Dalam beberapa tahun terakhir, jumlah planet ekstra-matahari yang dikonfirmasi telah meningkat secara eksponensial. Pada saat penulisan artikel, total 3.777 exoplanet telah dikonfirmasi di 2.817 sistem bintang, dengan tambahan 2.737 kandidat menunggu konfirmasi. Terlebih lagi, jumlah planet terestrial (yaitu berbatu) telah meningkat terus, meningkatkan kemungkinan bahwa para astronom akan menemukan bukti kehidupan di luar Tata Surya kita.
Sayangnya, teknologinya belum ada untuk menjelajahi planet-planet ini secara langsung. Akibatnya, para ilmuwan terpaksa mencari apa yang dikenal sebagai "biosignatures", bahan kimia atau elemen yang terkait dengan keberadaan kehidupan masa lalu atau masa kini. Menurut sebuah studi baru oleh tim peneliti internasional, salah satu cara untuk mencari tanda tangan ini adalah dengan memeriksa bahan yang dikeluarkan dari permukaan planet ekstrasurya selama peristiwa dampak.
Studi ini - berjudul "Mencari biosignatures dalam ejecta dampak exoplanetary", diterbitkan dalam jurnal ilmiah Astrobiologi dan baru-baru ini muncul online. Itu dipimpin oleh Gianni Cataldi, seorang peneliti dari Pusat Astrobiologi Universitas Stockholm. Ia bergabung dengan para ilmuwan dari LESIA-Observatoire de Paris, Southwest Research Institute (SwRI), Royal Institute of Technology (KTH), dan Pusat Penelitian dan Teknologi Antariksa Eropa (ESA / ESTEC).
Seperti yang mereka tunjukkan dalam penelitian mereka, sebagian besar upaya untuk mengkarakterisasi biosfer exoplanet telah berfokus pada atmosfer planet. Ini terdiri dari mencari bukti gas yang terkait dengan kehidupan di Bumi - mis. karbon dioksida, nitrogen, dll - serta air. Seperti yang disampaikan Cataldi kepada Space Magazine melalui email:
“Kami tahu dari Bumi bahwa kehidupan dapat memiliki dampak yang kuat pada komposisi atmosfer. Sebagai contoh, semua oksigen di atmosfer kita berasal dari biologis. Juga, oksigen dan metana sangat keluar dari keseimbangan kimia karena keberadaan kehidupan. Saat ini, belum dimungkinkan untuk mempelajari komposisi atmosfer dari planet ekstrasurya yang mirip Bumi, namun pengukuran seperti itu diharapkan akan memungkinkan di masa mendatang. Dengan demikian, biosignatures atmosfer adalah cara yang paling menjanjikan untuk mencari kehidupan di luar bumi. ”
Namun, Cataldi dan rekan-rekannya mempertimbangkan kemungkinan mengkarakterisasi kelayakhunian planet dengan mencari tanda-tanda dampak dan memeriksa ejecta. Salah satu manfaat dari pendekatan ini adalah bahwa ejecta lolos dari benda dengan gravitasi lebih rendah, seperti planet dan bulan berbatu, dengan sangat mudah. Atmosfer tipe tubuh ini juga sangat sulit untuk dikarakterisasi, sehingga metode ini memungkinkan untuk penokohan yang tidak mungkin dilakukan.
Dan seperti yang ditunjukkan oleh Cataldi, itu juga akan melengkapi pendekatan atmosfer dalam beberapa cara:
“Pertama, semakin kecil planet ekstrasurya, semakin sulit untuk mempelajari suasananya. Sebaliknya, exoplanet yang lebih kecil menghasilkan ejecta yang keluar karena gravitasi permukaannya lebih rendah, membuat ejecta dari exoplanet yang lebih kecil lebih mudah dideteksi. Kedua, ketika berpikir tentang biosignatures dalam dampak ejecta, kami terutama memikirkan mineral tertentu. Ini karena kehidupan dapat memengaruhi mineralogi suatu planet baik secara tidak langsung (mis. Dengan mengubah komposisi atmosfer dan dengan demikian memungkinkan mineral baru terbentuk) atau secara langsung (dengan memproduksi mineral, mis. Kerangka). Karena itu dampak ejecta memungkinkan kita untuk mempelajari berbagai jenis biosignature, yang saling melengkapi dengan tanda tangan atmosfer. ”
Manfaat lain untuk metode ini adalah kenyataan bahwa ia mengambil keuntungan dari studi yang ada yang telah meneliti dampak tabrakan antara objek astronomi. Sebagai contoh, beberapa penelitian telah dilakukan yang telah mencoba untuk menempatkan kendala pada dampak raksasa yang diyakini telah membentuk sistem Bumi-Bulan 4,5 miliar tahun yang lalu (alias. Hipotesis Dampak Raksasa).
Sementara tabrakan raksasa seperti itu dianggap umum selama tahap akhir pembentukan planet terestrial (berlangsung selama sekitar 100 juta tahun), tim ini berfokus pada dampak benda asteroid atau komet, yang diyakini terjadi sepanjang masa kehidupan sebuah planet ekstrasurya. sistem. Mengandalkan studi ini, Cataldi dan rekan-rekannya mampu membuat model untuk ejecta exoplanet.
Seperti yang dijelaskan Cataldi, mereka menggunakan hasil dari literatur kawah dampak untuk memperkirakan jumlah ejecta yang dibuat. Untuk memperkirakan kekuatan sinyal cakram debu circumstellar yang dibuat oleh ejecta, mereka menggunakan hasil dari puing-puing disk (yaitu analog ekstrasurya dari literatur Sabuk Asteroid Utama Tata Surya). Pada akhirnya, hasilnya terbukti agak menarik:
“Kami menemukan bahwa benturan badan berdiameter 20 km menghasilkan debu yang cukup untuk dapat dideteksi dengan teleskop saat ini (sebagai perbandingan, ukuran penabrak yang membunuh dinosaurus 65 juta tahun lalu adalah sekitar 10 km). Namun, mempelajari komposisi debu yang dikeluarkan (mis. Mencari biosignatures) tidak dalam jangkauan teleskop saat ini. Dengan kata lain, dengan teleskop saat ini, kami dapat mengkonfirmasi keberadaan debu yang terlontar, tetapi tidak mempelajari komposisinya. ”
Singkatnya, mempelajari materi yang dikeluarkan dari exoplanet berada dalam jangkauan kami dan kemampuan untuk mempelajari komposisinya suatu hari nanti akan memungkinkan para astronom untuk dapat mengkarakterisasi geologi dari sebuah exoplanet - dan dengan demikian menempatkan kendala yang lebih akurat pada potensi kelayakhuniannya. Saat ini, para astronom dipaksa untuk membuat tebakan yang berpendidikan tentang komposisi planet berdasarkan ukuran dan massa yang tampak.
Sayangnya, penelitian yang lebih terperinci yang dapat menentukan keberadaan biosignatures dalam ejecta saat ini tidak memungkinkan, dan akan sangat sulit bahkan untuk teleskop generasi mendatang seperti James Webb Space Telescope (JWSB) atau Darwin. Sementara itu, studi ejecta dari exoplanet menyajikan beberapa kemungkinan yang sangat menarik ketika datang ke studi exoplanet dan karakterisasi. Seperti yang ditunjukkan oleh Cataldi:
“Dengan mempelajari ejecta dari peristiwa dampak, kita bisa belajar sesuatu tentang geologi dan kelayakhunian planet ekstrasurya dan berpotensi mendeteksi biosfer. Metode ini adalah satu-satunya cara saya tahu untuk mengakses bawah permukaan sebuah planet ekstrasurya. Dalam hal ini, dampaknya dapat dilihat sebagai percobaan pengeboran yang disediakan oleh alam. Studi kami menunjukkan bahwa debu yang dihasilkan dalam suatu peristiwa tumbukan pada prinsipnya dapat terdeteksi, dan teleskop masa depan mungkin dapat membatasi komposisi debu, dan karenanya komposisi planet ini. "
Dalam beberapa dekade mendatang, para astronom akan mempelajari planet-planet ekstra-surya dengan instrumen yang meningkatkan sensitivitas dan kekuatan dengan harapan menemukan indikasi kehidupan. Mengingat waktu, mencari biosignatures di puing-puing di sekitar exoplanet yang dibuat oleh dampak asteroid dapat dilakukan bersamaan dengan pencari biosignatures atmosfer.
Dengan kombinasi kedua metode ini, para ilmuwan akan dapat mengatakan dengan kepastian yang lebih besar bahwa planet-planet yang jauh tidak hanya mampu mendukung kehidupan, tetapi juga aktif melakukannya!
