Apa sebenarnya yang membuat planet ekstrasurya 'layak huni?

Salah satu topik paling menarik dalam astronomi saat ini adalah pencarian exoplanet, atau planet di luar tata surya kita. Kami telah menemukan lebih dari 5.000 eksoplanet hingga saat ini, dan lebih banyak lagi yang ditemukan setiap tahun. Dan tujuan utama penelitian planet ekstrasurya adalah untuk menemukan planet layak huni di mana kita dapat mencari kehidupan di luar planet kita sendiri.

Jika Anda tertarik dengan astronomi, Anda mungkin pernah melihat berita utama tentang exoplanet laik huni yang telah ditemukan oleh misi seperti Kepler Space Telescope NASA atau Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Planet-planet ini biasanya mirip Bumi dan dapat memiliki air cair di permukaannya, dan diperkirakan berpotensi mendukung kehidupan. Tapi bagaimana kita tahu jika sebuah planet layak huni dari jarak jutaan mil? Dan apa sebenarnya yang kita maksud dengan layak huni?

Kami berbicara dengan ahli kelayakhunian Abel Méndez dari Planetary Habitability Laboratory di University of Puerto Rico di Arecibo, yang memberi tahu kami bahwa kelayakhunian jauh lebih rumit daripada Anda mungkin berpikir.

Kelayakhunian bukanlah biner

Cara kebanyakan orang berbicara tentang kelayakhunian adalah seolah-olah itu adalah keadaan biner. Entah sebuah planet layak huni, atau tidak. Tetapi ketika Anda memikirkan masalah ini secara mendalam, jelas bahwa definisi ini tidak cukup. Apakah yang kita maksud layak huni adalah mampu menopang kehidupan manusia? Atau kehidupan mikroba? Apakah yang kami maksud adalah lingkungan yang nyaman bagi kehidupan untuk berhasil atau lingkungan di mana kelangsungan hidup sulit tetapi secara teori memungkinkan? Apakah yang kita maksudkan adalah bahwa kehidupan dapat berevolusi di lingkungan itu, atau jika kehidupan tiba di sana, ia dapat bertahan hidup?

Tidak ada jawaban yang jelas untuk pertanyaan-pertanyaan ini, oleh karena itu salah jika menganggap kelayakhunian sebagai pertanyaan ya/tidak. Sebaliknya, kita harus memikirkan kelayakhunian sebagai ukuran kesesuaian untuk jenis kehidupan tertentu.

Kebingungan ini tidak hanya ada di kalangan anggota masyarakat. Méndez mengatakan bahwa ada kurangnya konsensus di antara para ilmuwan tentang apa arti kelayakhunian juga. Ini “kata yang sarat muatan,” katanya, “karena dalam percakapan biasa kami, kelayakhunian berarti kelayakhunian manusia.” Tapi saat kita melihat planet lain, kita tidak hanya memikirkan manusia, tapi juga jenis lain hidup.

Sepanjang waktu para ahli astrobiologi bertanya-tanya tentang kelayakhunian planet ekstrasurya, ternyata di luar sana ada sekelompok orang lain yang telah memikirkan tentang kelayakhunian selama beberapa dekade: Ahli ekologi. Ahli ekologi berbicara tentang “kesesuaian habitat” lingkungan di Bumi ini – seperti, kesesuaian lingkungan tertentu untuk jenis kehidupan tertentu untuk berkembang. Itulah yang coba dicapai oleh komunitas astrobiologi dengan penelitian planet ekstrasurya.

Di awal penelitiannya tentang topik tersebut, Méndez menemukan karya ekologi ini, dia berkata: “Saya menyadari bahwa orang-orang di bidang astrobiologi coba lakukan – untuk mendefinisikan dan mengukur kelayakhunian – sudah dilakukan beberapa dekade yang lalu oleh ahli ekologi.”

Bagaimana dengan zona layak huni?

Masalahnya, kemudian, bukan tentang menentukan apakah sebuah planet ekstrasurya layak huni atau tidak, melainkan tentang menentukan fitur apa yang membuatnya cocok untuk jenis kehidupan.

Satu tempat yang relatif mudah untuk memulai adalah dengan persyaratan ketersediaan air cair. Air cair sangat penting untuk hampir semua bentuk kehidupan seperti yang kita kenal karena sifat pelarutnya. Banyak hal larut dalam air, artinya itu baik untuk mencampurkan sesuatu yang memungkinkan reaksi kimia. Ini juga memainkan peran penting dalam cara kerja enzim. Jadi, ketika para ilmuwan membayangkan persyaratan untuk sebuah planet ekstrasurya yang layak huni, ketersediaan air dalam bentuk cair ada di daftar teratas.

Inilah yang memberi kita gagasan tentang "zona layak huni". Ini adalah wilayah di sekitar bintang di mana diperkirakan sebuah planet akan berada pada suhu yang tepat untuk memiliki air cair di permukaannya. Jika kita menemukan sebuah Planet mirip bumi dalam zona layak huni bintang menurut alasannya, kami telah menemukan titik awal yang baik untuk mencari kehidupan.

Namun, berada di zona layak huni bukanlah segalanya dan akhir dari semua kelayakhunian. Itu hanya satu persyaratan dasar. Dan, kata Méndez, istilah tersebut telah menyebabkan "banyak kebingungan", karena sering kali para astronom akan mengatakan bahwa sebuah planet layak huni padahal yang mereka maksudkan berada di zona layak huni. Dia lebih suka istilah "berpotensi layak huni" untuk memperjelas bahwa ini jauh dari pertanyaan yang pasti.

Faktor kelayakhunian

Ok, jadi air cair adalah suatu keharusan. Apa lagi yang dibutuhkan sebuah planet untuk menampung kehidupan? Kami memiliki pemahaman yang kuat tentang itu berdasarkan bentuk kehidupan dari sini di Bumi. Ketika datang untuk menilai kelayakhunian exoplanet, ahli astrobiologi ingin mengetahui tentang faktor-faktor seperti planet massa dan jari-jari, serta suhu permukaan, tekanan, dan fraksi planet yang tercakup air.

Sulit untuk menentukan faktor-faktor ini untuk planet ekstrasurya mana pun. Untuk sebagian besar exoplanet yang ditemukan sekarang kita dapat mengetahui faktor-faktor seperti periode orbitnya, radius atau massanya, dan fluks bintangnya, yang merupakan jumlah radiasi yang mereka terima dari bintang induknya. Tapi untuk mengetahui suhu atau tekanan permukaannya, misalnya, kita perlu tahu tentang atmosfernya.

Untuk mengetahui alasannya, lihat tata surya kita sendiri. Venus memiliki suhu permukaan tertinggi di tata surya, meskipun jaraknya lebih jauh dari matahari daripada Merkurius. Itu karena Venus memiliki atmosfer yang sangat tebal yang memerangkap panas dan menaikkan suhu permukaan. Ahli astrobiologi alien yang melihat tata surya kita mungkin tidak tahu seberapa panas Venus karena tidak terlihat jelas dari kejauhan.

Pekerjaan masa depan yang dilakukan oleh teleskop seperti James Webb Space Telescope akan memungkinkan kita untuk mempelajari lebih lanjut atmosfer planet ekstrasurya, tetapi untuk saat ini, para ilmuwan harus memperkirakan suhu permukaan.

Jumlah permukaan yang tertutup air juga penting. Disebut pecahan samudra, ini penting karena sifat dinamis lautan membuat mereka hebat dalam mengangkut nutrisi ke seluruh planet untuk menjadikan tempat itu lebih ramah bagi kehidupan.

Saat ini kami tidak memiliki instrumen yang mampu mengukur fraksi samudra planet ekstrasurya. Namun, ada ide untuk teleskop masa depan yang dapat melihat bagaimana jumlah cahaya yang dipantulkan oleh planet ekstrasurya berubah saat ia berputar, yang dapat menunjukkan jumlah lautan yang menutupi permukaannya.

Terlepas dari semua kerumitan dalam menentukan faktor-faktor ini, Méndez berpendapat bahwa sains planet ekstrasurya berkembang sangat cepat sehingga kami dapat mengukurnya dalam dua puluh tahun ke depan. “Sepuluh tahun untuk pengukuran atmosfer dengan instrumen berbeda, kemudian sepuluh tahun untuk teleskop baru yang dapat melihat planet satu per satu dan mengukur fraksi lautan,” prediksinya.

Katalog exoplanet yang berpotensi layak huni

Mampu mempelajari exoplanet dengan detail seperti itu dalam beberapa dekade mendatang memang mengasyikkan, tetapi para ilmuwan juga ingin mempelajari exoplanet yang berpotensi layak huni sekarang. Oleh karena itu, kelompok Méndez mempertahankan Katalog Exoplanet Layak Huni, yang merupakan daftar semua exoplanet yang berpotensi layak huni yang ditemukan hingga saat ini.

Untuk dimasukkan dalam katalog, sebuah planet harus kira-kira seukuran Bumi dan mengorbit dalam zona layak huni bintangnya. Tetapi untuk mempertimbangkan banyak faktor yang belum dapat kita ketahui tentang planet ekstrasurya ini, ada dua kriteria berbeda untuk ukuran rata-rata Bumi. Katalog memiliki daftar konservatif, yang mencantumkan planet hingga 1,6 kali radius Bumi atau tiga kali massanya, dan daftar optimis, yang memiliki planet hingga 2,5 radius Bumi atau 10 kali lipatnya massa.

Itu karena saat kami mencari potensi kelayakhunian, kami mencari planet berbatu seperti Bumi, dan bukan planet gas. Exoplanet dengan kepadatan rendah, seperti raksasa gas, tidak baik untuk kehidupan karena mereka tidak dapat bertahan dengan baik nutrisi yang harus tersedia untuk kehidupan – alasan yang sama Anda tidak menemukan kehidupan di awan Bumi. Planet dengan ukuran kira-kira dua kali Bumi akan menjadi planet berbatu, tetapi planet yang lebih besar dari itu dapat berupa jenis yang disebut Neptunus mini atau katai gas, yang kemungkinan besar tidak mendukung kehidupan.

Dengan berakhir 5.000 planet ekstrasurya yang dikonfirmasi Anda mungkin membayangkan katalog akan mencantumkan ratusan kandidat kelayakhunian, tetapi kenyataannya, jumlahnya relatif sedikit – hanya 21 dalam daftar konservatif dan 38 lainnya dalam daftar optimis.

Singkatnya daftar ini mungkin sebagian karena banyak metode pendeteksian planet ekstrasurya yang lebih baik dalam menemukan planet ekstrasurya yang lebih besar daripada yang lebih kecil – secara umum, lebih mudah untuk menemukan sesuatu yang lebih besar – dan beberapa penelitian menunjukkan hal itu bisa jadi milyaran planet mirip Bumi di galaksi kita. Namun untuk saat ini, jumlah planet ekstrasurya yang dapat kami tunjukkan yang memenuhi kriteria paling dasar untuk potensi kelayakhunian masih rendah.

Di mana mencari kehidupan sekarang

Tentu saja, fakta hanya ada sedikit exoplanet yang berpotensi layak huni yang kita ketahui tidak berarti kita harus berhenti mencari kehidupan di tempat lain. Dalam beberapa hal, itu membuat penentuan target penelitian lebih mudah bila Anda memiliki sistem seperti TRAPPIST-1, yang diperkirakan menampung sebanyak empat exoplanet yang berpotensi layak huni dan yang akan menjadi target utama untuk karya sains mendatang dari Teleskop Luar Angkasa James Webb.

Semua diskusi tentang kelayakhunian ini menghidupkan gagasan bahwa jika ada kehidupan di tempat lain di alam semesta, setidaknya akan sebanding dengan kehidupan di Bumi ini. Ketika kita berbicara tentang kebutuhan air atau nutrisi tertentu, kita mendasarkannya pada kehidupan yang telah kita amati di planet kita. Kami berasumsi bahwa di tempat lain akan ada kehidupan seperti yang kita ketahui, tetapi tentu saja mungkin ada kehidupan dengan bentuk yang sama sekali berbeda di suatu tempat di luar sana.

Meskipun para ilmuwan mengakui kemungkinan ini, mereka cenderung tidak terlalu mempertimbangkan konsep tersebut karena secara praktis tidak berguna untuk penelitian. “Anda tidak akan mengenali kehidupan karena kami tidak mengetahuinya,” kata Méndez, jadi itu bukanlah sesuatu yang dapat kami cari.

Mencari kehidupan di tata surya kita sendiri

Beberapa peneliti berpendapat bahwa daripada mencari planet ekstrasurya, kita dapat melihat di tata surya kita sendiri untuk dunia yang berpotensi layak huni – tempat-tempat seperti bulan Saturnus Enceladus atau bulan Jupiter Europa. Meskipun mereka terlalu jauh dari matahari untuk memiliki air cair di permukaannya, keduanya dianggap memiliki lautan air asin cair di bawah kerak es.

Tapi Méndez tidak yakin lokasi ini adalah lokasi yang sangat menjanjikan untuk kehidupan karena kerak es tersebut. Kerak ini menghalangi akses ke atmosfer mana pun dan mencegah transfer energi dari permukaan, membuatnya kurang cocok untuk menopang kehidupan. “Itu lebih buruk daripada lautan dalam di planet kita. Ini jauh lebih buruk daripada apa pun di Bumi, ”katanya. "Saya tidak berpikir apa pun di luar kehidupan mikroba akan hidup di sana."

Bahkan menemukan kehidupan mikroba di luar Bumi akan sangat mengasyikkan, oleh karena itu tujuan misi seperti penjelajah Ketekunan untuk mencari bukti kehidupan purba di Mars. Tapi Mars tidak benar-benar ramah hari ini, meski bisa jadi pernah terjadi pada satu titik di masa lalunya. Studi kelayakhunian di lingkungan Mars tidak menjanjikan apa pun untuk bertahan hidup di sana hari ini: “Kami diperkirakan permukaan Mars seribu kali lebih buruk daripada gurun Atacama,” untuk menopang kehidupan, Méndez dikatakan.

Selanjutnya ke Mars

Terlepas dari keraguannya tentang kondisi Mars yang gersang, Méndez bersikap pragmatis tentang di mana kita dapat menemukan bukti kehidupan jika memang ada. “Jika saya harus bertaruh di mana kita dapat menemukan kehidupan, saya akan bertaruh di Mars,” katanya, “meskipun saya lebih menyukai planet ekstrasurya!” Itu karena masalah deteksi. Jika Anda ingin tahu bahwa sebuah planet tidak hanya berpotensi layak huni tetapi sebenarnya menampung kehidupan, Anda memerlukan bukti – dan bukti itu sangat sulit didapat dari jarak yang sangat jauh.

Dengan misi pengembalian sampel yang direncanakan ke Mars dalam beberapa dekade mendatang, perlombaan dimulai untuk membawa sebagian Mars kembali ke Bumi untuk dipelajari. Sampel ini adalah kesempatan terbaik kita untuk mendeteksi kehidupan tertentu. “Jawaban pasti akan datang jika Anda memiliki sampel di Bumi ini, karena Anda mencari kehidupan mikroba dalam jumlah yang sangat sedikit,” jelasnya.

Skenario penelitian impian adalah mengumpulkan sampel dari lingkungan di Mars yang dapat dihuni menurut standar Bumi, seperti sebuah akuifer. Jika kami menemukan bukti kehidupan di lingkungan seperti itu, itu akan bagus – kami akan menemukan bahwa planet kita bukan satu-satunya yang menampung kehidupan.

Tapi Méndez mengatakan bahwa tidak menemukan bukti kehidupan di lingkungan seperti itu akan sama menariknya. “Jika kita menemukan tempat yang layak huni menurut standar terestrial dan tidak ada kehidupan di sana, itu akan luar biasa dan menarik,” katanya. "Apa yang salah? Apa yang telah terjadi? Mengapa tidak ada kehidupan?” Mengingat bahwa kehidupan ada di berbagai macam lingkungan di Bumi, dan kita tahu bahwa Bumi dan Mars telah berbagi materi melalui tumbukan, sungguh aneh jika kehidupan hanya terbatas pada kita planet.

“Ini akan menjadi wahyu yang luar biasa untuk menemukan kehidupan, tetapi hasil negatifnya akan lebih besar lagi,” kata Méndez. “Tidak ada cara untuk salah di sini. Ini adalah situasi win-win. Jawabannya ada di Mars, di sana. Dan jawaban apa pun sangat mendalam.

Rekomendasi Editor

• Inilah mengapa para ilmuwan berpikir bahwa kehidupan mungkin berkembang pesat di 'planet neraka' Venus
• Para astronom melihat sebuah planet ekstrasurya menciptakan lengan spiral di sekitar bintangnya
• Pesawat ruang angkasa BepiColombo Eropa melakukan penerbangan Merkurius ketiganya hari ini
• Planet ekstrasurya ini bersuhu lebih dari 2.000 derajat Celcius, telah menguapkan logam di atmosfernya
• Pencarian bulan layak huni di tata surya sedang memanas