Instrumen Baru NASA untuk Mencari Kehidupan di Enceladus

Ilustrasi aktivitas hidrotermal di bawah permukaan dan di dasar lautan Enceladus.
Kredit: NASA/JPL

Sejak misi Cassini memasuki sistem Saturnus, Enceladus telah menjadi sumber perhatian sains. Begitu pesawat antariksa besutan NASA ini mendeteksi kepulan air dan molekul organik dari wilayah kutub selatan, para ilmuwan memprediksi Enceladus memiliki lautan air yang hangat di interior.

NASA telah menyatakan harapannya untuk mengirim misi ke Enceladus guna mengeksplorasi kepulan air dan interior Enceladus. Misi masa depan ini akan mencakup instrumen terbaru yang diberi nama Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument (SELFI). Instrumen yang diusulkan oleh satu tim ilmuwan dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA, telah mendapat dukungan untuk pengembangan lebih lanjut.

Sebelum misi Cassini, para ilmuwan hanya menduga permukaan Enceladus beku dan padat. Namun data yang dikumpulkan oleh Cassini menunjukkan sedikit goyangan pada orbit Enceladus yang mengindikasikan lautan di bawah permukaan. Sama seperti di Europa, salah satu bulan Jupiter, goyangan disebabkan oleh gaya pasang surut gravitasi yang melenturkan inti, sekaligus menghasilkan panas yang cukup untuk menahan air tetap dalam wujud cair di interior Enceladus. Gaya pasang surut gravitasi di kutub selatan Enceladus memicu retakan di permukaan dan membuka celah bagi air untuk mengepul ke luar angkasa.

Ilustrasi aktivitas hidrotermal yang memicu kepulan air di Enceladus.
Kredit: NASA-GSFC/ SVS, NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute

Misi Cassini juga menemukan kepulan-kepulan air dari sekitar 100 celah yang terus-menerus memuntahkan partikel-partikel es, uap air, karbon dioksida, metana, dan molekul gas lainnya ke luar angkasa. Untuk mempelajarinya, NASA telah mengembangkan beberapa instrumen gelombang milimeter atau frekuensi radio untuk menentukan komposisi kepulan air dan mengungkap misteri lautan di interior Enceladus.

Menurut peneliti utama SELFI, Gordon Chin, SELFI merupakan peningkatan signifikan dari perangkat gelombang submillimeter yang telah ada sebelumnya. Setelah ditempatkan di lokasi, SELFI akan mengukur kandungan kimiawi kepulan air dan partikel es yang secara periodik memancar dari celah kutub selatan Enceladus yang disebut “Tiger Stripes”. Selain mengungkap komposisi kimiawi lautan, SELFI juga akan mendeteksi potensi habitabilitas Enceladus.

Di Bumi, ventilasi hidrotermal adalah rumah bagi ekosistem biologis, bahkan diduga menjadi tempat yang pertama kali memunculkan kehidupan. Oleh karena itu, para ilmuwan sangat tertarik untuk mempelajari aktivitas hidrotermal di bulan-bulan seperti Enceladus, karena mereka adalah satu-satunya tempat di tata surya kita untuk menemukan kehidupan di luar Bumi. Sebagaimana disampaikan oleh Chin dalam rilis pers NASA: "Panjang gelombang submilimeter yang berada dalam rentang panjang gelombang radio frekuensi tinggi, menyediakan kita cara untuk mengukur berbagai jenis molekul gas dingin. Kita dapat memindai semua kepulan untuk menentukan apa yang sebenarnya keluar dari Enceladus. Uap air dan molekul-molekul lain dapat mengungkap beberapa kandungan kimiawi lautan dan membimbing pesawat antariksa ke jalur terbaik untuk terbang melalui kepulan guna pengukuran secara langsung.

“Tiger Stripes” Enceladus, sebagaimana ditunjukkan di dalam gambar yang diambil oleh Cassini.
Kredit: NASA/JPL/ESA

Molekul seperti air, karbon dioksida dan unsur-unsur lainnya memancarkan frekuensi radio tertentu, spektrometer submillimeter sensitif terhadap frekuensi radio tersebut. Garis spektral (garis gelap atau terang dalam spektrum) saling berjauhan dan sangat berbeda. Intensitas elemen ketika memancarkan frekuensi radio tertentu dapat digunakan untuk pengukuran. Dengan kata lain, instrumen seperti SELFI tak sekadar mampu menentukan komposisi kimiawi lautan interior Enceladus, tapi juga kelimpahan unsur kimiawi.

Selama beberapa dekade, spektrometer telah digunakan oleh untuk mengukur komposisi kimiawi planet, bintang, komet, dll. Belum lama ini, para ilmuwan mencoba untuk mendapatkan spektrum dari planet-planet jauh untuk menentukan komposisi kimiawi atmosfer mereka. Teknik ini sangat penting untuk menemukan eksoplanet yang berpotensi layak huni, karena uap air, nitrogen dan oksigen merupakan senyawa yang dibutuhkan bagi kehidupan seperti yang kita kenal.

Melakukan pemindaian di pita submillimeter adalah proses yang relatif baru, mengingat instrumen submilimeter yang sensitif sangat kompleks dan sulit dibuat. Namun, ditunjang oleh anggaran penelitian dan pengembangan NASA, Chin bersama para kolega berhasil meningkatkan tingkat sensitivitas instrumen menggunakan amplifier untuk meningkatkan sinyal menjadi 557 GHz. Instrumen submilimeter yang telah diupgrade ini memungkinkan SELFI untuk mendeteksi jejak air dan molekul gas yang berasal dari permukaan Enceladus.

Perbaikan lainnya termasuk efesiensi energi untuk data frekuensi radio, pemrosesan sistem yang lebih fleksibel dan spektrometer digital canggih untuk sinyal frekuensi radio. Upgrade spektrometer digital memanfaatkan sirkuit pemrograman berkecepatan tinggi untuk mengubah data frekuensi radio menjadi sinyal digital yang dapat dianalisis untuk mengukur jumlah gas, suhu, dan kecepatan kepulan Enceladus.

Contoh data pengukuran spekstroskopi dari salah satu kepulan di Europa yang dihasilkan oleh Webb.
Kredit: NASA-GSFC/SVS, Teleskop Antariksa Hubble, Stefanie Milam, Geronimo Villanueva

Perangkat tambahan akan membantu SELFI untuk mendeteksi dan menganalisis 13 jenis molekul secara simultan, mencakup berbagai isotop air, metanol, amonia, ozon, hidrogen peroksida, sulfur dioksida, dan natrium klorida (garam). Di luar Enceladus, Chin yakin tim dapat meningkatkan instrumen untuk misi masa depan. “SELFI benar-benar baru,” katanya. “Inilah salah satu instrumen submillimeter paling ambisius yang pernah dibuat.”

Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan juga telah melihat aktivitas kepulan yang berasal dari permukaan Europa, yang diyakini sebagai hasil aktivitas geothermal. NASA berhasrat untuk mempelajari kepulan air di Europa dan Enceladus menggunakan Teleskop Antariksa James Webb yang akan segera diluncurkan.

Upaya sains lain yang digagas adalah mempersenjatai pesawat antariksa Europa Clipper yang masih dalam tahap pengusulan untuk diluncurkan antara tahun 2022 hingga 2025, dengan instrumen seperti SELFI. Europa Clipper telah diusulkan untuk membawa rangkaian instrumen spektrometer, namun perangkat gelombang submillimeter dan frekuensi radio yang telah diupgrade dapat mengungkap kepulan di Europa secara lebih mendetail. Data sains yang dikumpulkan Europa Clipper akan menyelesaikan perdebatan yang telah berlangsung puluhan tahun: Apakah interior Europa mampu menopang kehidupan?

Dalam beberapa dekade mendatang, salah satu prioritas terbesar eksplorasi antariksa adalah mempelajari “Dunia Lautan” Tata Surya untuk menemukan tanda-tanda kehidupan. Untuk mencapai tujuan ini, NASA dan badan antariksa lainnya sibuk mengembangkan peralatan yang diperlukan untuk mengendus semua indikator kimiawi dan biologis. Dengan sedikit keberuntungan, mungkin hanya dalam satu dekade kita akan menemukan bahwa kehidupan di Bumi merupakan bagian dari kehidupan di alam semesta yang lebih besar.

Ditulis oleh: Matt Williams, www.universetoday.com

Sumber: CHECK OUT NASA’S NEW INSTRUMENT THAT WILL LOOK FOR LIFE ON ENCELADUS

#terimakasihgoogle