Eksperimen laboratorium baru-baru ini mengungkap kemungkinan yang mengejutkan: beberapa planet mungkin menghasilkan air sendiri, dibandingkan memperolehnya dari sumber eksternal seperti komet atau asteroid. Penemuan ini secara signifikan mengubah pemahaman kita tentang bagaimana planet ekstrasurya yang kaya air terbentuk dan menimbulkan pertanyaan baru tentang potensi kehidupan di luar Bumi.
Mensimulasikan Kondisi Planet Ekstrim
Para peneliti berhasil mensimulasikan kondisi ekstrim yang ditemukan di exoplanet tertentu dengan menggunakan sinar laser berenergi tinggi yang mengandung olivin – mineral umum di interior planet – dengan adanya gas hidrogen. Proses ini secara efektif menghilangkan atom oksigen mineral, memungkinkan oksigen bereaksi dengan hidrogen dan selanjutnya menghasilkan air. Tim mempublikasikan temuan mereka pada 29 Oktober di Nature.
Exoplanet Kaya Air: Misteri Lama
Keberadaan sejumlah exoplanet, dengan ukuran dan massa yang bervariasi antara Bumi dan Neptunus, telah membingungkan para ilmuwan. Banyak dari planet-planet ini mengorbit sangat dekat dengan bintang induknya, jauh lebih dekat dibandingkan orbit Bumi terhadap Matahari. Kepadatannya menunjukkan bahwa mereka memiliki interior berbatu dan lapisan air atau hidrogen yang besar. Namun, bagaimana planet-planet ini bisa mengumpulkan begitu banyak air masih belum jelas.
Garis Salju dan Teori Tradisional
Tata surya kita memberikan contoh yang jelas tentang “garis salju”, yaitu batas di mana air melimpah karena suhu yang lebih dingin. Di dalam garis salju, seperti yang terlihat di Venus, air cenderung menguap. Planet-planet di luar garis salju, seperti Saturnus dan Neptunus, kaya akan air dan gas. Ahli astrofisika awalnya percaya bahwa planet ekstrasurya berair harus terbentuk jauh dari bintangnya dan kemudian bermigrasi ke dalam. Namun, penelitian baru menunjukkan bahwa air dapat diproduksi secara lokal dalam kondisi yang tepat melalui reaksi kimia.
Menciptakan Kembali Lingkungan Ekstrim: Tantangan Berlian
Meniru kondisi ekstrem ini terbukti menantang. Para ilmuwan menggunakan “sel landasan berlian” – sebuah wadah kecil – untuk mencapai suhu dan tekanan yang dibutuhkan. Namun, molekul hidrogen yang dipanaskan menyusup ke dalam struktur berlian dan menyebabkannya pecah. Untuk mengatasi rintangan ini, para peneliti beralih menggunakan laser berdenyut, yang memanaskan sampel dalam waktu yang sangat singkat.
“Saya masih memecahkan banyak berlian,” Harrison Horn, ilmuwan planet di Lawrence Livermore National Laboratory mengakui.
Kelimpahan Air Tak Terduga
Ketika percobaan tersebut berhasil, para ilmuwan terkejut dengan banyaknya jumlah air yang dihasilkan. “Tidak ada batu yang tersisa. Yang saya miliki hanyalah logam dan air,” kata Horn. Ahli geofisika Dan Shim dari Arizona State University menambahkan, “Kita berbicara tentang banyak air, seperti jumlah air yang ribuan kali lebih banyak dari yang diharapkan di Bumi jika Anda memiliki lapisan atmosfer hidrogen yang tebal.” Hebatnya, sekitar 18 persen massa awal diubah menjadi air.
Zona Batas: Tempat Terbentuknya Air
Para peneliti yakin proses penghasil air ini terjadi di perbatasan antara bagian dalam planet yang berbatu dan atmosfernya yang kaya hidrogen, di mana tekanan dan suhu tinggi dapat mendorong reaksi tersebut. Dunia yang dihasilkan dapat berupa dunia lautan yang sangat luas, dua hingga lima kali ukuran Bumi dan ditutupi oleh lautan cair yang dalam, atau dunia “hycean”—dunia yang lautan luasnya ditutupi oleh lapisan hidrogen yang tebal.
Sebuah Kontinum Dunia
Temuan ini menunjukkan bahwa jenis dunia ini mewakili titik-titik dalam sebuah kontinum, bukan kategori yang berbeda. “Mereka berkerabat, seperti sepupu,” jelas Shim. Apakah suatu planet akan menjadi dunia samudra atau dunia hycean kemungkinan besar bergantung pada faktor-faktor seperti kedekatan dengan bintangnya, ukuran, dan komposisi awalnya.
Implikasi terhadap Kelayakhunian
Studi ini mendukung perdebatan yang sedang berlangsung tentang kelayakhunian dunia hycean. Meskipun penelitian terbaru menunjukkan bahwa sebagian besar air mungkin terperangkap di dalam mantel mereka dan menyebabkan permukaannya kering, penelitian baru ini meningkatkan kemungkinan adanya air permukaan yang melimpah. “Ini mungkin kabar baik bagi kehidupan di planet-planet tersebut,” kata Remo Burn, ahli astrofisika di Observatoire de la Côte d’Azur.
Air Purba di Bumi: Kemungkinan Asal Usulnya
Temuan ini juga memberikan wawasan tentang asal usul air di bumi. Meskipun kondisi ekstrim yang diperlukan untuk reaksi ini tidak ada di Bumi saat ini, kondisi tersebut mungkin sudah ada pada saat pembentukannya. Bumi purba dengan atmosfer hidrogen yang tebal mungkin memfasilitasi reaksi pembentukan air serupa.
Bukti dari berlian purba di bumi—yang mengandung vesikel air kecil dengan ciri kimia yang unik—mendukung hipotesis ini, menunjukkan adanya dua reservoir air yang berbeda di Bumi: reservoir primitif yang terbentuk melalui reaksi kimia awal, dan komponen selanjutnya dihasilkan oleh komet dan asteroid yang kaya air.
