Saat mencari planet ekstrasurya yang berpotensi dihuni, para ilmuwan dipaksa untuk mengambil pendekatan buah-gantung rendah. Karena Bumi adalah satu-satunya planet yang kita tahu yang mampu mendukung kehidupan, pencarian ini pada dasarnya bermula untuk mencari planet yang “mirip Bumi”. Tetapi bagaimana jika Bumi bukanlah meteran untuk kelayakhunian yang kita semua cenderung berpikir itu?
Itu adalah subjek dari ceramah utama yang baru-baru ini dibuat di Kongres Geokimia Goldschmidt, yang berlangsung dari 18-23 Agustus, di Barcelona, Spanyol. Di sini, tim peneliti yang didukung NASA menjelaskan bagaimana pemeriksaan apa yang masuk ke zona layak huni (HZ) menunjukkan bahwa beberapa exoplanet mungkin memiliki kondisi yang lebih baik bagi kehidupan untuk berkembang daripada Bumi sendiri.
Presentasi ini didasarkan pada sebuah studi berjudul "Zona Terbatas yang Dapat Dihuni untuk Kehidupan Kompleks", yang muncul dalam edisi Juni 2019 Jurnal Astrofisika. Studi ini dilakukan oleh para peneliti dari Caltech, Institut Goddard NASA untuk Studi Luar Angkasa, Institut Astrobiologi NASA, Program Postdoctoral NASA, Laboratorium Planet Virtual NExSS, Institut Ilmu Pengetahuan Ruang Marmer Biru, dan beberapa universitas.
Seperti yang mereka tunjukkan dalam penelitian mereka, HZ biasanya didefinisikan sebagai rentang jarak dari bintang induk di mana air cair dapat ada di permukaan. Namun, ini tidak memperhitungkan dinamika atmosfer yang diperlukan untuk memastikan stabilitas iklim - yang mencakup umpan balik silikat karbonat untuk mempertahankan suhu permukaan dalam kisaran tertentu.
Karena hanya metode tidak langsung yang tersedia untuk mengukur kondisi seperti apa pada exoplanet yang jauh, para astronom bergantung pada model-model canggih untuk iklim dan evolusi planet. Dalam rangka mempresentasikan sintesis mereka terhadap pendekatan ini selama kuliah utama, Dr. Stephanie Olson dari University of Chicago (rekan penulis studi ini) menggambarkan pencarian untuk mengidentifikasi lingkungan terbaik untuk kehidupan di planet ekstrasurya:
“Pencarian NASA untuk kehidupan di Semesta difokuskan pada apa yang disebut planet Habitable Zone, yang merupakan dunia yang memiliki potensi lautan air cair. Tetapi tidak semua lautan sama-sama ramah - dan beberapa lautan akan menjadi tempat yang lebih baik untuk hidup daripada yang lain karena pola sirkulasi global mereka.
“Pekerjaan kami bertujuan mengidentifikasi lautan exoplanet yang memiliki kapasitas terbesar untuk menjadi tuan rumah bagi kehidupan yang berlimpah dan aktif secara global. Kehidupan di lautan bumi bergantung pada upwelling (aliran ke atas) yang mengembalikan nutrisi dari kedalaman laut yang gelap ke bagian lautan yang diterangi matahari di mana kehidupan fotosintesis hidup. Lebih upwelling berarti lebih banyak pasokan nutrisi, yang berarti lebih banyak aktivitas biologis. Ini adalah kondisi yang perlu kita cari di exoplanet ”.
Demi studi mereka, Olsen dan rekan-rekannya memodelkan kondisi apa yang mungkin terjadi pada berbagai jenis exoplanet menggunakan perangkat lunak ROCKE-3D. Model sirkulasi umum (GCM) ini dikembangkan oleh Goddard Institute for Space Studies (GISS) NASA untuk mempelajari berbagai titik dalam sejarah Bumi dan planet-planet terestrial Tata Surya lainnya (seperti Merkurius, Venus, dan Mars).
Perangkat lunak ini juga dapat digunakan untuk mensimulasikan seperti apa iklim dan habitat lautan pada berbagai jenis planet ekstrasurya. Setelah memodelkan berbagai kemungkinan exoplanet (berdasarkan lebih dari 4000 yang telah ditemukan hingga saat ini), mereka dapat menentukan jenis exoplanet mana yang paling mungkin untuk mengembangkan dan mempertahankan biosfer yang berkembang.
Ini terdiri dari menggunakan model sirkulasi laut yang mengidentifikasi exoplanet mana yang memiliki upwelling paling efisien dan dengan demikian dapat mempertahankan lautan dengan kondisi yang ramah. Apa yang mereka temukan adalah bahwa planet-planet dengan kerapatan atmosfer yang lebih tinggi, laju rotasi yang lebih lambat, dan keberadaan benua semuanya menghasilkan tingkat upwelling yang lebih tinggi.
Hal utama yang dapat diambil dari hal ini adalah bahwa Bumi mungkin tidak dapat dihuni secara optimal, mengingat laju rotasi yang agak cepat. "Ini adalah kesimpulan yang mengejutkan," kata Dr. Olson, "ini menunjukkan kepada kita bahwa kondisi pada beberapa exoplanet dengan pola sirkulasi lautan yang menguntungkan bisa lebih cocok untuk mendukung kehidupan yang lebih berlimpah atau lebih aktif daripada kehidupan di Bumi."
Ini adalah semacam berita baik / situasi berita buruk. Di satu sisi, itu benar-benar menghancurkan ilusi bahwa Bumi adalah standar di mana planet ekstrasurya yang dapat dihuni lainnya dapat diukur. Di sisi lain, ini menunjukkan bahwa kehidupan mungkin lebih berlimpah di Alam Semesta kita daripada yang diindikasikan oleh perkiraan konservatif sebelumnya.
Tetapi seperti yang ditunjukkan Olsen, akan selalu ada jurang antara kehidupan dan apa yang dapat kita deteksi, karena keterbatasan dalam teknologi kita. Oleh karena itu penelitian ini penting karena mendorong para astronom untuk mengarahkan upaya mereka menuju subset dari planet ekstrasurya yang kemungkinan besar akan menyukai "biosfer besar yang aktif secara global di mana kehidupan akan lebih mudah untuk dideteksi - dan di mana non-deteksi akan paling berarti".
Ini akan dimungkinkan dalam dekade mendatang berkat penyebaran teleskop generasi mendatang seperti James Webb Space Telescope (JWST), yang diharapkan para astronom berperan penting dalam mengkarakterisasi atmosfer dan lingkungan permukaan planet ekstrasurya. Teleskop lain, yang masih berada di papan gambar, dapat melangkah lebih jauh - sebagian berkat penelitian seperti ini.
"Idealnya karya ini akan menginformasikan desain teleskop untuk memastikan bahwa misi di masa depan," kata Dr Olson, "seperti konsep LUVOIR atau HabEx teleskop yang diusulkan, memiliki kemampuan yang tepat; sekarang kita tahu apa yang harus dicari, jadi kita harus mulai mencari ”.
Ketika datang untuk mencari bukti kehidupan di luar Tata Surya kita (atau di dalamnya) mengetahui apa yang harus dicari mungkin bahkan lebih penting daripada memiliki alat paling canggih untuk melakukannya. Di tahun-tahun mendatang, para astronom akan mendapat manfaat dari teknologi mutakhir dan metode yang ditingkatkan, menggunakan segala yang kami pelajari sejauh ini untuk menemukan bukti kehidupan selain dari milik kami.
