Zona Layak Huni

Zona layak huni adalah wilayah orbit planet mengitari bintang induk yang berpotensi menopang air cair di permukaan. Air cair adalah unsur krusial bagi semua organisme biologis di Bumi, jadi definisi zona layak huni didasarkan pada hipotesis bahwa kehidupan di luar Bumi juga harus memenuhi persyaratan serupa. Definisi ini mungkin sangat konservatif, karena suhu permukaan planet tak sekadar bergantung pada jarak dari bintang induk, tetapi juga pada faktor-faktor lain seperti gas rumah kaca di atmosfer, reflektifitasnya dan sirkulasi atmosfer atau lautannya.

Selain itu, sumber energi internal seperti peluruhan radioaktif dan pemanasan pasang surut, dapat menghangatkan permukaan planet hingga mencapai suhu titik leleh air. Sumber energi internal juga dapat menjaga deposit air cair di bawah permukaan, sehingga sebuah planet bisa saja menampung kehidupan tanpa harus berada di zona layak huni bintang induk. Bumi, misalnya, memiliki biosfer yang berkembang pesat di bawah permukaan, meskipun hanya organisme sederhana yang dapat bertahan hidup di lingkungan yang miskin oksigen. Europa (bulan Jupiter) diduga memiliki lautan air cair puluhan kilometer di bawah permukaan, yang mungkin layak huni bagi beberapa organisme mikroba.

Zona layak huni (hijau) bintang mirip Matahari (tengah), lebih panas dari Matahari (tengah) dan lebih dingin dari Matahari (bawah). Wilayah berwarna merah adalah zona di mana air akan menguap karena efek rumah kaca, sedangkan wilayah biru adalah zona di mana air akan membeku.
Kepler mission/Ames Research Center/NASA

Sekitar 40 planet, termasuk eksoplanet terdekat Proxima Centauri b dan tiga planet di sistem TRAPPIST-1, ukurannya kurang lebih setara dengan Bumi dan mengorbit di zona layak huni bintang induk masing-masing. Para astronom juga telah menggunakan simulasi iklim planet, misalnya di eksoplanet Kepler-452b, untuk menentukan apakah mereka memiliki air cair di permukaan berdasarkan kondisi iklim yang tepat.

Batasan

Batas terdalam zona layak huni adalah wilayah di mana air cair akan menguap akibat efek rumah kaca, atau sebuah kondisi ketika gas rumah kaca di atmosfer planet menjebak radiasi inframerah bintang dan memicu peningkatan suhu. Batas terluar zona layak huni adalah wilayah di mana pemanasan karena efek rumah kaca tidak mampu mempertahankan suhu permukaan di atas titik beku. Para astronom telah menghitung sejauh mana zona layak huni untuk berbagai tipe bintang. Sebagai contoh, zona layak huni Matahari membentang mulai dari sekitar 0,9 hingga 1,5 AU. (1 AU adalah jarak Bumi-Matahari).

Ilustrasi Teleskop Antariksa Kepler NASA yang didesain untuk menemukan planet mirip Bumi di zona layak huni bintang seperti Matahari.
Wendy Stenzel, misi Kepler/NASA

Lokasi zona layak huni sebuah bintang tergantung pada tingkat luminositasnya. Karena luminositas (jumlah energi yang dipancarkan) bintang meningkat seiring waktu, batas zona layak huni akan menjauh. Jadi suhu planet yang berada di zona layak huni bintang belia, cenderung memanas seiring waktu. Venus mungkin adalah planet semacam itu. Namun mengingat aktivitas geologisnya, permukaan Venus dianggap terlalu muda untuk membuktikan bahwa miliaran tahun yang lalu Venus pernah memiliki iklim yang lebih sejuk.

Planet lain yang mengorbit bintang induk berusia muda, mungkin terletak terlalu jauh dari zona layak huni sehingga terlalu dingin untuk menopang air cair. Namun miliaran tahun kemudian saat luminositas bintang meningkat, mereka mungkin dapat cukup hangat untuk menampung air cair di permukaan. Fenomena semacam ini mungkin akan terjadi di Mars beberapa miliar tahun yang akan datang saat Matahari menjalani tahap evolusi raksasa merah. Dengan demikian, wilayah yang paling menjanjikan untuk menemukan kehidupan seperti di Bumi adalah yang berada di “zona layak huni berkelanjutan”, zona yang memungkinkan keberadaan air cair dari sejak awal kehidupan bintang hingga saat ini. Zona layak huni berkelanjutan Matahari, dari empat miliar tahun lalu hingga saat ini, terletak pada jarak 0,9-1,2 AU.

Profil lapisan tengah dan terbawah atmosfer Venus diperoleh berdasarkan pengukuran yang dilakukan oleh misi antariksa Pioneer Venus dan pesawat antariksa lainnya. Di bawah 60 mil, suhu akan meningkat secara perlahan dan meningkat sangat cepat di altitude yang lebih rendah, jauh melebihi titik lebur timah di permukaan Venus. Sebaliknya, angin di dekat lapisan teratas atmosfer Venus sebanding dengan kecepatan badai tropis terkuat di Bumi, meskipun terkadang melambat drastis seperti hembusan angin sepoi-sepoi.

Perubahan Zona Layak Huni Matahari

Bumi telah menampung air cair di permukaan selama lebih dari empat miliar tahun terakhir. Namun, empat miliar tahun lalu luminositas Matahari hanya sekitar 75% dibandingkan saat ini, dan model iklim memprediksi kondisi Bumi akan lebih dingin sehingga air membeku pada tingkat luminositas Matahari yang lebih rendah. Perbedaan antara teori dan observasi ini dikenal sebagai "faint young Sun problem".

Planet yang mungkin mengalami faint young Sun problem adalah Mars. Wilayah tertua di Planet Merah mengindikasikan jejak aliran air, sementara di wilayah yang lebih muda tidak ditemukan jejak aliran air. Berarti atmosfer Mars lebih hangat dan lebih tebal di masa lalu ketika tingkat luminositas Matahari lebih rendah daripada saat ini. Suhu hangat di Bumi dan Mars selama periode awal mereka (solusi untuk faint young sun problem) dapat dikaitkan dengan gas rumah kaca yang melimpah di atmosfer mereka, dengan karbon dioksida, air, dan mungkin amonia dan metana memainkan peran utama.

Lembah Ruell Valles di Mars. Dinding lembah yang curam dan dasar lembah yang datar, menunjukkan Ruell Valles terbentuk oleh aliran air di permukaan Mars. Tiga kawah besar terlihat di sebelah kiri, sementara banyak kawah kecil dapat dilihat di selatan lembah. Gambar komposit ini menggabungkan beberapa data yang dikumpulkan oleh pesawat antariksa Viking.
Kredit: NASA/JPL/Caltech

Zona Layak Huni Bintang Bermassa Rendah dan Tinggi

Zona layak huni juga tergantung pada massa bintang. Zona layak huni bintang yang massanya lebih kecil seperti Matahari kita, dapat bertahan jauh lebih lama daripada bintang bermassa tinggi. Zona layak huni bintang bermassa tinggi hanya bertahan selama jutaan tahun, sementara kehidupan dengan peradaban maju membutuhkan waktu miliaran tahun untuk berkembang di Bumi. Jadi, meskipun sebuah planet mirip Bumi berada di zona layak huni bintang bermassa tinggi, lingkungan stabil yang dibutuhkan agar kehidupan muncul dan berevolusi menjadi spesies peradaban maju tidak terpenuhi.

Zona layak huni bintang katai redup justru bertahan selama triliunan tahun. Namun, mereka memancarkan hampir seluruh luminositas pada panjang gelombang inframerah, yang mempersulit kehidupan untuk memanfaatkannya. Mereka juga kerap menampilkan variasi luminositas yang lebih besar daripada bintang mirip Matahari. Selain itu, agar berada di zona layak huni bintang katai redup, sebuah planet harus mengorbit sangat dekat dan rawan mengalami penguncian pasang surut, hanya satu sisi planet yang selalu menghadap bintang induk (sama seperti satu sisi Bulan yang selalu menghadap Bumi). Penguncian pasang surut meniadakan siklus siang dan malam. Jika atmosfer planet tidak cukup tebal, sisi gelap yang selalu membelakangi bintang akan membeku. Jika memiliki lapisan atmosfer yang tebal, angin akan mendistribusikan panas sehingga sisi gelap tidak membeku. Selain itu, suhu tinggi di zona layak huni bintang katai redup menghasilkan planet miskin molekul gas yang dibutuhkan kehidupan.

Zona Layak Huni Galaktik

Konsep zona layak huni telah diperluas hingga ke lokasi planet di wilayah galaksi Bima Sakti. Di dekat pusat Bima Sakti, jarak antar bintang biasanya lebih dekat daripada bintang yang berada di lengan-lengan spiral, seperti lokasi Matahari kita berada. Di pusat galaksi, fenomena seperti ledakan supernova lebih berpotensi mengancam kehidupan daripada di wilayah tempat Bumi berada.

Di sisi lain, di wilayah terluar Bima Sakti jumlah bintangnya lebih sedikit. Karena sebagian besar planet berbatu tersusun dari unsur kimiawi yang ditempa di inti bintang, pasokan material dari bintang yang baru terbentuk (di wilayah terluar Bima Sakti) untuk membentuk planet mirip Bumi sangat minim.

Pertimbangan berbagai tipe layak huni ini telah memunculkan konsep zona layak huni galaktik, analog dengan zona layak huni bintang. Jangkauan dan batas zona layak huni galaktik, lebih sulit ditentukan daripada zona layak huni bintang.

Ditulis oleh: Jack J. Lissauer, www.britannica.com

Sumber: Habitable zone

Artikel terkait: Lebih dari Sekadar Zona Layak Huni bagi Kehidupan

#terimakasihgoogle