Sejauh yang kita tahu, kehidupan di luar bumi membutuhkan planet berbatu untuk hidup. Planet-planet yang paling awal mungkin penuh karbon, dengan bentuk kehidupan awal muncul di dunia dengan lapisan berlian di bawah keraknya dan batuan permukaan hitam pekat.
Sebuah studi baru-baru ini oleh Natalie Mashian dan Avi Loeb di Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian mengamati pembentukan planet di sekitar bintang miskin logam yang diperkuat karbon (CEMP). Bintang-bintang semacam ini kemungkinan terbentuk di alam semesta awal, tepat setelah generasi pertama bintang-bintang masif membakar bahan bakar nuklir mereka dan meledak sebagai supernova. Jika ada planet di sekitar bintang-bintang seperti itu, itu berarti bahwa kehidupan dapat muncul di alam semesta dalam beberapa ratus juta tahun dari Big Bang, 13, 8 miliar tahun yang lalu. Studi sebelumnya menunjukkan bahwa mungkin perlu waktu lebih lama; sistem planet ekstrasurya tertua yang ditemukan, Kepler 444, mengelilingi bintang yang berusia sekitar 11, 2 miliar tahun.
Unsur-unsur seperti besi dan silikon biasanya dianggap penting untuk membuat planet, karena mereka membentuk butiran debu di mana benda yang lebih besar dapat terbentuk melalui pertambahan gravitasi. Bahkan raksasa gas kaya hidrogen seperti Jupiter dimulai dari "benih" semacam itu. Namun, CEMP tidak memiliki banyak unsur berat seperti besi seperti Matahari kita, hanya seperseribu ribu yang mengatakan sesuatu karena Matahari hanya 0, 3 persen besi. Jadi jika CEMP terbentuk terutama dari awan gas dan debu karbon, oksigen, dan nitrogen, satu pertanyaan adalah apakah planet seperti Bumi, dengan permukaan padat, dapat terbentuk.
Mashian dan Loeb menyarankan bahwa planet-planet sebenarnya dapat berkembang dalam nebula seperti itu, dan karenanya di sekitar CEMP. Para astronom mungkin menemukan mereka dengan beberapa teleskop ruang angkasa terbaru dan instrumen masa depan, seperti James Webb Space Telescope, saat mereka datang online. "Metodenya sama [seperti untuk misi planet ekstrasurya sebelumnya], " kata Loeb Smithsonian.com. "Kamu akan mencari planet yang transit bintang mereka."
Dalam studi mereka Mashian dan Loeb memodelkan jarak dari CEMP yang akan terbentuk oleh planet-planet, dan seberapa besar kemungkinan mereka. Planet-planet semacam itu akan memiliki sedikit besi dan silikon, unsur-unsur yang membentuk sebagian besar Bumi. Sebaliknya mereka akan lebih kaya karbon. Mereka menemukan ukuran maksimum akan cenderung sekitar 4, 3 kali radius Bumi, sebuah planet karbon, kata penelitian itu, juga memungkinkan banyak molekul hidrokarbon terbentuk di permukaan, asalkan suhunya tidak terlalu tinggi. Dan setiap planet dengan massa kurang dari 10 kali Bumi akan menunjukkan banyak karbon monoksida dan metana di atmosfernya, kata penelitian itu.
Dalam nebula yang kaya akan unsur-unsur yang lebih ringan, ia menambahkan bahwa ada juga kemungkinan air, komponen kunci lain dari biosfer. "Bahkan dengan kadar oksigen yang rendah, hidrogen cenderung bergabung dengannya dan menghasilkan air, " katanya. Jadi, sebuah planet karbon mungkin memiliki air. Loeb mengatakan dalam sebuah pernyataan bahwa karena kehidupan itu sendiri berbasis karbon, itu menjadi pertanda baik bagi penampilan makhluk hidup.
CEMP sangat miskin dalam unsur-unsur yang lebih berat karena mereka dibangun dari sisa-sisa bintang pertama yang muncul di alam semesta - raksasa dengan ratusan kali massa matahari. Inti bintang masif itu seperti bawang. Unsur terberat yang diciptakan oleh fusi nuklir adalah menuju pusat - besi, magnesium dan silikon berada di lapisan terdalam, sementara karbon, oksigen dan beberapa helium dan hidrogen yang tersisa berada di luar. Loeb mengatakan banyak materi di lapisan dalam - elemen yang lebih berat - akan jatuh kembali ke lubang hitam yang terbentuk setelah bintang menjadi supernova. Sementara elemen yang lebih ringan akan dikeluarkan ke ruang angkasa untuk membentuk bintang-bintang baru. Bintang-bintang itu, terbentuk dari gas-gas yang tersisa dari yang pertama, akan miskin dalam logam seperti besi, tetapi kaya karbon - CEMPs.
Baru kemudian, ketika bintang-bintang yang kurang masif menua dan meledak sebagai supernova, logam yang lebih berat dapat keluar. Sebuah bintang di bawah 25 massa matahari akan runtuh menjadi bintang neutron atau berakhir sebagai bintang katai putih. Tidak seperti lubang hitam, bintang-bintang neutron dan kerdil putih tidak memiliki kecepatan lepas lebih cepat dari cahaya, sehingga ledakan supernova jauh lebih mungkin untuk menyebarkan besi dari inti bintang. Itulah sebabnya bintang-bintang seperti matahari memiliki zat besi sebanyak yang mereka miliki, dan mengapa Bumi memiliki unsur yang lebih berat.
Apakah planet seperti itu memiliki kehidupan atau tidak, masih merupakan pertanyaan terbuka. Studi itu sendiri lebih mementingkan pembentukan planet, yang merupakan langkah penting bagi kehidupan. "Mahasiswa pascasarjana saya [Mashian] konservatif, " gurau Loeb. Untuk melihat tanda-tanda kehidupan, kita perlu melihat atmosfer planet yang dimaksud. Sasarannya adalah tanda tangan oksigen, yang tidak ada cara untuk mengisinya, akan menghilang dari atmosfer planet ketika bereaksi dengan batuan permukaan. Di Bumi, oksigen dibuat oleh tanaman, yang mengambil karbon dioksida. Alien yang melihat atmosfer planet kita sendiri akan menyadari ada sesuatu yang terjadi.
Melihat atmosfer itu - dengan asumsi planet itu sendiri ditemukan - kemungkinan akan membutuhkan teleskop yang lebih kuat daripada yang tersedia sekarang. "[Teleskop Luar Angkasa James Webb] mungkin sedikit melakukannya untuk bintang-bintang terdekat, " katanya. "Tapi CEMP sepuluh kali lebih jauh."
