Samudera Dunia-Dunia Es Mungkin Dipertahankan oleh Tarian Orbital

Panas yang dihasilkan oleh gaya gravitasi dari bulan-bulan yang terbentuk dari fenomena tabrakan masif, barangkali dapat memperpanjang masa hidup samudera air cair di bawah permukaan dunia-dunia es berukuran besar di wilayah terluar tata surya, menurut penelitian terbaru NASA. Hasil penelitian memperluas jumlah lokasi yang berpotensi menampung kehidupan di luar Bumi untuk ditemukan, mengingat air cair sangat dibutuhkan oleh organisme biologis. Dan, para astronom memprediksi ada puluhan dunia semacam itu.

Gambar komposit Pluto (kanan bawah) dan bulan terbesarnya Charon (kiri atas) yang diambil oleh pesawat antariksa New Horizons NASA pada tanggal 14 Juli 2015. Pluto dan Charon diperlihatkan dengan skala ukuran relatif yang hampir benar, namun tidak dalam skala jarak.
Kredit: NASA/JHUAPL/SwRI

“Mereka dianggap berpotensi menjadi reservoir air dan kehidupan,” kata penulis utama makalah studi Prabal Saxena dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. Makalah studi telah dipublikasikan di Icarus pada tanggal 24 November 2017. “Jika penelitian kami benar, mungkin saat ini ada lebih banyak tempat di tata surya yang memiliki beberapa elemen penting untuk menopang kehidupan di luar Bumi.”

Dunia-dunia dingin ini ditemukan di luar orbit Neptunus, termasuk Pluto dan bulan-bulannya. Mereka disebut Trans-Neptunian Object (TNO) dan terlalu dingin untuk menampung air cair di permukaan, dengan suhu di bawah minus 200 derajat Celsius. Namun, ditemukan bukti bahwa beberapa di antaranya mungkin memiliki lapisan air cair di bawah kerak es. Sebagian besar objek dengan kepadatan serupa, diduga mengandung samudera di bawah permukaan, demikian pula dengan analisis analisis cahaya yang dipantulkan beberapa TNO, menunjukkan karakteristik kristal air es dan hidrasi amonia. Suhu permukaan yang sangat rendah, menyebabkan kristal air es cenderung berwujud amorf yang tidak beraturan, bukannya kristal yang strukturnya lebih teratur seperti yang kerap ditemukan di daerah-daerah yang suhunya lebih hangat, seperti kepingan salju di Bumi. Selain itu, radiasi luar angkasa juga mengubah kristal air es ke dalam wujud amorf dan memecah hidrasi amonia, sehingga tidak akan bertahan lama di permukaan TNO. Berarti kedua senyawa tersebut mungkin berasal dari lapisan air cair di interior yang meletus ke permukaan, sebuah proses yang disebut cryovolcanism.

Citra komposit Wright Mons, satu dari dua potensi cryovolcanism yang terlihat di permukaan Pluto oleh pesawat antariksa New Horizons pada bulan Juli 2015.
Kredit: NASA/JHUAPL/SwRI

Sebagian besar panas yang dapat bertahan dalam jangka waktu lama di interior disebabkan oleh peluruhan unsur radioaktif bersamaan dengan terbentuknya TNO. Suhu panas dianggap cukup untuk melelehkan kerak es, yang menghasilkan samudera di bawah permukaan, bahkan mungkin mempertahankannya selama miliaran tahun. Tapi, karena unsur-unsur radioaktif yang meluruh cenderung menjadi lebih stabil, maka mereka berhenti melepaskan panas dan interior TNO perlahan-lahan mendingin, akhirnya setiap samudera di bawah permukaan akan membeku. Namun, penelitian terbaru menemukan interaksi gaya gravitasi dengan bulan dapat memberikan panas tambahan di dalam TNO untuk secara signifikan mempertahankan samudera.

Orbit bulan manapun akan berevolusi dalam “tarian” gravitasi dengan objek induk untuk mencapai keadaan yang paling stabil, yaitu posisi melingkar yang sejajar dengan garis khatulistiwa objek induk, dan laju rotasi bulan yang memungkinkan salah satu sisinya untuk selalu menghadap objek induk. Tabrakan antara benda langit dapat menghasilkan bulan ketika material yang pecah ditangkap oleh gaya gravitasi objek yang lebih besar untuk mengorbit mengelilinginya. Puing-puing material kemudian bergabung menjadi satu atau lebih dari satu bulan. Karena terjadi dalam berbagai arah dan kecepatan, tabrakan cenderung menghasilkan bulan dengan orbit yang stabil sejak awal. Sebagaimana bulan yang dihasilkan oleh tabrakan antara benda langit menyesuaikan diri ke orbit yang lebih stabil, gaya pasang surut gravitasi menyebabkan interior objek induk beserta bulan barunya melebar dan mengecil, sekaligus menghasilkan gesekan yang melepaskan panas dalam proses yang disebut tidal heating atau pemanasan pasang surut.

Tim menggunakan persamaan dan menghitung kontribusi pemanasan pasang surut terhadap “heat budget” berbagai sistem bulan TNO, baik yang telah ditemukan maupun masih hipotetis, termasuk sistem Eris-Dysnomia. Eris adalah objek terbesar kedua TNO setelah Pluto.

“Kami menemukan bahwa pemanasan pasang surut dapat menjadi titik kritis yang telah mempertahankan samudera air cair di bawah permukaan TNO berukuran besar, seperti Pluto dan Eris,” jelas rekan penulis makalah studi Wade Henning dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA dan Universitas Maryland.

“Yang paling krusial, penelitian kami juga menunjukkan bahwa pemanasan pasang surut dapat mempermudah akses samudera yang terkubur untuk observasi masa depan,” ujar rekan penulis makalah studi Joe Renaud dari Universitas George Mason, Fairfax, Virginia. “Jika memiliki lapisan air cair, panas tambahan yang dihasilkan oleh pemanasan pasang surut menyebabkan lapisan es terdekat meleleh.”

Meskipun sangat dibutuhkan, air cair tak bisa sendirian memunculkan kehidupan. Sebab, kehidupan juga membutuhkan pasokan building blocks kimiawi dan sumber energi. Jauh di dasar lautan Bumi, tempat-tempat tertentu yang secara geologis aktif, memiliki seluruh ekosistem yang tumbuh dalam kegelapan total karena ventilasi hidrotermal yang disebut “black smokers” atau cerobong bawah laut, yang memasok unsur kimiawi kaya energi yang larut dalam air super panas. Pemanasan pasang surut atau panas dari peluruhan unsur radioaktif dapat menciptakan lubang hidrotermal seperti itu, menurut tim.

Tim ingin mengembangkan dan menggunakan model pemanasan pasang surut dan interior TNO secara lebih akurat, untuk menentukan berapa lama pemanasan pasang surut dapat memperpanjang umur samudera air cair dan bagaimana orbit bulan berevolusi seiring pemanasan pasang surut yang menghilangkan energi. Demikian pula dengan kapan samudera air cair terbentuk; apakah langsung terbentuk atau membutuhkan pasokan panas yang signifikan terlebih dahulu.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Bill Steigerwald

Sumber: An Orbital Dance May Help Preserve Oceans on Icy Worlds

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa