脱ガス過程を通じて継続的に放出することが可能になる。この揮発性物質の放出サイクルは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が観測した大気化学、特に水素に富む環境内で光化学反応によって生成される二酸化硫黄の存在をもたらす主要な要因である。

L 98-59 dは、1立方センチメートル当たり約2.2グラムという極めて低い平均密度を持つことで注目されている。この密度は、岩石と鉄のみから成る組成とは整合せず、惑星が大気を形成する揮発性物質を大量に持つという説をさらに裏付ける。科学者らはPROTEUSモデリング・フレームワークを用い、マントルの結晶化、潮汐散逸、恒星のX線および極端紫外線放射によって引き起こされるエネルギー制限型の大気散逸といった要因を考慮しながら、溶融状態からの惑星の進化をシミュレーションした。

モデルは、推定49億4,000万年の寿命を通じて、惑星の物理的状態が大きく変化したことを示している。形成初期には、惑星ははるかに大きな半径を維持し、放射によるエネルギー損失が大気の収縮と冷却を引き起こすまでは、サブネプチューンの領域に明確に入っていた可能性がある。この進化経路は、マグマオーシャンからの脱ガスなどの内部地質過程が、半径ギャップで見つかる太陽系外惑星の多様性にどのように寄与するかを浮き彫りにしている。

最終的に、この研究は、L 98-59 dが惑星形成の物理学を理解する上で重要な事例となることを示唆している。太陽系内に直接対応する天体が存在しないため、この惑星は、長期的な冷却と大気浸食がスーパーアースの最終的な組成をどのように形作るかを観察する希少な機会を提供する。研究は、内部のマグマオーシャンと大気の相互作用が、地質学的な時間尺度にわたって惑星特有の揮発性物質に富む性質を維持する基本的なメカニズムであると結論づけている。