Penelitian
baru NASA membantu menyempurnakan pemahaman kita tentang kandidat planet-planet
di luar tata surya kita (eksoplanet) yang berpotensi layak huni.
"Menggunakan model yang lebih realistis untuk mensimulasikan kondisi atmosfer, kami
menemukan sebuah proses baru yang mengendalikan habitabilitas eksoplanet dan berpotensi mengarahkan kita dalam mengidentifikasi kandidat untuk studi lebih
lanjut," kata Yuka Fujii dari Goddard Institute for Space Studies (GISS) NASA di
New York dan Earth-Life Science Institute di Tokyo Institute of Technology di Tokyo, Jepang. Yuka Fujii adalah penulis utama makalah studi yang telah dipublikasikan
di Astrophysical Journal edisi 17/10/17.
 |
| Ilustrasi cahaya bintang yang menerangi atmosfer planet. Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA. |
Model-model
sebelumnya mensimulasikan kondisi atmosfer hanya dalam satu dimensi (vertikal). Sementara studi terbaru menggunakan model yang menghitung kondisi dalam 3D dan memungkinkan tim untuk mensimulasikan sirkulasi atmosfer dan fitur-fitur khusus dari sirkulasi tersebut, yang tidak bisa dilakukan oleh model satu dimensi sebelumnya. Hasil studi akan membantu para astronom untuk mengalokasikan
waktu observasi yang sangat terbatas dalam mempelajari kandidat planet layak huni yang
paling menjanjikan.
Air cair sangat dibutuhkan oleh kehidupan,
sehingga permukaan eksoplanet dianggap berpotensi layak huni jika suhunya mampu menopang air cair dalam jangka waktu
yang cukup (miliaran tahun) sehingga memungkinkan kehidupan untuk berkembang biak. Jika terlalu jauh dari bintang induknya, maka suhu eksoplanet akan terlalu dingin sehingga lautan membeku. Jika terlalu dekat, maka cahaya bintang induk akan menguapkan lautan dan molekul air mengilang ke luar angkasa. Hal ini terjadi ketika uap air naik ke lapisan teratas atmosfer (stratosfer) dan diurai ke masing-masing komponen penyusun (hidrogen dan oksigen) oleh sinar
ultraviolet dari bintang induk. Atom hidrogen yang sangat ringan bisa meloloskan diri ke luar angkasa. Planet yang sedang berada dalam proses kehilangan lautan seperti ini, digambarkan oleh sains memasuki keadaan "rumah kaca
lembab", karena stratosfernya lembab.
Agar
uap air naik ke stratosfer, model-model sebelumnya memprediksi suhu jangka panjang di permukaan harus lebih panas daripada suhu di Bumi, yaitu melampaui 66
derajat Celsius. Suhu panas ini akan memicu badai konvektif yang kuat dan intens. Namun, ternyata badai konvektif bukanlah satu-satunya penyebab uap air naik ke stratosfer, karena rotasi planet yang lambat juga dapat memicu “rumah kaca lembab”. Badai konvektif adalah badai yang terjadi ketika awan
bergerak secara vertikal dalam atmosfer.
"Kami
menemukan peran penting terkait tipe radiasi yang dipancarkan oleh bintang induk dan
efeknya terhadap sirkulasi atmosfer yang menyebabkan eksoplanet memasuki keadaan rumah kaca lembab,” kata Fujii. Untuk eksoplanet yang mengorbit terlalu dekat
dengan bintang induk, gaya gravitasi bintang induk akan memperlambat
rotasi planet dan menyebabkan penguncian pasang surut atau hanya satu belahan planet yang selalu menghadap bintang, sedangkan belahan yang lain selalu membelakangi. Penguncian pasang surut menyebabkan siang dan malam abadi.
Bila
planet mengalami penguncian pasang surut, maka awan-awan tebal akan terbentuk di sisi siang hari dan bertindak layaknya payung untuk melindungi permukaan dari sebagian besar cahaya
bintang induk. Meskipun formasi awan semacam ini dapat membuat suhu planet relatif sejuk dan mencegah peningkatan menguapnya molekul air, tim justru menemukan jumlah radiasi inframerah-dekat dari bintang induk bisa saja memanaskan planet untuk memasuki keadaan rumah kaca lembab. Molekul air menguap di udara dan tetesan-tetesan
air atau kristal es di awan akan menyerap radiasi
inframerah-dekat dan menghangatkan udara. Saat memanas, udara akan naik dan membawa air ke stratosfer, lokasi “rumah kaca lembab”.
Proses
ini sangat relevan untuk planet yang mengorbit bintang bermassa
rendah yang lebih dingin dan jauh lebih redup daripada Matahari. Agar layak huni, planet harus berada lebih dekat dengan bintang induk daripada jarak Bumi-Matahari. Namun, dalam jarak sedekat itu, planet akan mengalami gaya pasang surut gravitasi dari bintang induk dan memperlambat laju rotasi. Selain itu, semakin dingin bintang induk, maka semakin banyak radiasi inframerah-dekat yang dipancarkan. Model terbaru mendemonstrasikan karena bintang bermassa rendah memancarkan sebagian besar cahaya pada
panjang gelombang inframerah-dekat, keadaan rumah kaca lembab akan
menghasilkan kondisi yang sebanding atau agak lebih hangat daripada daerah tropis di Bumi. Untuk eksoplanet yang lebih dekat dari bintang induk, tim menemukan radiasi inframerah-dekat dapat meningkatkan kelembaban di stratosfer secara bertahap. Jadi, model terbaru justru bertentangan dengan prediksi model lama. Studi terbaru ini memprediksi eksoplanet yang dekat dengan bintang induk tetap mampu mempertahankan kondisi layak huni.
Observasi yang dilakukan Fujii bersama tim dianggap sangat penting bagi para astronom yang tengah mencari
dunia layak huni, karena jumlah bintang bermassa rendah mendominasi populasi bintang di galaksi Bima Sakti. Jumlah mereka yang sangat banyak meningkatkan
kemungkinan bahwa dunia yang layak huni dapat ditemukan di antara mereka. Ukurannya yang kecil turut meningkatkan kesempatan untuk mendeteksi sinyal keberadaan
planet.
Hasil studi juga membantu para astronom untuk menyaring kandidat planet layak huni yang paling menjanjikan. "Selama suhu bintang diketahui, kita dapat memprediksi apakah planet yang
dekat dengan bintang induk mengalami keadaan rumah kaca
lembab," kata rekan penulis makalah studi Anthony Del Genio dari GISS.
"Teknologi terkini akan terus didorong hingga mencapai batas untuk
mendeteksi sejumlah kecil uap air di atmosfer eksoplanet. Jika ada cukup air
untuk dideteksi, berarti planet mungkin mengalami keadaan rumah kaca lembab."
Tim mengasumsikan sebuah planet yang seluruh permukaannya tertutup lautan dengan atmosfer mirip Bumi dalam studi ini. Asumsi ini memungkinkan tim untuk
secara jelas menentukan bagaimana perubahan jarak orbital dan jenis radiasi
bintang memengaruhi jumlah uap air di stratosfer. Tim merencanakan studi lebih lanjut untuk memvariasikan karakteristik planet, seperti gravitasi, ukuran, komposisi
atmosfer dan tekanan permukaan untuk melihat bagaimana pengaruhnya terhadap
sirkulasi uap air dan habitabilitas.
 |
| Inilah rencana untuk mengetahui distribusi lautan es dari sebuah planet berair. Bintang induk diasumsikan ada di sebelah kanan, warna biru adalah lokasi lautan terbuka, sedangkan warna putih adalah lokasi lautan es. Kredit: Anthony Del Genio/GISS/NASA |
Penulis dan editor: Bill Steigerwald, nasa.gov
#terimakasihgoogle
Komentar
Posting Komentar