炼狱行星！天文学家发现一颗新行星，它的表面布满岩浆海洋

2024年，詹姆斯·韦伯望远镜对着35光年外的一颗系外行星拍下了它的透射光谱，拍摄的结果令天文学家非常的吃惊：它到底是颗什么行星？

这颗名叫L 98-59 d的行星，半径为地球的1.627倍，但质量仅为地球的1.64倍，按行星物理模型计算，一颗纯岩质的行星，半径要达到1.6倍地球，它的质量至少要达到5-6倍地球质量，密度会和地球相当甚至更高。

而这颗行星很明显，密度很低。

所以按学界沿用多年的分类逻辑，它要么是具有厚氢氦大气的气态矮星，要么是半数质量都来自水的水世界。

可韦伯的观测数据却无法归入它们任何一个，它既没有气态矮星该有的极低大气平均分子量，也没有水世界必需的强氧化环境，反而在大气里检测到了大量含硫气体。

2026年3月16日发表在《自然·天文学》上的这项由牛津大学牵头的研究，终于给这颗什么都不像的行星，找到了准确的身份。

它是一种从未被明确证实的新型行星：一个靠全球永久岩浆海洋维持富硫大气的熔融超级地球。

更颠覆的是，它的演化史还直接改写了我们对系外行星半径谷的传统认知。

L 98-59 d的宿主恒星是L 98-59，它是一颗质量仅为太阳27%的红矮星，整个系统的年龄约49.4亿年，和太阳系几乎同龄。

它是这个系统里第三个发现的凌日行星，此前哈勃太空望远镜的观测就已经排除了它拥有纯氢大气的可能，而JWST的光谱观测进一步发现，它的大气平均分子量约9.18g/mol，核心特征是含硫挥发分，同时整体密度异常低，完全不符合纯岩质行星的特征。

在此之前，天文学家对1.5-4倍地球半径的系外行星，一直只有两套主流解释模型：要么是气态矮星，也就是岩质内核包裹着从原行星盘里捕获的原生氢氦大气；要么是富水行星，也就是行星形成时在雪线外吸积了大量水，主体由不同相态的水构成。

但这两套经典模型，在L 98-59 d身上全部失效。

气态矮星模型的问题在于，以氢为主的大气会让平均分子量远低于观测值，这和韦伯望远镜的光谱反演结果完全矛盾；而水世界模型更站不住脚，大量的水会带来强氧化环境，不仅和大气里还原态的含硫气体不符，也无法匹配行星内部的演化逻辑。

所以为了找到真相，研究团队用自主开发的PROTEUS模型，把行星内部演化、大气辐射传输、恒星活动演化、光化学过程、大气逃逸等所有关键物理过程全部耦合，跑了900组演化模拟，完整回溯了这颗行星从诞生到今天近50亿年的历史，最终找到了唯一能完全匹配所有观测数据的演化路径。

这套路径的核心是一个贯穿行星一生的全球永久岩浆海洋。

模拟结果显示，L 98-59 d的地幔并非像地球这样是固态的岩石圈，而是始终处于熔融状态，熔体占比稳定在45%左右。

这个岩浆海洋不是局部的熔岩库，而是覆盖整个行星的全球性熔融结构，也是这颗行星所有特殊特征的源头。

为什么它的岩浆海洋能维持近50亿年不凝固？

这里有三个相互关联的关键机制：首先，行星离宿主星很近，潮汐力持续对内部摩擦加热，持续补充内部能量；其次是厚大气带来的强温室效应，牢牢锁住了行星内部的热量；最关键的是，硅酸盐岩浆有个特殊的流变学性质，当熔体占比低于45%时，岩浆的粘度会呈指数级飙升，热量反而很难通过对流传递出去，越冷越难散热，最终形成了一个能稳定维持几十亿年的熔融状态。

这个永久岩浆海洋，同时解决了行星的低密度、富硫两大核心谜题。

模拟显示，这颗行星诞生时就拥有极其丰富的挥发性物质，氢、硫等挥发分的总质量占比超过行星总质量的1.8%，初始地幔氢含量是早期地球地幔的100倍以上。

而岩浆海洋就像一个巨大的挥发分储库和缓冲器，硫在硅酸盐熔融体里的溶解度远高于氢，所以绝大部分硫都被锁在岩浆里，几十亿年来随着岩浆的部分结晶缓慢脱气进入大气。

而氢更容易从岩浆里脱气进入大气，却也更容易被宿主星的X射线和极紫外辐射吹走，最终形成了我们今天看到的、以氢气为背景、富含硫化物的大气。

更有意思的是大气里二氧化硫的来源。

很多人会以为它是从行星内部喷出来的，但研究团队通过光化学模型明确证实，二氧化硫根本不是岩浆脱气的直接产物，而是高层大气里光化学反应的结果。

岩浆脱气出来的含硫气体主要是硫化氢，这些气体升到高层大气后，会被恒星的紫外线照射分解，和水分子光解产生的OH自由基发生反应，在大气原位生成了二氧化硫，这一机制也和韦伯的观测结果完美匹配。

这项研究颠覆学界的，还有它对系外行星半径谷的全新解释。

所谓半径谷，就是天文学家在统计中发现，1.5-2倍地球半径的系外行星数量异常稀少。

此前主流观点认为，这是因为靠近恒星的亚海王星，大气被恒星辐射彻底吹光，从大个头的气态行星缩成了小个头的岩质超级地球，中间的过渡态很难被观测到。

但L 98-59 d的演化史，给了我们一个完全不同的答案。

模拟显示，这颗行星刚诞生时，半径超过2.2倍地球半径，妥妥属于亚海王星范畴，完全在半径谷的另一边。

它演化的前14亿年，先是靠内部冷却快速收缩，行星有效半径从2.2倍地球半径缩到1.74倍地球半径，之后再靠大气的光蒸发缓慢流失质量，最终穿过半径谷，变成了今天我们看到的1.6倍地球半径的富硫大气熔融超级地球。

它的存在说明，穿过半径谷的行星未必都会变成光秃秃的岩质行星，还有可能像它这样，带着内部岩浆海洋维持的厚大气，成为一种全新的行星类型。

我们之前对小型系外行星的分类，实在太过简单粗暴了。

就像论文第一作者哈里森·尼科尔斯博士说的，这项发现最让人兴奋的，是它揭示了银河系里行星的多样性，远超我们之前的想象。

太阳系里没有任何一颗行星和它类似，地球早期也有过岩浆海洋，但只维持了几千万年就凝固了，而它却把全球性熔融状态保持了近50亿年。