Telah ditemukan eksoplanet dengan kandungan air untuk pertama kalinya!

Sebagian besar dari kita pasti pernah dipenuhi rasa ingin tahu tentang kehidupan lain selain di Bumi. Adakah kehidupan di planet-planet lain yang jauh? Bagaimana kita bisa menemukannya?

Hingga hari ini astronom sudah menemukan kira-kira 4000-an planet yang mengobit bintang-bintang lain, planet-planet ini disebut planet ekstrasolar atau eksoplanet. Pada umumnya, sebagian besar planet tersebut bukan tempat yang ramah untuk kehidupan, umumnya memiliki atmosfer yang eksotik hingga temperatur yang ekstrim. Akankah ada kehidupan di planet-planet tersebut? Astronom mulai menjawab pertanyaan ini dengan mendeteksi keberadaan elemen yang paling penting bagi keberadaan kehidupan seperti yang kita ketahui, yaitu air. Untuk pertama kalinya, beberapa hari silam ilmuwan mengumumkan penemuan eksoplanet dengan kandungan uap air di atmosfernya. Penemuan ini dipublikasikan melalui dua jurnal terpisah oleh Björn Benneke dan tim dari University of Montreal serta Angelo Tsiaras dan tim dari University College London. Penemuan ini amat penting karena untuk pertama kalinya ditemukan molekul uap air di atmosfer sebuah eksoplanet yang sangat jauh dari Bumi.

Planet tersebut dikenal sebagai Planet K2-18b. Planet K2-18b mengorbit sebuah bintang Katai Merah (Red Dwarf Star) yang terletak di konstelasi Leo, berjarak kira-kira 110 tahun cahaya dari Bumi. Bintang Katai Merah merupakan bintang yang berukuran lebih kecil dari Matahari. Bintang K2-18 atau EPIC 201912552 sendiri hanya memiliki massa 0,35 Massa Matahari dengan temperatur hanya 3.183$^\circ$ C. Terdapat 2 planet massif yang mengorbit bintang ini, yaitu K2-18b dan K2-18c.

Planet K2-18b ditemukan pada tahun 2015 oleh Kepler Space Telescope yang memang bertugas menemukan eksoplanet. Planet K2-18b tidak seperti planet apapun di Tata Surya kita, planet ini lebih besar dan lebih berat daripada Bumi namun lebih kecil daripada Neptunus, massanya kira-kira 8 hingga 9 kali massa Bumi dan radiusnya kira-kira 2,5 kali radius Bumi

Hujan di Planet K2-18b

Di tahun 2016 dan 2017, tim yang dipimpin oleh Benneke menggunakan Hubble Space Telescope meneliti atmosfer planet K2-18b ketika planet tersebut lewat di depan bintang induknya. Berdasarkan analisa spektrum dapat disimpulkan bahwa planet K2-18b memiliki atmosfer yang mengandung molekul uap air dan kemungkinan mendukung keberadaan air dalam fase cair sebagai syarat utama adanya kehidupan. Selain uap air, planet K2-18b juga diketahui mengandung hidrogen dan helium. Molekul lain seperti nitrogen dan methana juga kemungkinan ada namun belum dapat dideteksi.

Observasi menggunakan gabungan Hubble, Spitzer dan Kepler memberi petunjuk bahwa awan mungkin dapat terbentuk di ketinggian tertentu di atmosfer planet K2-18b. Selain itu, tim Benneke menyebutkan, di ketinggian tersebut bisa jadi terdapat tekanan dan temperatur yang tepat untuk memungkinkan keberadaan air dalam fase cair. Selanjutnya hal ini memungkinkan butiran air dapat terkondensasi dan turun sebagai hujan, kemudian di ketinggian tertentu di atmosfer, butiran hujan tersebut kembali mengembun, dan secara simultan membentuk siklus hidrologi. Kemungkinan terjadinya hujan air di planet inilah yang membuat penemuan ini sangat menarik di kalangan ilmuwan.

Jadi, Apakah laik huni?

Lebih dari tiga perempat planet yang ditemukan oleh Kepler Space Telescope digolongkan ke dalam dua kelas besar yaitu Super-Earth dan Mini-Neptune. Super-earth adalah planet yang berukuran hingga 2 kali ukuran Bumi dan mempunyai permukaan yang solid (bebatuan). Sementara Mini Neptune adalah planet dengan ukuran dua hingga empat kali ukuran Bumi dan memiliki selubung gas yang tebal yang tersusun atas Hidrogen dan Helium yang menutupi inti bebatuan.

Terjadi perdebatan di kalangan astronom mengenai klassifikasi planet K2-18b. Namun, mayoritas astronom sepakat bahwa ketimbang Super-earth, planet K2-18b lebih layak digolongkan ke dalam mini-Neptune. Meskipun diketahui berada dalam Habitable Zone/Zona Laik Huni yang memungkinkan sebuah planet mendukung keberadaan air dalam fase cair, namun belum diketahui apakah planet ini memiliki permukaan yang solid/bebatuan seperti Bumi dimana kehidupan dapat berevolusi. Karena sebagian besar astronom menggolongkan planet ini ke dalam Mini-neptune, hal ini sebenarnya secara signifikan mengurangi kemungkinan adanya kehidupan.

Sejatinya, uap air bukan hal yang langka di alam semesta. Namun menemukan air dalam fase cair membutuhkan tekanan dan temperatur yang tepat, ini yang membuat Bumi menjadi begituistimewa. Namun lagi-lagi, meskipun keberadaan uap air, bahkan keberadaan hujan adalah satu hal yang luar biasa, kehidupan yang kita ketahui membutuhkan permukaan planet yang solid seperti di Bumi untuk bisa berevolusi. Selain itu, planet K2-18b diketahui hanya berjarak rata-rata 0.15 AU dari bintang induknya. Planet ini memiliki periode revolusi selama 33 hari dan menerima intensitas cahaya 1.28 kali lebih banyak dari yang diterima Bumi. Temperatur ekuilibriumnya adalah -2$^\circ$ C, suhu berkisar antara -73$^\circ$ C hingga 47$^\circ$ C. Meskipun tergolong hangat, Planet K2-18b kemungkinan tidak terlalu ramah untuk kehidupan akibat ekspos radiasi yang tinggi karena aktivitas bintang induknya yang tinggi. Terlebih lagi, planet ini diketahui terkunci dalam gravitasi bintang induknya, sehingga satu sisi planet yang sama selalu menghadap Bintang induk yang mengakibatkan adanya senja abadi.

Jadi, untuk kehidupan seperti di Bumi, planet K2-18b sepertinya tidak memenuhi kriteria. Namun mungkin saja planet ini memiliki bentuk kehidupan yang tidak kita ketahui di atmosfernya. Siapa tahu?

Di masa depan, misi TESS (Transiting Extrasolar Survey Satellite) NASA diharapkan dapat mendeteksi ratusan super-earth ataupun mini-neptune lainnya. Generasi berikutnya dari teleskop ruang angkasa, seperti James Webb Space Telescope akan mampu mengidentifikasi karakteristik atmosfer eksoplanet dengan lebih detail, bahkan biosignature yang menjadi pertanda adanya kehidupan. Kita tunggu kejutan berikutnya!

Referensi:

• Benneke et al. Water vapor on the habitable-zone exoplanet K2-18b. arXiv:1909.04642. Posted September 10, 2019.
• Tsiaras et al. Water vapour in the atmosphere of the habitable-zone eight-Earth-mass planet K2-18 b. Nature Astronomy. Published online September 11, 2019. doi:10.1038/s41550-019-0878-9.