Marak Penemuan Planet Besar Seperti Bumi, Bagaimana Terbentuknya?

Nationalgeographic.co.id—Untuk bisa dihuni, suatu planet jelas salah satunya harus yang berbatu. Selama dua dekade belakangan, astronom menemukan planet berbatu seperti Bumi di luar tata surya dan kemungkinan bisa dihuni.

Hal ini membuat para ilmuwan harus mengkaji ulang, bagaimana sebenarnya planet berbatu bisa terbentuk. Yang paling menarik, bagaimana bisa planet berbatu terbentuk, bisa mencapai ukuran besar sehingga bisa disebut "bumi-super".

“Seiring dengan berkembangnya pengamatan kami terhadap ekstrasurya selama dekade terakhir, menjadi jelas bahwa teori standar pembentukan planet perlu direvisi, dimulai dari dasar," kata Konstantin Batygin di Eurekalert. Dia adalah profesor ilmu planet di California Institute of Technology (Caltech).

Memperbarui teori penciptaan planet berbatu sangat dibutuhkan. Batygin bersama rekannya, Alessandro Morbidelli menelaah kembali teori pembentukan itu, agar bisa menjelaskan seperti apa proses dan bahan pembentuknya.

Teori harus dijelaskan dari semasa tata surya masih muda untuk membentuk planet-planetnya. Hasil penelitian mereka dipublikasikan di jurnal Nature Astronomy pada 12 Januari 2023, bertajuk "Formation of rocky super-earths from a narrow ring of planetesimals".

"Beberapa tahun yang lalu kami membuat model di mana super-Bumi terbentuk di bagian es cakram protoplanet dan bermigrasi ke tepi bagian dalam cakram, dekat bintang," kata Morbidelli yang merupakan peneliti di Laboratoire Lagrange, Université Cote d’Azur, Prancis.

“Model tersebut dapat menjelaskan massa dan orbit Bumi-super, tetapi memperkirakan bahwa semuanya kaya akan air. Pengamatan terbaru, bagaimanapun, telah menunjukkan bahwa sebagian besar Bumi-super berbatu, seperti Bumi, meskipun dikelilingi oleh atmosfer hidrogen. Itu adalah hukuman mati untuk model lama kami," lanjutnya.

Ilustrasi Kepler-422b yang disebut sebagai bumi super. Sebuah planet ekstrasurya yang mengorbit bintang Kepler-422 dan membutuhkan 112,3 hari dalam satu evolusinya. Earth exoplanet that orbits a K-type star. Its mass is 2.36 Earths, it takes 112.3 days to complete one orbit of its star, and is 0.40

Penelitian mereka menjelaskan, pada awalnya sistem planet terbentuk dari cakram gas dan debu, seperti teori pembentukan pada umumnya. Gas dan debu itu saling bergabung selama lebih dari beberapa juta tahun. Dari proses penggabungan itu, terbentuklah material padat yang menjadi bintang di pusat sistemnya. Sementara yang lain menyatu lebih kecil menjadi asteroid, komet, planet, dan satelit-satelit alami.

Sedangkan di tata surya kita, ada dua jenis planet yang berbeda. Pertama, ada planet berbatu yang lebih kecil yang paling dekat dengan Matahari seperti Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars. Yang kedua ada planet gas yang kaya akan air dan hidrogen yang jaraknya jauh dari Matahari, seperti Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus.

Perbedaan dua jenis planet ini membuat Morbidelli, Batyigin, bersama timnya dalam penelitian Desember 2021 di jurnal yang sama berpendapat, pembentukan planet tata surya terjadi di dua cincin yang berbeda. Penelitian mereka bertajuk "Contemporary formation of early Solar System planetesimals at two distinct radial locations".

Cincin itu adalah cakram protoplanet, yang mana bagian dalam cenderung berbatu, yang luar bersifat es dan masif. Bagian luar pada akhirnya menjadi planet raksasa gas seperti Jupiter dan Saturnus.

Lantas, bagaimana dengan bumi-super? Planet berbatu ini memiliki atmosfer hidrogen yang membuatnya seperti gas raksasa. Meski demikian, lokasinya berada dekat dengan bintangnya, menjadi zona layak huni seperti Bumi.

Kemungkinan besar, planet bumi-super awalnya seperti 'kacang polong' di luar angkasa. Batygin dan Morbidelli berpendapat, mungkin pembentukan planet di sekitar bintang sebagian besar sama. Konsentrasi besar material batuan padat terjadi pada pita sempit di cakram protoplanet yang disebut garis sumblimasi silikat. Wilayah ini akan membuat uap silikat mengembun untuk membentuk kerikil dan membantu.

"Jika Anda adalah butiran debu, Anda merasakan angin sakal yang cukup besar di cakram karena gas mengorbit sedikit lebih lambat, dan Anda berputar ke arah bintang; tetapi jika Anda dalam bentuk uap, Anda hanya berputar ke luar, bersama dengan gas dalam cakram yang mengembang. Jadi tempat di mana Anda berubah dari uap menjadi padat adalah tempat material terakumulasi," kata Batygin.

Batygini dan Morbidelli juga menambahkan, proses embentukan bumi-super, dengan satelit-satelit alami berukuran besar di Jupiter (Io, Europa, Callisto, dan Ganymede).

Benda antariksa itu terbuat dari debu dan bebatuan yang kokoh, sehingga menyerupai satelit Jupiter. Lalu, planet itu bermigrasi keluar dari cincin protoplanet karena digerakkan oleh gas. Selama itu mereka bertumbuh, dan berhenti ketika sudah di luar dari cincin gas. Inilah yang membuatnya memiliki ukuran yang besar.

Cakram protoplanet yang baru diidentifikasi ini juga bisa dipbilang sebagai 'pabrik pembuatan planet'. Dari waktu ke waktu, 'pabrik' ini menghasilkan beberapa planet berbatu berukuran sama. Selain itu, saat planet tumbuh cukup masif, interaksinya dengan cakram akan cenderung menarik dunia ini ke dalam, lebih dekat ke bintang.