September 26, 2022

Di suatu tempat di alam semesta, mungkin ada dunia berbatu yang jaraknya dua kali lipat dari bintang induknya seperti Bumi dari matahari. Jauh dari kehangatan bintangnya, planet-planet ini seharusnya cukup dingin—dan air apa pun di permukaannya harus membeku.

Tetapi para ilmuwan planet mengatakan mungkin ada kelas planet ekstrasurya berbatu yang tertutup selimut tebal gas hidrogen dan helium. Jika lapisan-lapisan itu melindungi inti planet dari dinginnya ruang angkasa, permukaannya mungkin memiliki suhu yang tepat untuk menampung air cair. Dan, jika itu masalahnya, ada kemungkinan bahwa dunia ini dapat dihuni.

Sekitar satu dekade yang lalu, para ilmuwan mengusulkan bahwa dunia seperti itu mungkin dapat mendukung kehidupan. Mereka terkadang menyebut planet-planet ini sebagai “Bumi super dingin”, karena mereka mungkin 10 kali lebih besar dari rumah kita. Tetapi para peneliti belum menemukan apakah air dapat bertahan di planet ekstrasurya ini cukup lama untuk kehidupan berevolusi.

Sekarang, perhitungan baru dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan Senin di jurnal Astronomi Alam menunjukkan bahwa kondisi permukaan dunia ini mungkin beriklim sedang selama lebih dari cukup waktu untuk kehidupan—selama 5 miliar hingga 8 miliar tahun. Bumi hanya sekitar 4,5 miliar tahun, sebagai perbandingan, dan kehidupan muncul di sini sekitar 3,7 miliar tahun yang lalu.

“Hidup membutuhkan waktu untuk berkembang. Jadi tidak masalah bahwa itu sudah lama, ”kata Björn Benneke, seorang profesor astrofisika di Institute for Research on Exoplanets di University of Montreal yang tidak terlibat dalam studi baru. Jika super-Bumi hanya memiliki air cair untuk irisan yang relatif kecil dari keberadaan mereka – misalnya, satu juta tahun atau lebih – itu akan “mengecewakan” untuk hipotesis bahwa planet-planet ini mungkin layak huni di bawah atmosfer hidrogen, katanya.

See also  Kasus pertama infeksi saluran pernapasan pada dinosaurus

Perhitungan baru menjadi pertanda baik untuk potensi kelayakan huni dari Bumi super dingin ini. Keberadaan mereka masih teoretis—belum ada yang ditemukan—jadi ini menambah insentif bagi para astrofisikawan untuk memburu kelas planet ekstrasurya ini saat mereka berusaha menentukan apakah kita sendirian di alam semesta.

[Related: NASA’s official exoplanet tally has passed 5,000 worlds]

“Penting untuk benar-benar berpikiran terbuka, dan tidak berharap bahwa kehidupan harus berada di bawah kondisi yang persis seperti salinan Bumi,” kata Marit Mol Lous, penulis utama makalah baru dan mahasiswa PhD yang mempelajari exoplanet di Universitas Zurich di Swiss. “Ini memberi kami argumen ekstra untuk mengingat habitat eksotis ini.”

Berdasarkan satu-satunya model dunia kita yang diketahui layak huni, Bumi, para ilmuwan sering mencari planet yang juga mengorbit bintangnya di wilayah di mana permukaan planet tidak terlalu panas atau terlalu dingin untuk air cair. Wilayah itu sering disebut sebagai zona layak huni, atau dijuluki “zona Goldilocks”. Sebaliknya, apa yang disebut Bumi super dingin, terletak di luar zona layak huni bintangnya. Tapi itu mungkin juga, secara berlawanan, menjadi bagian dari apa yang membuat dunia asing itu layak huni.

Di Bumi, gas rumah kaca di atmosfer seperti karbon dioksida dan metana membantu mempertahankan suhu yang “tepat” untuk air. Hidrogen juga dapat bertindak sebagai gas rumah kaca, jika ada cukup banyak bahan di sekitarnya.

Triknya adalah menjaga gas hidrogen itu cukup lama untuk menumpuk. Ini adalah elemen yang sangat ringan, jadi kecuali sebuah planet cukup besar dan memiliki gravitasi yang cukup untuk menahan gas, hidrogen akan menghilang ke luar angkasa. Dan jika planet itu dekat dengan bintangnya, radiasinya bisa membuat partikel-partikel itu lolos lebih cepat. Jarak yang sangat jauh antara super-Bumi yang dingin ini dan bintang-bintangnya dapat melindungi gas hidrogen mereka agar tidak terkoyak.

See also  'Lubang hitam nakal' mungkin bukan 'nakal' atau 'lubang hitam'

Untuk mengetahui apa yang dibutuhkan oleh super-Bumi yang dingin untuk mempertahankan ketebalan yang tepat dari atmosfer hidrogen-helium selama periode waktu yang lama, Mol Lous mengembangkan model komputer dari berbagai ukuran planet ekstrasurya berbatu. Dia menempatkan mereka pada beberapa jarak dari bintang tuan rumah simulasi mereka. Kemudian, dia menjalankan simulasi tentang bagaimana mereka dapat berevolusi dari waktu ke waktu.

Mol Lous mempertimbangkan faktor-faktor yang akan mempengaruhi suhu permukaan planet seperti laju pelepasan, bagaimana bintang induknya dapat menjadi terang atau redup dari waktu ke waktu, dan panas yang memancar dari bahan radioaktif di bagian dalamnya.

[Related: On this blisteringly hot metal planet, a year lasts only 8 hours]

Dia menemukan bahwa titik manis untuk air cair jangka panjang adalah jika atmosfer yang didominasi hidrogen-helium antara 100 dan 1.000 kali lebih tebal dari atmosfer Bumi, massa planet itu satu hingga 10 kali massa Bumi, dan ia duduk setidaknya dua kali lebih jauh dari bintangnya seperti Bumi dari matahari.

Jarak itu, sementara membuat Bumi super dingin ini menarik untuk dipelajari, itu juga membuat mereka sangat sulit untuk dikenali oleh para astronom. Teknik yang biasanya digunakan para ilmuwan untuk mendeteksi sebuah planet ekstrasurya bergantung pada dunia yang lewat di depan bintangnya. Transit semacam itu membuat cahaya bintang induk sedikit redup, yang digunakan para astrofisikawan untuk menghitung keberadaan dunia yang mengorbit. Tetapi, kata Benneke, ketika sebuah planet berukuran super-Bumi mengorbit begitu jauh, kemungkinannya jauh lebih kecil untuk disejajarkan pada saat yang tepat untuk dapat dideteksi dengan teknologi saat ini.

Dengan demikian, masih belum diketahui apakah super-Bumi seperti itu ada, katanya. “Tapi … apa yang telah ditunjukkan oleh para ahli adalah bahwa keanekaragaman planet semacam ini, seluruh jajaran planet yang dapat eksis sebenarnya sangat besar.” Dan jika mereka benar-benar ada, masih banyak pertanyaan tentang bagaimana dunia yang dingin dan basah itu bisa terjadi. Mol Lous dan rekan-rekannya sedang mengerjakan model baru untuk mengeksplorasi pembentukan super-Bumi dingin.

See also  Galaksi era Big Bang ditemukan dengan JWST?

Tetapi solusi terbaik untuk misteri ini, kata Benneke, “adalah dengan menemukan planet ekstrasurya ini.”