Bagaimana Cara NASA Mencari Tanda-Tanda Biologis di Luar Bumi?

Teleskop antariksa telah memelopori penemuan eksoplanet (planet yang mengorbit bintang selain Matahari) di galaksi Bima Sakti kita. Bahkan, versi teleskop antariksa generasi berikutnya yang lebih tangguh, diharapkan dapat mempelajari atmosfer eksoplanet secara mendetail pada masa depan.

Ilustrasi: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre

 
Jika teleskop adalah mata umat manusia di langit, maka visi kita akan tumbuh lebih tajam pada dekade ini.
 
Mulai akhir tahun 1990-an, kita telah mencapai prestasi yang sebelumnya dianggap mustahil, yakni observasi bayangan dari planet-planet yang terletak ratusan hingga ribuan tahun cahaya, saat mereka melintas di depan bintang induk masing-masing. Kita juga telah menyaksikan fenomena goyangan bintang karena tarikan gaya gravitasi dari planet-planet yang mengorbitnya, sekaligus mengungkap massa atau bobot planet.
 
Hubble dan Spitzer kemudian membuka jendela sains atmosfer dunia-dunia jauh, setelah kedua teleskop berbasis antariksa besutan NASA itu mengantongi bukti awal keberadaan gas di atmosfer eksoplanet. Sekarang kita berada di ambang era untuk mempelajarinya secara lebih terperinci, dengan memindai gas di atmosfer planet-planet jauh demi tanda-tanda biologis.
 
Dan seiring jajaran teleskop kita menjangkau langit lebih jauh, baik yang berbasis darat maupun antariksa, alam semesta justru akan tampak semakin asing bagi kita.
 
“Setiap teleskop baru yang diluncurkan memberi kita cara yang benar-benar baru untuk melihat jagad raya,” kata Erika Hamden, seorang asisten profesor di Universitas Arizona dan rekan sejawat Roman Technology NASA. “Kami selalu menemukan semua hal yang janggal tapi menarik ini, karena alam semesta memang aneh dan janggal.”
 
Berbagai keajaiban teknologi telah dicapai NASA, termasuk dari Teleskop Antariksa Kepler yang telah purna tugas, dan penerusnya, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) yang hingga saat ini masih beroperasi. Kepler dan TESS didesain untuk memburu “bayangan” eksoplanet, sebuah titik kecil hitam dalam kilau cahaya bintang saat melintas di depan bintang induk. Menemukan bayangan eksoplanet disebut metode transit.
 
Di darat, lebih banyak teleskop yang dipersenjatai dengan instrumen untuk mengukur perubahan cahaya bintang, saat mereka ditarik mendekat atau menjauh dari kita. Dorongan dan tarikan yang mempengaruhi bintang berasal dari gaya gravitasi planet-planet yang mengorbit, dan metode pendeteksiannya disebut teknik kecepatan radial.
 
Dan teleskop antariksa generasi berikutnya diharapkan membawa perubahan besar dalam sains keplanetan, yaitu mengukur atmosfer yang menyelimuti planet itu sendiri.
 
“Sejauh ini, kita telah mengkonfirmasi lebih dari 4.000 eksoplanet,” ungkap Mario Perez, Kepala Teknologi di Divisi Astrofisika Markas Besar NASA, Washington. “Menemukan planet tambahan juga berpotensi memperkaya sampel kami saat ini. Tapi tujuan yang paling dirasa mendesak sekarang adalah mengkarakterisasi mereka atau mengenal atribut intrinsik mereka untuk menentukan habitabilitas.”
 

Kredit: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre

 
Sementara itu, Teleskop Antariksa James Webb NASA didaulat menjadi teleskop generasi terbaru, teleskop raksasa di antara pesawat antariksa robotik lainnya. Webb adalah piringan raksasa pengumpul cahaya tersegmentasi berlapis emas yang berbentuk menyerupai sarang lebah dan melekat pada kerai perak raksasa.
 
Ditargetkan meluncur pada akhir 2021, Webb akan menjadi observatorium yang sangat aktif setelah diluncurkan. Webb akan menyelami kedalaman kosmos untuk mengungkap rahasia galaksi-galaksi awal, lubang hitam dan fenomena kosmologis lainnya. Namun, salah satu misinya adalah menangkap cahaya bintang yang melalui atmosfer eksoplanet. Gas-gas di atmosfer eksoplanet akan menghalangi porsi spektrum tertentu dari cahaya bintang induk dan menciptakan sesuatu seperti barcode, sebuah metode penyaringan cahaya yang disebut spektroskopi.
 
Dalam arti tertentu, Webb juga akan mengambil “sampel” atmosfer eksoplanet. Dalam beberapa kasus, misi Webb mungkin termasuk mencari potensi biosignatures atau tanda-tanda kehidupan, di antara gas-gas di atmosfer eksoplanet.
 
“Pada akhirnya, saya rasa kita akan berhasil dalam mendeteksi kehidupan di dunia-dunia jauh melalui rute karakterisasi atmosfer,” jelas Nick Siegler, kepala teknologi untuk Exoplanet Exploration Program NASA di Laboratorium Propulsi Jet, California Selatan.
 
Sedangkan teleskop antariksa lainnya yang akan turut memajukan karakterisasi eksoplanet diberi nama Nancy Grace Roman, diambil dari nama kepala astronom pertama NASA. Direncanakan meluncur pada pertengahan tahun 2020-an, Roman dilengkapi seperangkat teknologi kompleks yang disebut koronagraf. Sistem penutup, cermin yang bisa berubah bentuk dan detektor di dalam teleskop akan memblokir cahaya dari sebuah bintang untuk mengungkap planet-planet yang mengorbit. Bahkan piksel cahaya dari planet itu sendiri dapat dibagi menjadi spektrum yang memungkinkan analisis spektroskopi.
 
Teleskop Roman memiliki daya untuk secara langsung menangkap citra planet gas raksasa yang tak layak huni. Demonstrasi teknologi itu akan membuka jalan ke masa depan: instrumen antariksa yang mumpuni untuk melihat ke dalam planet-planet berbatu seukuran Bumi dan mencari gas-gas familiar (oksigen, metana, karbon dioksida) yang jika dilihat bersama-bersama berpotensi menunjukkan kehidupan.
 
Menekan Cahaya Bintang
 
Upaya terpenting dalam pengamatan atmofser eksoplanet adalah memadamkan silau cahaya dari bintang induk. Cahaya intens dari bintang induk tentunya menenggelamkan cahaya redup dari planet-planet yang mengorbit. Dalam kasus planet seukuran Bumi yang mengorbit bintang mirip Matahari, cahaya dari bintang melampaui cahaya dari planet hingga 10 miliar faktor.
 
“Bagian tersulit adalah menekan cahaya dari bintang induk, yang akan memberi kita kesempatan untuk mengumpulkan pantulan cahaya yang sangat minim dari eksoplanet,” tambah Siegler. “Kunci dari teknologi itu adalah menekan cahaya bintang.”
 
Jadi, koronagraf yang mampu menekan cahaya bintang akan menandai lompatan besar. Tetapi konsep untuk teknologi pemblokir cahaya bintang tidak terbatas pada interior teleskop. Ilmuwan NASA sedang mengerjakan desain awal untuk proposal misi yang unik: pesawat antariksa seperti bunga matahari yang setelah sepenuhnya terbentang, ukurannya akan setara dengan kotak base lapangan bisbol.
 
Disebut “starshade”, pesawat antariksa akan ditempatkan sekitar 40.000 kilometer di depan teleskop antariksa. Starshade akan memblokir cahaya bintang dan memungkinkan teleskop untuk menangkap foton (partikel cahaya) dari planet secara langsung. Jika dikombinasikan dengan teleskop tangguh, teknologi pemblokir cahaya bintang ini dapat menghasilkan citra langsung pertama dari dunia yang berpotensi menampung kehidupan, mungkin kelereng biru, putih dan oranye lainnya.
 
“Akan menjadi kelahiran dari sesuatu yang sebelumnya tidak pernah ada,” tutur astronom Aki Roberge dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. “Eksobiologi komparatif, membandingkan dua sejarah evolusi independen, dua asal usul kehidupan yang mungkin berbeda.”
 
Tentu saja potensi biosignatures dapat dideteksi di antara eksoplanet, atau lebih spekulatif melalui sinyal-sinyal dari sebuah peradaban maju di suatu tempat di galaksi. Tetapi menangkap sinyal dari aktivitas produk sebuah peradaban bukanlah hal yang mudah. Kita tak sekadar membutuhkan instrumen pemblokir cahaya bintang dan spektroskopi, tetapi juga instrumen analisis baru, seperti model komputer yang mensimulasikan kemungkinan atmosfer eskoplanet.
 
“Pada akhirnya, kita tidak akan melihat alien kecil berkulit hijau yang berkeliaran menggunakan pesawat antariksa,” Siegler menambahkan. “Kita harus menyatukan keseluruhan cerita. Informasi tentang suhu, tekanan dan gas dimasukkan ke pemodelan atmosfer eksoplanet, yang akan mengarahkan para ilmuwan untuk menyimpulkan apakah sebuah eksoplanet layak huni atau tidak.”
 
Semua teknologi yang berkembang pesat ini adalah cara yang digunakan oleh NASA dan umat manusia untuk menjawab pertanyaan sains klasik: Apakah kita sendirian?
 
“Itulah salah satu pertanyaan fundamental yang telah menimbulkan banyak perdebatan di kalangan para filsuf,” pungkas Roberge. “Dan kita akan segera mengungkap: Apakah planet seperti Bumi itu tergolong langka atau umum? Apakah kehidupan itu langka atau umum? Secara umum, kita belum tahu seperti apa planet yang layak huni itu. Kita hanya perlu mengamati.”
 
Ditulis oleh: Pat Brennan, NASA's Exoplanet Exploration Program
 
Sumber: The Searchers: How Will NASA Look forSigns of Life Beyond Earth?
 
#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa