Planet Kita Membentuk Konsep Pencarian Kehidupan di Luar Bumi

Kehidupan. Itulah yang menjadikan Bumi istimewa di antara ribuan planet lainnya yang telah ditemukan. Sejak tahun 1997, satelit-satelit NASA terus memantau semua tanaman yang hidup di permukaan tanah dan lautan. Selama tanggal 13-17 November 2017, NASA berbagi cerita dan video tentang pemandangan kehidupan dari luar angkasa yang memajukan sains planet rumah kita dan pencarian kehidupan di luar Bumi.

Sebagai ilmuwan muda, Tony del Genio dari Goddard Institute for Space Studies NASA di New York, bertemu dengan Clyde Tombaugh, penemu Pluto.

“Saya berpikir, wow, sebuah kesempatan langka,” kata del Genio. “Saya tidak akan pernah berjumpa dengan orang lain yang telah menemukan planet.”

Prediksi del Genio ternyata salah. Pada tahun 1992, dua orang ilmuwan menemukan planet pertama di luar tata surya, atau eksoplanet, dan sejak saat itu, ada lebih banyak ilmuwan yang telah menemukan planet. Jumlah penemu planet saat ini jauh lebih banyak daripada sejarah penemuan planet yang sebelumnya hanya menemukan planet di tata surya. Sampai saat ini, para ilmuwan telah mengkonfirmasi lebih dari 3.500 eksoplanet yang mengorbit lebih dari 2.700 bintang. Dan belum lama ini, Del Genio telah bertemu dengan banyak ilmuwan penemu planet.

Semakin kita melihat planet lain, semakin banyak pertanyaan yang muncul: Mungkin kita yang aneh? Beberapa dekade pengamatan Bumi dari luar angkasa telah memberikan kita banyak informasi tentang tanda-tanda habitabilitas dan kehidupan di eksoplanet dan planet di tata surya. Kita harus menganalisis kembali segala sesuatu yang telah kita peroleh selama mempelajari Bumi (satu-satunya sampel planet dengan kehidupan), untuk mencari kehidupan di alam semesta.

Del Genio sekarang menjadi salah seorang pimpinan pembantu dalam inisiatif antar disiplin ilmu NASA untuk mencari kehidupan di dunia lain. Posisi baru sebagai pimpinan proyek mungkin terasa aneh bagi mereka yang telah mengenalnya secara profesional. Mengapa? Karena Del Genio telah mendedikasikan puluhan tahun karirnya untuk mempelajari kehidupan di Bumi dan tidak pernah mencari kehidupan di tempat lain.

Kita hanya mengenal satu planet dengan kehidupan di dalamya, rumah kita sendiri. Tapi kita tahu betul. Saat kita melangkah ke tahap berikutnya untuk mencari kehidupan ekstraterestrial, dibutuhkan keahlian dari ilmuwan keplanetan, heliofisika dan astrofisika. Namun, peralatan dan pengetahuan yang telah dikembangkan NASA untuk mempelajari kehidupan di Bumi juga akan menjadi salah satu aset terbesar dalam pencarian kehidupan asing.

Kiri, gambar Bumi dari kamera DSCOVR-EPIC. Kanan, gambar yang sama namun telah terdegradasi ke resolusi 3x3 piksel, serupa dengan apa yang akan dilihat oleh para peneliti masa depan saat mengamati eksoplanet.
Kredit: NOAA/NASA, Stephen Kane

Planet Layak Huni

Ada dua pertanyaan utama untuk mencari kehidupan di luar Bumi: Dengan begitu banyak tempat untuk diamati, bagaimana kita memfokuskan diri ke tempat yang berpotensi menjadi tempat perlindungan bagi kehidupan? Jejak biologis seperti apa yang harus kita temukan, bahkan jika kehidupan tersebut sangat berbeda dengan kehidupan yang kita kenal?

“Sebelum mencari kehidupan di luar Bumi, kita mencoba memahami planet seperti apa yang berpotensi memiliki iklim yang kondusif bagi kehidupan,” tutur del Genio. “Kami menggunakan model iklim serupa dengan yang kami gunakan untuk memproyeksikan perubahan iklim Bumi pada abad ke-21, untuk melakukan simulasi terhadap eksoplanet yang telah ditemukan secara spesifik dan masih hipotetis.”

Del Genio mengakui kehidupan mungkin hadir dalam bentuk dan berada di tempat yang aneh, sehingga mungkin sangat berbeda dengan kehidupan di Bumi. Tapi pada tahap awal pencarian ini, “Kita harus memulai dengan jenis kehidupan yang telah kita kenal,” jelasnya.

Selanjutnya, kita harus memastikan bahwa kita telah menggunakan segala pengetahuan yang kita miliki tentang Bumi. Secara khusus, tentang kehidupan di berbagai lingkungan di Bumi, pengetahuan kita tentang bagaimana Bumi dan kehidupan di dalamnya saling memengaruhi sepanjang sejarah Bumi, termasuk pengamatan iklim Bumi menggunakan satelit.

Secara singkat, semua itu mengarah ke air cair. Setiap sel yang kita kenal, bahkan bakteri di sekitar ventilasi dasar laut yang hidup tanpa sinar matahari, membutuhkan air.

Kehidupan di Lautan

Ilmuwan Morgan Cable dari Laboratorium Propulsi Jet (JPL) NASA di Pasadena, California, telah mencari bentuk kehidupan asing di tata surya, yaitu di lokasi-lokasi yang berpotensi menopang air cair. Beberapa bulan es yang menginduk Saturnus dan Jupiter memiliki lautan di bawah lapisan es yang terbentuk oleh tidal heating, atau pemanasan yang dipicu oleh gesekan antara es di permukaan dengan inti sebagai akibat interaksi gravitasi antara planet dan bulan.

“Kami sebelumnya berpikir Enceladus adalah tempat yang dingin dan membosankan, sampai misi Cassini menemukan samudera air cair di bawah permukaan,” ungkap Cable. Air mengepul ke luar angkasa dan misi Cassini menemukan petunjuk tentang komposisi kimiawi dari kepulan air. Kandungan kimiawi samudera ternyata dipengaruhi oleh interaksi antara air hangat dan bebatuan di dasar laut. Misi Galileo dan Voyager juga menyediakan bukti bahwa Europa juga memiliki samudera air cair di bawah kerak es. Pengamatan mengungkap fitur medan yang campur aduk yang mungkin disebabkan oleh reforming dan melelehnya es.

Seiring dengan misi yang terus dikembangkan ke bulan-bulan beku, para ilmuwan menggunakan Bumi sebagai eksperimen. Sama seperti prototipe rover Mars NASA melakukan uji coba operasional di padang pasir Bumi, para periset juga menguji hipotesis dan teknologi di lautan dan lingkungan ekstrem di Bumi.

Cable memberikan contoh pengamatan oleh satelit terhadap bidang es di Arktik dan Antartika, yang memberikan banyak informasi terhadap perencanaan misi Europa. Pengamatan di Bumi juga membantu para peneliti menemukan cara untuk mengabadikan asal mula medan es yang campur aduk. “Ketika kami mengunjungi Europa, kami ingin pergi ke tempat-tempat yang sangat muda, yaitu sebuah tempat di mana material dari samudera baru saja dikeluarkan dari bawah permukaan,” katanya. “Barangkali kita dapat menemukan bukti organisme biologis di sana.”

Air di Ruang Angkasa

Para astronom dapat menentukan kisaran jarak ideal planet dari bintang induk yang dapat memungkinkan keberadaan air cair di permukaan. Jarak ideal ini disebut zona layak huni bintang.

Beberapa zona layak huni telah ditemukan, dan ilmuwan Andrew Rushby dari Pusat Penelitian Ames NASA, di Moffett Field, California, sedang mempelajari cara agar kita dapat menemukannya dengan lebih efisien. Lokasi saja tidak cukup. “Seorang ilmuwan dari peradaban asing dapat melihat tiga planet di tata surya kita yang berada di zona layak huni (Bumi, Mars dan Venus),” ujar Rushby, “tapi kita tahu hanya satu yang benar-benar layak huni.” Rushby baru saja mengembangkan model siklus karbon di Bumi yang disederhanakan dan menggabungkannya dengan peralatan lain untuk mempelajari planet mana yang berada di zona layak huni ini. Mereka dianggap sebagai target terbaik untuk mencari kehidupan, mengingat kemungkinan aktivitas tektonik dan siklus air. Dia menemukan bahwa planet terestrial (berbatu) yang berukuran lebih besar, cenderung memiliki suhu di permukaan yang dapat menampung air cair daripada planet terestrial berukuran kecil, meskipun jumlah cahaya yang diterima dari bintang induk setara.

Sementara Renyu Hu dari JPL memperbaiki upaya pencarian planet layak huni dengan cara yang berbeda, yaitu mencari karakteristik khas sebuah planet terestrial. Fisika dasar memberi tahu kita bahwa planet yang berukuran lebih kecil pasti terestrial, sedangkan yang lebih besar adalah planet gas. Tapi untuk planet dalam rentang ukuran sekitar 2-3 kali lebih besar dari Bumi, para astronom tidak dapat menentukan apakah mereka planet terestrial atau gas. Hu mempelopori sebuah metode untuk mendeteksi mineral di permukaan eksoplanet terestrial dan menentukan tanda kandungan kimiawi atmosfer dari aktivitas vulkanik yang tidak akan terjadi di planet gas.

Tanda-Tanda vital

Ketika para ilmuwan sedang mengevaluasi kemungkinan planet layak huni, “kehidupan harus dijadikan hipotesis dalam studi,” ungkap Cable. “Kita harus menghilangkan semua penjelasan lainnya.” Mengidentifikasi deteksi positif palsu untuk sinyal kehidupan adalah bidang penelitian yang sedang berlangsung di komunitas eksoplanet. Misalnya, oksigen di atmosfer Bumi berasal dari makhluk hidup, namun oksigen juga bisa diproduksi oleh reaksi kimia anorganik.

Shawn Domagal-Goldman dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, berupaya mencari jejak kehidupan yang tak diragukan lagi atau biosignatures. Untuk satu biosignatures, mungkin akan ditemukan dua atau lebih molekul di atmosfer yang seharusnya tidak berada pada waktu yang bersamaan. Dia menggunakan analogi ini: Jika masuk ke salah satu kamar di asrama perguruan tinggi dan ada tiga orang mahasiswa dengan satu paket pizza, kita bisa menyimpulkan pizza baru saja tiba, karena mereka pasti akan dengan cepat menghabiskannya. Oksigen “mengkonsumsi” metana dengan memecahnya ke berbagai reaksi kimia. Tanpa pasokan metana dari kehidupan di permukaan Bumi, atmosfer kita akan kehabisan metana dalam beberapa dekade.

Bumi Sebagai Eksoplanet

Ketika para ilmuwan mulai mengumpulkan gambar eksoplanet yang diambil secara langsung, bahkan gambar eksoplanet terdekat sekalipun hanya muncul sebagai piksel kecil, seperti gambar “titik biru” Bumi yang diambil dari Saturnus. Apa yang bisa kita pelajari tentang kehidupan di sebuah planet hanya dari satu titik?

Stephen Kane dari Universitas California, Riverside, telah menemukan cara untuk menjawab pertanyaan ini menggunakan Earth Polychromatic Imaging camera on the National Oceanic and Atmospheric Administration's Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) NASA. Kane mengambil gambar resolusi tinggi 2.000x2.000 piksel yang mendokumentasikan pola cuaca global dan fenomena lainnya terkait iklim di Bumi, kemudian mendegradasinya. “Saya mengambil gambar-gambar beresolusi tinggi dan mendegradasinya hanya menjadi satu atau beberapa piksel,” jelas Kane. Dia memproses kecerahan gambar melalui noise filter, untuk mensimulasikan gangguan yang terjadi dalam misi eksoplanet.

DSCOVR mengambil gambar setiap setengah jam dan sudah berada di orbit selama dua tahun. Lebih dari 30.000 gambar yang dihasilkan merupakan rekaman terus menerus, observasi terpanjang Bumi dari luar angkasa yang pernah ada. Dengan mengamati perubahan kecerahan Bumi, ketika sebagian besar permukaan diamati apabila dibandingkan ketika hanya mengamati sebagian besar air, Kane mampu merekayasa tingkat kemiringan poros rotasi Bumi, rekayasa yang belum pernah dilakukan secara langsung untuk mengukur eksoplanet.

Kapan Kehidupan di Luar Bumi Ditemukan?

Setiap ilmuwan yang terlibat dalam penelitian meyakini kehidupan memang ada di luar sana, meskipun mereka berbeda pendapat.

“Saya pikir dalam waktu 20 tahun kita akan menemukan satu kandidat eksoplanet yang menampung kehidupan,” del Genio memprediksi. Mengingat pengalamannya dengan Tombaugh, dia menambahkan, “Tapi rekam jejak saya untuk memprediksi masa depan tidak begitu baik.”

Sedangkan Rusbby mengatakan, “20 tahun sudah berlalu dari 50 tahun terakhir. Menurut saya, kita akan menemukan kehidupan di luar Bumi dalam skala dekade. Jika saya adalah seorang penjudi, sayangnya tidak, saya bertaruh untuk Europa atau Enceladus.”

Seberapa cepat kita akan menemukan sebuah eksoplanet dengan kehidupan di dalamnya sangat bergantung terhadap jaraknya dari bintang induk, ditambah orbit dan ukuran yang ideal, dan biosignatures yang dapat kita kenali, pungkas Hu. Dengan kata lain, “Selalu ada faktor keberuntungan.”

Ditulis oleh: Carol Rasmussen, NASA's Earth Science News Team NASA, www.nasa.gov, editor: Tony Greicius

Sumber: Our Living Planet Shapes the Search for Life Beyond Earth

Artikel terkait: Misi Mars Mengungkap Habitabilitas Planet-Planet Jauh

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa