Bagi para ahli astrobiologi, perburuan kehidupan di luar tata surya kita dimulai dengan pertanyaan yang sama seperti yang akan Anda tanyakan di gurun: di mana airnya?
Di antara planet-planet yang telah ditemukan sejauh ini, jenis yang sangat umum tampaknya memiliki interior yang kaya air. Planet-planet ini dikenal sebagai "sub-Neptunus" karena ukuran dan massanya berada di antara Bumi dan Neptunus.
Sebagian besar sub-Neptunus mengitari bintangnya pada jarak yang jauh lebih kecil daripada orbit Bumi mengelilingi Matahari, yang membuat permukaannya terlalu panas untuk air cair atau kehidupan. Sebaliknya, mereka kemungkinan memiliki atmosfer uap tebal di atas lapisan-lapisan air yang tidak biasa yang berperilaku bukan seperti gas maupun cair. Gagasan tentang "dunia uap" ini diperkenalkan 20 tahun yang lalu, dan minat terhadap komposisi detailnya serta bagaimana mereka berubah seiring waktu telah berkembang sejak saat itu.
 |
| Sub-Neptunus mungkin tidak ramah bagi kehidupan seperti yang kita ketahui, tetapi interiornya yang kaya air dan aneh menyimpan rahasia tentang pembentukan planet. Model-model baru membantu para ilmuwan menguraikan ‘dunia uap’ ini, tepat ketika teleskop mulai menguji prediksi mereka. (Kredit: SciTechDaily.com) |
Kini, para ahli astrobiologi dan astronom di University of California, Santa Cruz, telah mengembangkan cara yang lebih presisi untuk memodelkan planet-planet uap ini guna membantu memahami komposisinya dengan lebih baik, dan pada akhirnya, bagaimana mereka terbentuk.
"Ketika kita memahami bagaimana planet-planet yang paling umum diamati di alam semesta terbentuk, kita dapat mengalihkan fokus ke eksoplanet yang kurang umum yang sebenarnya dapat dihuni," kata Artem Aguichine, peneliti pascadoktoral di UC Santa Cruz yang memimpin pengembangan model baru ini.
Baca Juga:
- Terbentuknya Air Garam Membuka Harapan Baru Pencarian Kehidupan di Mars
- Dilema: Pemulihan Lapisan Ozon Justru dapat Memicu Pemanasan Global Lebih Tinggi
Penelitian ini dijelaskan dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada 24 Juli di The Astrophysical Journal dan ditulis bersama oleh Profesor Natalie Batalha, kepala inisiatif astrobiologi UC Santa Cruz, bersama Profesor Jonathan Fortney, ketua Departemen Astronomi dan Astrofisika universitas tersebut.
Lebih dari sekadar bulan es
Untuk pertama kalinya dalam sejarah, Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) mengonfirmasi keberadaan uap di beberapa sub-Neptunus. Para astronom memperkirakan JWST akan mengamati lusinan lagi, sehingga model-model semacam itu penting untuk menghubungkan apa yang kita lihat dari permukaan eksoplanet tersebut dengan apa yang ada di dalamnya.
Model-model yang secara historis digunakan untuk mengkarakterisasi sub-Neptunus dikembangkan untuk mempelajari bulan-bulan es di tata surya kita, seperti bulan Jupiter, Europa, dan bulan Saturnus, Enceladus. Aguichine mengatakan model-model canggih dapat membantu menafsirkan apa yang diungkapkan teleskop luar angkasa seperti JWST tentang sub-Neptunus.
Bulan-bulan es adalah benda-benda kecil yang padat dengan struktur berlapis: kerak es di atas samudra air cair. Sub-Neptunus jauh berbeda. Mereka jauh lebih masif—10 hingga 100 kali lebih masif—dan, sekali lagi, mereka mengorbit jauh lebih dekat ke bintang induknya. Jadi, mereka tidak memiliki kerak es dan samudra cair seperti Europa atau Enceladus. Sebaliknya, mereka mengembangkan atmosfer uap tebal dan lapisan "air superkritis".
Fase air superkritis yang eksotis ini telah diciptakan kembali dan dipelajari di laboratorium di Bumi, menunjukkan perilaku yang jauh lebih kompleks daripada air cair atau es sederhana—sehingga sulit untuk dimodelkan secara akurat.
Beberapa model bahkan menunjukkan bahwa, di bawah kondisi tekanan dan suhu ekstrem di dalam sub-Neptunus, air bahkan dapat berubah menjadi "es superionik", sebuah fase di mana molekul air mengalami reorganisasi sehingga ion hidrogen bergerak bebas melalui kisi oksigen.
Neptunus, dan mungkin juga sub-Neptunus. Jadi, untuk memodelkan sub-Neptunus, para peneliti perlu memahami bagaimana air berperilaku sebagai uap murni, sebagai fluida superkritis, dan dalam kondisi ekstrem seperti es superionik. Model tim ini memperhitungkan data eksperimen tentang fisika air dalam kondisi ekstrem dan memajukan pemodelan teoretis yang dibutuhkan.
"Bagian dalam planet adalah 'laboratorium' alami untuk mempelajari kondisi yang sulit direproduksi di laboratorium universitas di Bumi. Apa yang kita pelajari dapat memiliki aplikasi tak terduga yang bahkan belum kita pertimbangkan. Dunia air sangat eksotis dalam hal ini," jelas Batalha. "Di masa depan, kita mungkin menemukan bahwa sebagian dari dunia air ini mewakili ceruk baru bagi kehidupan di galaksi."
Dengan memodelkan distribusi air di eksoplanet-eksoplanet umum ini, para ilmuwan dapat melacak bagaimana air—salah satu molekul paling melimpah di alam semesta—bergerak selama pembentukan sistem planet. Aguichine mengatakan bahwa air memiliki berbagai sifat yang menarik:
- Air merupakan asam sekaligus basa kimia, yang berperan dalam keseimbangan kimia;
- Air mampu melarutkan garam, gula, dan asam amino dengan baik;
- Air menciptakan ikatan hidrogen – yang membuat air memiliki viskositas yang lebih tinggi, titik didih yang lebih tinggi, kapasitas yang lebih besar untuk menyimpan panas, dan banyak lagi.
“Kehidupan dapat dipahami sebagai kompleksitas,” kata Aguichine, “dan air memiliki berbagai sifat yang memungkinkan kompleksitas ini.”
Pemodelan ini akan segera diuji melalui pengamatan lanjutan dengan JWST, dan juga dengan misi-misi mendatang seperti peluncuran teleskop bintang PLAnetary Transit and Oscillation (PLATO) oleh Badan Antariksa Eropa, sebuah misi yang dirancang untuk menemukan planet-planet mirip Bumi di zona layak huni bintang induknya.
“PLATO akan dapat memberi tahu kami seberapa akurat model kami, dan ke arah mana kami perlu menyempurnakannya,” kata Aguichine. “Jadi, model kami saat ini sedang membuat prediksi-prediksi ini untuk teleskop-teleskop tersebut, sekaligus membantu membentuk langkah selanjutnya dalam pencarian kehidupan di luar Bumi.”
0 Komentar