Ketika sampai pada masa-masa awal tata surya kita, Jupiter memiliki reputasi yang meragukan. Dalam beberapa hal, raksasa itu bertindak sebagai pelindung Bumi, gravitasinya meluncurkan puing berbahaya menjauh dari planet berbatu. Pada saat yang sama, Jupiter mungkin juga melemparkan material ke dalam, menabrak asteroid kaya hidrogen dan embrio planet, atau planetesimal, ke planet-planet terestrial muda yang penuh sesak.
Konten terkait
- Petir Jupiter Lebih Seperti Bumi Daripada Yang Kami Pikirkan
- Bagaimana Jupiter Muda Berperan Sebagai Pelindung dan Penghancur
Sekarang, para peneliti menyarankan bahwa dengan melakukan hal itu, Jupiter dan raksasa gas lainnya mungkin telah menyumbang sesuatu yang penting bagi dunia bebatuan: air.
Dunia yang paling masif mungkin telah menggembalakan puing-puing kaya air dari tata surya luar agar jatuh di dunia berbatu. Dan penelitian baru menunjukkan pengiriman cairan, bahan utama untuk kehidupan seperti yang kita tahu, mungkin bukan keberuntungan. Sebagai gantinya, semua sistem planet yang cukup beruntung untuk menjadi tuan rumah raksasa gas di pinggirannya secara otomatis harus memiliki materi yang kaya air jatuh di planet bagian dalam berbatu mereka.
Setelah gas raksasa sepenuhnya berkembang, puing-puing yang mereka lemparkan ke dalam bisa berbahaya. Tetapi selama fase kunci dari kelahiran mereka, mereka melemparkan bahan kaya hidrogen yang akhirnya terkunci di kerak bumi dan mantel, yang kemudian muncul untuk berikatan dengan oksigen dan menjadi air.
"Dalam proses pembentukan, mereka mengirim setumpuk besar planetesimal ini ke semua tempat, dan beberapa menabrak planet-planet terestrial, " kata Sean Raymond, seorang astronom yang mempelajari bagaimana planet-planet berevolusi di Universitas Bordeaux di Prancis dan penulis utama studi. diterbitkan dalam jurnal Icarus . Dengan memodelkan peran raksasa gas dalam tata surya awal, Raymond menemukan bahwa planet-planet raksasa dengan berbagai ukuran tak terhindarkan melemparkan bahan kaya air ke dalam sistem bagian dalam, di mana dunia berbatu berpotensi menahannya sebagai air cair di permukaannya.
Air, tentu saja, adalah unsur utama bagi evolusi kehidupan seperti yang kita kenal di Bumi. Jadi ketika datang untuk berburu dunia di luar tata surya, dunia berbatu yang mampu menampung cairan berharga dianggap sebagai tempat berburu terbaik untuk kehidupan di luar bumi. Sejak 1980-an, para peneliti telah berjuang untuk menentukan bagaimana air tiba di Bumi. Saat ini, asteroid kaya karbon adalah tersangka utama.
Di tata surya muda, tabrakan sering terjadi dan orbit saling bersilangan, dan asteroid awal masih mudah terpengaruh oleh pertemuan dekat dengan planet lain, yang gravitasinya melemparkannya ke dunia berbatu. "Saya pikir itu adalah cerita yang sangat menarik, dan satu yang mendasar jika Anda mencoba memahami bagaimana Anda membuat planet yang layak huni, "kata astrokimiawan Conel Alexander, yang mempelajari meteorit primitif dari asteroid itu.
Sekitar 4, 5 miliar tahun yang lalu, awan gas yang tersisa dari pembentukan matahari melahirkan planet-planet. Gas itu menggantung selama jutaan tahun, memengaruhi gerakan planet-planet dan komponen-komponennya yang kaya batuan. Naiknya suhu berarti bahwa hidrogen, blok bangunan untuk air, terperangkap dalam es di daerah yang lebih dingin dari tata surya, jauh dari jangkauan Bumi.
Tampaknya planet kita ditakdirkan untuk menjadi gurun yang kering dan tandus. Jadi apa yang terjadi?
'Konsep yang sangat sederhana'
Dalam beberapa tahun terakhir, model tata surya kita telah menunjukkan bahwa raksasa gas kemungkinan besar mengalami tarian rumit sebelum berakhir di tempat mereka saat ini. Neptunus dan Uranus mungkin terbentuk lebih dekat ke matahari daripada sekarang. Akhirnya, mereka pindah ke luar, bertukar tempat di sepanjang jalan. Dikenal sebagai model Nice, proses ini diperkirakan telah memicu Late Heavy Bombardment, lonjakan dampak sedingin es sekitar 600 juta tahun setelah tata surya terbentuk.
Saturnus dan Yupiter mungkin telah mengalami perjalanan yang bahkan lebih mengerikan, membajak sabuk asteroid muda dalam perjalanan mereka ke tata surya bagian dalam sebelum berbalik arah dan kembali ke luar. Sepanjang jalan, mereka juga mengirim asteroid menabrak Bumi. Ini dikenal sebagai model Grand Tack, yang Raymond bantu formulasikan pada 2008.
Sekitar waktu itu, Raymond pertama kali tertarik dengan bagaimana Jupiter dapat membentuk pengiriman air di tata surya awal. Tapi pemodelannya terhalang oleh masalah pemrograman kecil yang sepertinya tidak bisa dia goyangkan. Butuh kedatangan peneliti pasca-doktoral Andre Izidoro, hampir satu dekade kemudian, untuk menyelesaikan masalah tersebut.
"Izidoro menemukan serangga yang kudapat selama bertahun-tahun dalam setengah jam, " kata Raymond sedih. "Saya sangat senang dia menemukannya sehingga kami benar-benar dapat melakukan proyek."
Di bawah model baru, ketika raksasa gas tumbuh lebih besar, memakan lebih banyak material, gravitasi yang meningkat membuat kestabilan protoplanet terdekat. Hambatan gas nebula yang masih ada mempengaruhi bagaimana puing-puing bergerak melalui tata surya, mengirimkan sebagian dari mereka ke dalam menuju tata surya bagian dalam. Beberapa bahan itu terperangkap di sabuk asteroid, mengisinya dengan asteroid kaya karbon yang kandungan airnya sangat mirip dengan asteroid Bumi.
Awalnya, kata Raymond, asteroid kaya karbon tersebar di wilayah yang membentang dari 5 hingga 20 kali jarak Bumi-matahari. "Itu pasti menutupi seluruh tata surya, " katanya.
Tetapi Alexander, yang mempelajari asteroid kaya karbon, mencurigai bahwa wilayah itu lebih kecil, dengan sebagian besar tersangka terbentuk tepat di luar orbit Yupiter. Meski begitu, dia berpikir model Raymond melakukan pekerjaan yang baik untuk menjelaskan bagaimana materi kaya air dikirim ke Bumi, menyebut hipotesis itu "sangat masuk akal."
"Ini adalah cara terbaik untuk mendapatkan volatil ini ke wilayah pembentuk planet terestrial, " kata Alexander.
Model meninggalkan beberapa pertanyaan menggantung, seperti mengapa begitu sedikit kekayaan massa tata surya awal hadir hari ini. "Itu bagian penting yang perlu dihubungkan, " Raymond mengakui.
Meski begitu, ia mengatakan model itu membantu mengisi beberapa celah, termasuk mengapa air Bumi lebih cocok dengan komposisi asteroid sabuk luar daripada asteroid kering sabuk bagian dalam.
"Ini konsekuensi sederhana dari pertumbuhan Jupiter dan Saturnus, " katanya.
Berburu dunia yang kaya air
Sebelum model Raymond, para peneliti mengira itu adalah tarian luar biasa dari planet-planet luar yang mengirim air ke tata surya bagian dalam dan menjaga Bumi dari masa depan yang kering. Jika itu benar, itu akan menjadi berita buruk bagi dunia lain, di mana raksasa gas mungkin tetap menjadi wallflower yang tidak pernah bergerak jauh dari tempat mereka mulai.
Model baru menunjukkan bahwa setiap raksasa gas akan mengirim bahan basah melemparkan ke dalam sebagai konsekuensi dari formasi mereka. Sementara dunia raksasa seukuran Jupiter adalah yang paling efektif, Raymond menemukan bahwa setiap raksasa gas ukuran dapat memicu pertumbuhan. Itu kabar baik bagi para peneliti yang berburu planet berair di luar tata surya kita.
Di tata surya kita sendiri, model menunjukkan bahwa es dari tata surya luar turun ke bumi dalam tiga gelombang. Yang pertama datang ketika Jupiter membengkak. Yang kedua dipicu selama pembentukan Saturnus. Dan yang ketiga akan terjadi ketika Uranus dan Neptunus bermigrasi ke dalam sebelum dihadang oleh dua lainnya dan dikirim kembali ke pinggiran tata surya.
"Saya pikir hal yang paling keren adalah bahwa hal itu pada dasarnya menyiratkan untuk setiap sistem exo-solar di mana Anda memiliki planet raksasa dan planet terestrial, planet-planet raksasa itu akan mengirim air ke dalam ke planet terestrial, " kata David O'Brien, seorang peneliti di Planet Institut Sains yang mempelajari pembentukan planet dan evolusi tata surya awal. "Itu membuka banyak kemungkinan untuk studi planet layak huni."
Sayangnya, sejauh ini kami tidak memiliki banyak sistem serupa untuk dibandingkan. Sebagian besar planet yang diketahui telah diidentifikasi dengan misi Kepler NASA, yang O'Brien katakan paling sensitif terhadap planet dengan orbit yang lebih kecil dari Bumi dan memiliki kesulitan mendeteksi raksasa gas di sistem luar. Planet berbatu kecil juga lebih sulit untuk diamati. Itu tidak berarti mereka tidak ada di sana — itu hanya berarti kita belum melihatnya.
Tetapi jika sistem seperti itu ada, penelitian Raymond menunjukkan bahwa dunia berbatu harus kaya dengan apa yang kita anggap cairan kehidupan. "Jika ada planet terestrial dan planet raksasa, planet raksasa itu mungkin memberi air pada planet terestrial, " kata O'Brien.
