今天，我们知道有5000多颗系外行星：太阳系外围绕其他恒星运行的行星。在发现新世界的努力继续进行的同时，我们也在稳步地了解更多关于我们已经探测到的系外行星的信息：它们的大小、它们的构成以及它们是否有大气层。
我们的团队现在已经提供了初步证据，证明在一个1.5倍地球大小、距离地球35光年的星球上存在富含硫的大气层。如果得到证实，它将是已知最小的有大气层的系外行星。大气中可能存在的二氧化硫（SO?）和硫化氢（H?S）暗示着存在熔融或火山表面。
在我们的太阳系中，我们有两种截然不同的行星——小型岩石行星，包括地球和火星，以及气态巨行星，如木星和土星。然而，系外行星的大小跨度很大。我们的太阳系没有一颗大小介于地球和海王星之间的行星，但事实证明，这是我们在银河系其他恒星周围看到的最常见的行星类型。
那些接近海王星大小的被称为亚海王星，那些接近地球大小的被称为超级地球。l98 - 59d是一个超级地球，比地球稍微大一点，也比地球重一点。这些行星的大气组成仍然是一个悬而未决的问题，我们刚刚开始用2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）探索这个问题。
l98 -59 d是在2019年由美国宇航局的Tess太空望远镜发现的。大多数系外行星，包括l98 - 59d，都是用“凌日法”探测到的。当行星从恒星前面经过时，它测量的是恒星光线的微小变化。这种下降在较大的行星上更为明显，这使我们能够计算出行星的大小。
即使是JWST也无法将这些微小的行星与它们的主恒星分开——因为它们绕着恒星运行的距离太近了。但是有一种方法可以从这种纠缠的光中“看到”行星的大气层。当一颗行星从它的恒星前面经过时，一些星光穿过行星的大气层，在到达地球的途中击中了那里的气体分子或原子。
每种气体都以自己特有的方式改变光。根据我们从恒星系统接收到的光，我们可以推断出大气的成分。这被称为透射光谱，这是一种经过验证的技术，以前曾被用于确认系外行星大气中是否存在二氧化碳。
我是一个国际科学家团队的一员，他们利用JWST观测了l98 - 59d穿越其主星盘的一次凌日。然后，我们从这些观测中获得了系外行星大气的透射光谱。这个光谱暗示可能存在一个充满二氧化硫和硫化氢的大气。
这一发现令人惊讶，因为它与我们太阳系中岩石行星的大气形成了鲜明的对比，在太阳系中，水蒸气和二氧化碳更为普遍。例如，地球大气层富含氮和氧，还有微量的水蒸气。与此同时，金星的大气层很厚，主要由二氧化碳组成。即使是火星也有一层稀薄的大气，主要由二氧化碳组成。
然后，我们使用计算机模型，结合我们对行星大气的理解和来自L 98-59 d的光，得出了这颗行星大气组成的潜在图景。常见气体如二氧化碳的缺乏以及二氧化硫和氢的存在表明，形成大气层的过程与我们在太阳系中所熟悉的完全不同。这暗示了l98 - 59d上存在着独特而极端的条件，比如熔融或火山表面。
要确认这些气体的存在，还需要进行额外的观测。JWST的观测之前在一颗系外行星上发现了SO?的迹象，但这是一颗气态巨行星，而不是像L 98-59 d那样可能是一个岩石世界。
SO?和H?S的潜在存在引发了关于它们起源的问题。一种爆发的可能性是由潮汐加热驱动的火山活动，就像在木星的卫星木卫一上观察到的那样。这颗行星上的主恒星的引力在它沿着轨道运行时拉伸和挤压它。这种运动可以加热地球的中心，融化它的内部，产生极端的火山爆发，甚至可能是岩浆海洋。
再加上它离恒星很近（这颗行星上的一年是七个半地球日），它的表面可以达到真正的地狱般的温度。如果未来的观测结果支持这种大气层的存在，那么它不仅是有探测到大气层的最小的系外行星，而且也是了解这类行星性质的关键一步。
探测小型岩石行星上的大气异常困难，因为与宿主恒星相比，这些行星非常小，而且来自宿主恒星的强烈辐射经常会将大气剥离。这些观测结果虽然诱人，但只是来自一次凌日。这意味着工具噪声和其他因素阻碍了我们做出统计上强有力的结论。未来的JWST观测将是证实或反驳我们的分析的关键。
据我们所知，l98 -59 d可能不是生命的候选者，但研究它的含硫大气和潜在的火山活动，可以为我们了解其他恒星周围的世界提供有价值的见解。像这样的极端世界帮助我们了解整个星系中行星演化的多样性。
