Etwa 35 Lichtjahre von der Erde entfernt findet sich ein kleiner roter Stern L 98-59, der von einem Exoplaneten von der 1,6 fachen Größe der Erde umkreist wird. Der Stern besitzt ein Planetensystem, das mindestens einen erdähnlichen Himmelskörper beherbergt. Nach Schätzungen hat der Stern mindestens fünf Planeten, einer davon befindet sich in der habitablen Zone. Einer der Planeten, das Objekt mit der Bezeichnung L 98-59 d weist eine besonders geringe Dichte auf und enthält erhebliche Mengen an Schwefelwasserstoff in seiner Atmosphäre. Forscher gehen davon aus, dass der Planet von einem kilometertiefen Magma-Ozean bedeckt ist.
Der am nächsten zum Zentralstern L 98-59 liegende Planet, L 98-59b, hat etwa die halbe Masse der Venus. Der zweite Planet des Systems, L 98-59c, hat etwa die gleiche Masse wie die Erde, seine Größe entspricht allerdings nur 80 % ihrer Größe. Vergleicht man die Größe des Exoplaneten L 98-59c mit der des Mars, so ist sein Durchmesser noch um ungefähr drei Zehntel geringer. Die Umlaufzeit des Planeten L 98-59b beträgt 2,3 Tage.
Der nächstgrößere Planet im System ist L 98-59d, dessen Masse 2,42 Erdmassen beträgt, hat eine siebeneinhalb Tage dauernde Umlaufzeit. Der Durchmesser des bisher größten entdeckten und vermessenen Planeten (L 98-56e) des Systems beträgt 20.026 Kilometer. Der am weitesten vom Stern gelegene bestätigte Planet, L 98-59e, ist lediglich etwa 0,0506 AE von diesem entfernt. Das ist etwa ein Neunzehntel der Entfernung der Erde zur Sonne. Der fünfte Planet befände sich, als der am weitesten vom zentralen Stern entfernteste, in der habitablen Zone des Systems.
Planet L 98-59d mit Magma-Ozean als neue Kategorie
Bislang hätten Astronomen den Planeten einer von zwei bekannten Kategorien zugeordnet: entweder einem felsigen "Gaszwerg" mit einer Wasserstoffatmosphäre oder einer wasserreichen Welt aus tiefen Ozeanen und Eis. Neue Erkenntnisse aus Beobachtungen zeigen jedoch, dass L 98-59 d keiner dieser Kategorien entspricht – stattdessen scheint er zu einer völlig anderen Planetenklasse zu gehören, die schwere Schwefelmoleküle enthält, schreiben die Forscher der Universität von Oxford.
Der Planet scheint er zu einer ganz neuen Klasse von Himmelkörpern zu gehören, die schwere Schwefelmoleküle enthalten. Mithilfe modernster Computersimulationen rekonstruierte ein Forscherteam der Universität Oxford, der Universität Groningen, der Universität Leeds und der ETH Zürich die Geschichte des Planeten von kurz nach seiner Entstehung bis heute – ein Zeitraum von fast fünf Milliarden Jahren. Durch die direkte Verknüpfung von Teleskopbeobachtungen mit diesen detaillierten physikalischen Modellen des planetarischen Inneren und der Atmosphären konnten sie ermitteln, was tief im Inneren des Planeten vor sich gehen muss.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Mantel von L 98-59 d wahrscheinlich aus geschmolzenem Silikat (ähnlich wie Lava auf der Erde) besteht, mit einem globalen Magmaozean, der sich Tausende von Kilometern unter der Oberfläche erstreckt. Dieses riesige geschmolzene Reservoir ermöglicht es dem Planeten, über geologische Zeiträume hinweg extrem große Mengen an Schwefel tief in seinem Inneren zu speichern. Der Magmaozean hilft L 98-59 d zudem dabei, eine dichte, wasserstoffreiche Atmosphäre zu bewahren, die schwefelhaltige Gase wie Schwefelwasserstoff (H₂S) enthält. Normalerweise würde diese im Laufe der Zeit aufgrund der vom Mutterstern erzeugten Röntgenstrahlung ins All entweichen.
Über Milliarden von Jahren hinweg haben chemische Austauschprozesse zwischen seinem geschmolzenen Inneren und der Atmosphäre das geformt, was Teleskope heute auf L 98-59 d beobachten. Die Forscher vermuten, dass L 98-59 d das erste bekannte Mitglied einer größeren Gruppe gasreicher, schwefelhaltiger Planeten sein könnte, die langlebige Magmaozeane beherbergen. Wenn dem so ist, könnte die Vielfalt der Welten in unserer Galaxie noch größer sein als bisher angenommen.
Beobachtungen des James Web Weltraumteleskops (JWST) aus dem Jahr 2024 deuteten auf das Vorhandensein von Schwefeldioxid und anderen Schwefelgasen in den oberen Schichten der Atmosphäre von L 98-59 d hin. Die neuen Modelle des Teams zeigen, dass diese Gase entstehen können, wenn ultraviolettes Licht des Muttersterns, des Roten Zwergs L 98-59, chemische Reaktionen auslöst. Gleichzeitig fungiert der darunter liegende Magmaozean als riesiges Reservoir, das diese flüchtigen Gase puffert, speichert und über Milliarden von Jahren nach der Entstehung des Planeten wieder freisetzt. Diese Kombination aus tiefem Speicher für flüchtige Stoffe im Inneren und ultraviolettgetriebener Atmosphärenchemie erklärt die bemerkenswerten Eigenschaften des Planeten.
Den Simulationen zufolge entstand L 98-59 d wahrscheinlich mit einer sehr großen Menge an flüchtigem Material und ähnelte einst eher einem größeren Sub-Neptun-Planeten. Über Milliarden von Jahren schrumpfte er allmählich, während er abkühlte und einen Teil seiner Atmosphäre verlor. Wichtig ist, dass Magmaozeane den universellen Ausgangszustand aller Gesteinsplaneten (einschließlich der Erde und des Mars) darstellen. Daher können neue Erkenntnisse über die Physik von Magmaozeanen Aufschluss über die Urgeschichte unserer Erde ergeben. Ein deutschsprachiger Beitrag, der die Erkenntnisse aufgreift, findet sich bei heise.de.
