Komet dan Samudera, Sebuah Benang Merah

Bumi adalah sebuah keajaiban semesta. Pada masa awal tata surya, Matahari berada dalam fase T–Tauri yang dramatis sehingga membuat senyawa–senyawa gampang menguap seperti air, hidrogen, helium, metana, amoniak, nitrogen, karbon monoksida dan karbondioksida terusir dari permukaan planet–planet terestrial bersama sisa gas dan debu yang membentuk tata surya. Fase T–Tauri menyebabkan Matahari meradiasikan angin Matahari jauh lebih intens dan melepaskan panas dengan intensitas lebih besar, sehingga pada orbit Bumi saja suhunya diestimasikan sebesar 2.000° Celcius atau 100 kali lebih panas dibanding sekarang.

Maka menjadi sebuah pertanyaan besar, mengapa kini Bumi demikian berlimpah dengan air? Sebab ganasnya lingkungan tata surya purba pada saat Matahari menjalani fase T–Tauri hanya akan menyisakan senyawa–senyawa silikat saja di Bumi. Sementara air terusir jauh–jauh sampai ke jarak 600 hingga 750 juta km dari Matahari. Dan dibandingkan planet–planet terestrial tetangganya, hanya di Bumi air berada dalam wujud cair dan berlimpah. Sangat berbeda dengan Mars, yang hanya bisa dijumpai adanya jejak–jejak aliran air purba di permukaannya dengan siklus pembasahan sekitar setengah hingga sejuta tahun sekali. Pun demikian Merkurius, dimana air bahkan hanya bisa dijumpai pada kawasan sangat terbatas di kedua kutubnya sebagai bekuan abadi (permafrost).

Darimana air di Bumi berasal menjadi pertanyaan besar yang terus menggayuti benak astronomi. Air diketahui tersedia berlimpah di kawasan pinggiran tata surya, tersimpan sebagai bekuan (es) pada kometisimal–kometisimal yang menghuni awan komet Opik–Oort maupun sabuk Kuiper–Edgeworth. Satu–satunya mekanisme yang memungkinkan mengangkut air dari kawasan ini ke bagian dalam tata surya, khususnya ke planet–planet terestrial dan lebih khusus lagi ke Bumi hanyalah tumbukan benda langit. Dalam hal ini adalah tumbukan komet dengan Bumi. Meski tumbukan komet selalu diikuti pelepasan energi sangat besar yang ditandai munculnya bola api tumbukan bersuhu sangat tinggi, namun distribusi suhunya tidaklah homogen sehingga hanya sebagian kecil saja air dalam komet yang terurai menjadi hidrogen dan oksigen. Sisanya tetap berupa air meski dalam wujud uap. Jejak kawah di Bulan menyajikan bukti telanjang bahwa Bumi purba pernah mengalami periode paling riuh dalam tumbukan dengan komet, yang dikenal sebagai Periode Hantaman Besar. Hantaman Besar berlangsung 4,2–3,8 milyar tahun silam, dengan jumlah tumbukan komet per satuan waktu adalah sangat besar hingga sejuta kali lipat dari nilai sekarang.

Inti komet Hartley 2 dari jarak 700 km. Sumber : NASA, 2010

Namun komet dari mana yang berperan mengguyurkan air ke Bumi? Kini teka–teki itu mulai sedikit terkuak seiring publikasi hasil observasi terhadap komet Hartley 2 oleh para astronom Eropa yang bersenjatakan teleskop landas bumi Herschel. Komet yang melintas di dekat Bumi pada November 2010 lalu ternyata memiliki sidik jari nyaris identik dengan air di Bumi.

Berbeda dengan observasi in–situ seperti yang dilakukan NASA lewat misi EPOXI (Extrasolar Planet Observation and Deep Impact Extended Investigation) yang bertulangpunggungkan wahana antariksa veteran Deep Impact, observasi Herschel lebih menekankan pada komposisi air khususnya rasio air berat terhadap air ringan (air normal) dalam coma Hartley 2. Air berat merupakan istilah populer bagi D2O, yakni molekul identik air yang atom–atom hidrogennya digantikan oleh atom deuterium, yakni atom hidrogen yang inti atomnya berupa 1 proton + 1 neutron. Sementara air ringan adalah air biasa atau H2O. Rasio antara air berat terhadap air ringan, atau lebih spesifik lagi antara atom deuterium terhadap atom hidrogen, merupakan sidik jari bagi air.

Air di Bumi mengandung 1.558 atom deuterium dalam setiap 10 juta atom hidrogen. Sidik jari ini sangat berbeda dibandingkan air pada enam komet yang telah diobservasi sebelumnya dan diyakini berasal dari awan komet Opik–Oort, salah satunya komet Halley. Air pada komet–komet tersebut mengandung atom deuterium lebih besar yakni 2.960 atom deuterium per 10 juta atom hidrogen. Angka ini nyaris dua kali lipat sidik jari air di Bumi, sehingga jelas air di Bumi tidak berasal dari kometisimal–kometisimal awan komet Opik–Oort.

Yang mengejutkan, justru sidik jari air di meteorit karbon kondritik yang lebih mendekati sidik jari air di Bumi, yakni dengan komposisi sekitar 1.400 atom deuterium dalam setiap 10 juta atom hidrogen. Namun meteorit tipe ini merupakan pecahan asteroid, khususnya asteroid kelas M yang terletak di Sabuk Asteroid Utama. Asteroid M terdistribusi pada jarak antara 300 hingga 600 juta km dari Matahari dengan konsentrasi terbanyak pada jarak sekitar 450 juta km. Meskipun air pada masa tata surya purba, khususnya saat Matahari menjalani fase T–Tauri, berada pada jarak antara 600 hingga 750 juta km dari Matahari sehingga sebagian populasi asteroid M tercakup didalamnya, namun jumlahnya cukup kecil sehingga tidak memungkinkan mencukupi suplai air ke Bumi.

Sidik jari air di komet Hartley 2 berdasarkan observasi teleskop landas bumi Herschel. Sumber : Space.com, 2011

Observasi teleskop landas bumi Herschel dengan memanfaatkan instrumen Heterodyne Instrument for the Far Infrared menyajikan fakta : air di komet Hartley 2 mengandung 1.610 atom deuterium per 10 juta atom hidrogen. Sidik jari ini nyaris identik dengan sidik jari air di Bumi. Dan dengan fakta bahwa komet Hartley 2 berasal dari kometisimal sabuk Kuiper–Edgeworth, maka untuk sementara dapat disimpulkan bahwa air di Bumi memang datang dari kawasan ini. Inilah benang merah itu.

Dengan data terbaru ini maka kita mampu merekonstruksikan datangnya air ke Bumi dengan sedikit lebih baik. Peristiwa tersebut terjadi pada saat Periode Hantaman Besar, yang disebabkan oleh migrasi planet–planet gas. Saturnus, Uranus dan Neptunus purba bergerak lebih menjauh terhadap Matahari dibanding lokasi pembentukannya, sementara Jupiter purba justru sebaliknya yakni lebih mendekat ke Matahari. Migrasi ini menyebabkan planetisimal–planetisimal mini yang berada di antaranya dipaksa hengkang dari lokasi pembentukannya. Sebagian dihentakkan keluar menjauhi Matahari hingga menyusun sabuk Kuiper–Edgeworth. Namun sebagian lainnya dipaksa melesat menuju kawasan tata surya bagian dalam sehingga menghujani planet–planet terestrial.

Pada periode ini, Bumi diperkirakan menerima sedikitnya 70 trilyun ton air, yang memungkinkan untuk menciptakan samudera pertama. Planet–planet terestrial lainnya pun mengalami hal serupa. Hanya saja baik Mars, Venus maupun Merkurius tidaklah seberuntung Bumi sehingga air tak dapat bertahan lama di permukaan planet–planet tersebut.

Ditulis oleh

Muh. Ma'rufin Sudibyo

Muh. Ma'rufin Sudibyo

Orang biasa saja yang suka menatap bintang dan terus berusaha mencoba menjadi komunikator sains. Saat ini aktif di Badan Hisab dan Rukyat Nasional Kementerian Agama Republik Indonesia. Juga aktif berkecimpung dalam Lembaga Falakiyah dan ketua tim ahli Badan Hisab dan Rukyat Daerah (BHRD) Kebumen, Jawa Tengah. Aktif pula di Lembaga Pengkajian dan Pengembangan Ilmu Falak Rukyatul Hilal Indonesia (LP2IF RHI), klub astronomi Jogja Astro Club dan konsorsium International Crescent Observations Project (ICOP). Juga sedang menjalankan tugas sebagai Badan Pengelola Geopark Nasional Karangsambung-Karangbolong dan Komite Tanggap Bencana Alam Kebumen.

26 thoughts on “Komet dan Samudera, Sebuah Benang Merah

  1. Teori yang nggak masuk akal! cenderung terlalu “dipaksakan” seolah2 semua yang ada di bumi ini adalah alien alias berasal dari other space, termasuk kehidupannya yang “katanya” juga dibawa oleh meteorit, kalo air dibumi ini juga berasal dari komet, terus mau berapa banyak komet yang menumbuk bumi sehingga ada begitu banyak air dibumi ini, terus kalo air aja diperkirakan terlepas pada masa awal pembentukan tata surya, bagaimana dengan atmosfir yang lebih ringan, apa atmosfir juga adalah “alien”?

    1. Seperti ditulis di atas, pada masa awal tata surya (antara 4,5 hingga 3,8 milyar tahun silam) lingkungan Bumi terlalu panas, dengan estimasi suhu (berdasar variabel proxy yg masih tersisa) sampai 2.000 derajat Celcius alias sepanas besir cair. Silahkan dipraktikkan sendiri, jika kita memanaskan lingkungan sampai suhu setinggi ini apa molekul2 volatil seperti air dkk masih bertahan apa tidak, pun demikian dengan gas2 penyusun atmosfer. Sebab pada suhu setinggi itu kecepatan rata2 molekul2 tersebut telah melampaui kecepatan lepas dari lingkungn gravitasi Bumi.

      Kalo mengambil Venus sebagai analogi, suhu atmosfer Venus itu tidak sampai 500 derajat Celcius sehingga wajar saja kecepatan rata2 molekul2 gasnya tidak melampaui kecepatan lepas dari gravitasi Venus.

      Jadi wajar saja kalo kemudian air dan senyawa2 ringan di Bumi (termasuk gas2 penyusun atmosfer) kemudian dipikirkan bukan berasal dari Bumi itu sendiri sejak awal pembentukan tata surya, melainkan berasal dari luar Bumi. Dan kawasan yang memungkinkan air serta gas2 tersebut ada adalah kawasan sumber2 komet.

    2. Sebagai tambahan, total massa komet yang masuk ke Bumi selama periode Hantaman Besar diperhitungkan mencapai 280 trilyun ton atau rata-rata 700 ribu ton/tahun. Dan 70 trilyun ton diantaranya berupa air dalam bentuk uap air. Selepas periode hantaman besar, tatkala Bumi semakin mendingin, terjadilah kondensasi yang menciptakan hujan abadi yang membentuk samudera pertama. 70 trilyun ton air itu setara dengan massa air samudera pada saat ini.

    3. Apakah pada waktu terjadi tumbukan itu “kondisi” bumi masih panas? kalau memang masih panas berarti seharusnya airnya langsung menguap dan hilang seperti kondisi sebelumnya, terus dengan adanya banyak tumbukan tersebut harusnya di bumi ini terdapat banyak “jejak” berupa kawah meteorit seperti di teluk yucatan meksiko, dan dengan masa komet yang demikian besarnya kawah meteorit ini harusnya jauh lebih besar dari pada di yukatan, yang mau saya tanyakan adakah jejak tersebut?

      1. Betul, saat itu Bumi masih panas dan benar, air yang masuk ke Bumi kemudian langsung menguap. Namun perlu dicatat, meskipun dalam bentuk uap, air itu tetap ada di lingkungan Bumi (maksudnya di atmosfer purbanya) akibat tersekap gravitasi Bumi. Baru setelah Bumi mendingin, kondensasi uap air pun terjadilah dan diikuti dengan curah hujan global yang berlangsung selama ratusan ribu tahun, membentuk samudera pertama sekaligus mengikis habis kandungan CO2 dari atmosfer. Mekanisme ini hanya mungkin terjadi setelah Matahari melewati fase T-Tauri-nya, sebab jika masih dalam fase tersebut maka uap air Bumi purba akan kembali lepas ke angkasa akibat hembusan kuat angin Matahari.

        Sisa-sisa tumbukan? Harus diingat, sejak 300 juta tahun silam massa kerak Bumi terbelah ke dalam lempeng tektoniknya yang disertai dengan bekerjanya gaya endogen dan eksogen sekaligus, yang mengubah dramatis wajah Bumi masa kini dibanding purbanya. Bukti tumbukan hanya bisa dilacak dari anomali di singkapan Baberton (Australia) dan Afrika. Peristiwa tersebut justru terekam baik di permukaan Bulan (yang tak pernah mengalami erosi sejak pembentukannya), dalam terbentuknya cekungan2 raksasa yang dikenal sebagai maria

  2. ane setuju ma ente gan…
    menurut ane ga masuk akal juga ko air bisa datang dari komet..? kenapa tidak dari pencairan es saja..bukannya bumi pernah mengalami masa jaman es.

    1. Kalo air berasal dari pencairan es, terus esnya berasal dari mana? Mampukah es bertahan membeku tanpa meleleh (apalagi menguap) dalam lingkungan bersuhu 2.000 derajat Celcius seperti terjadi pada masa awal tata surya?

  3. Eh tolong yg di atas saya, klo ga tau apa2 jangan asal berargumen! *Emosi* -,-

    Oh ya, knp planet teresial selain Bumi “gagal” mempertahankan air di permukaannya?

    Terus knp planet gas pada masa hantaman besar bisa menjauh dari Matahari?

    Makasih 🙂

    1. Macem2 faktornya. Merkurius misalnya, suhu permukaannya terlalu tinggi dan posisinya terlalu dekat dengan Matahari sehingga air di sana pasca hantaman besar berada dalam wujud uap dan kemudian terusir oleh hembusan angin Matahari yang intensif. Hembusan angin Matahari pula yang mengukir permukaan Merkurius shgg memadat. Namun khusus di kutub2nya, ada kawasan yang bersuhu di bawah 0 derajat Celcius sehingga memungkinkan air berada di sana, khususnya dalam bentuk es. Citra radar Arecibo, disusul citra Messenger, memang memastikan adanya air tersebut. Sementara Venus, masih misterius, namun diduga juga akibat suhunya yang tinggi dan ketiadaan magnetosfer sehingga setiap hantaman badai Matahari akan membuat suhu permukaan Venus melonjak melewati titik didih air. Pada Mars, air sebenarnya sempat menggenang menjadi samudera atau danau, lengkap dengan aliran sungainya, seperti diperlihatkan robot rover kembar & data2 dari satelit Mars Global Surveyor, Mars Odyssey serta Mars Reconaissance Orbiter. Namun ukuran Mars terlalu kecil dan magnetosfernya sgt lemah sehingga tak mampu menahan hembusan angin Matahari. Diperkirakan air hanya menggenang selama setengah hingga sejuta tahun untuk kemudian lenyap ke angkasa sedikit demi sedikit akibat hembusan angin Matahari. Proses ini berulang setiap (rata2) 30 juta tahun sekali sebagai siklus pembasahan Mars

    2. Planet gas menjauh dari Matahari, khususnya Saturnus, Uranus dan Neptunus, karena adanya mekanisme lontaran gravitasi (gravity assist) dg milyaran atau trilyunan kometisimal/planetisimal yang berada di sekitarnya & tersebar secara acak. Akibat transfer momentum oleh mekanisme tersebut, maka kometisimal/planetisimal mengalami migrasi kedalam (mendekati Matahari) dan inilah yang menciptakan guyuran komet2 dalam periode hantaman besar. Sebagai imbasnya, planet2 tersebut mengalami migrasi keluar (menjauhi Matahari). Sebagai implikasi lanjutannya, planet2 ini memaksa kometisimal2 yang masih tersisa disekitarnya untuk mengorganisir diri ke dalam sabuk Kuiper-Edgeworth dana wan komet Opik-Oort.

  4. gigih, semua itu baru sebatas teori! dari mana ente tau kalo jagat raya ini berasal dari dentuman besar? apa teori itu pasti bener? terus yang katanya planet batuan seperti bumi ini berasal dari giant gas kayak jupiter, yang sebagian massanya “diambil oleh matahari”, lha bukanya ada exoplanet yang mirip jupiter tapi sangat dekat dengan bintangnya! saya bukanya emosi, tapi malah mau ketawa baca “teori aneh” diatas

    1. Harap dipahami, yang disebut teori dalam ilmu pengetahuan adalah anggapan yang telah menemukan buktinya. Dan bukti tersebut obyektif, artinya tidak hanya satu melainkan beragam dan saling melengkapi. Dan pembuktian anggapan tersebut dilakukan secara independen antara satu pembuktian dengan yang lainnya, bukan karena kongkalikong.

      Kalo tak ada bukti, statusnya bukan teori, melainkan anggapan atau hipotesis.

      Apa teori pasti bener? Ya, secara relatif. Karena ada buktinya. Jika kemudian ditemukan bukti yang tidak sejalan dengan teori tersebut, bukan berati teorinya salah, namun bukti baru tersebut menunjukkan skup teori itu terbatas. Sehingga dibutuhkan teori baru yang mencakup teori lama tadi didalamnya sebagai penjelasan yang lebih universal

      1. Mohon dipahami yang namanya teori dalam dunia sains itu tidak harus selalu ada bukti, contohnya “postulat” yang menyatakan bahwa tidak ada yang lebih cepat dari cahaya dialam ini, terus tentang air di komet itu juga baru hasil observasi menggunakan teknik spektrofotometri, belum ada bukti kongkrit bahwa pada komet tersebut komposisinya benar seperti klaim para “ahli’, maka saya tetap tidak sependapat bahwa air dibumi ini adalah :alien”

        1. Soal teori dalam sains bagaimana, silahkan liat di http://id.wikipedia.org/wiki/Teori. Atau di versi Inggrisnya yang menyertakan penjelasan scientific theory.

          Spektrofotometri merupakan observasi tak langsung, namun hasilnya sahih dan telah menjadi teknik standar dalam astronomi untuk menelaah kandungan unsur / senyawa di benda2 yang jauh dari Bumi. Sama lah dengan kita yang awam, untuk mengetahui hujan atau tidak di luar rumah salah satunya bisa dengan mendengarkan pola rintik2 air yang jatuh di atap bukan? Tak harus berhujan-hujan & membasahi diri dengan air untuk membuktikannya. Spektroskopi pada dasarnya begitu.

    2. Nah kalo planet batuan disebut berasal dari planet seukuran Jupiter yang terkupas keraknya, ini masih hipotesis. Belum ada bukti yang mendukungnya, khususnya bukti-bukti berbeda yang saling menunjang secara komprehensif.

      Exoplanet seukuran Jupiter yang sangat dekat dengan bintangnya ada banyak, namun super-Bumi atau exoplanet seukuran Bumi yang sangat dekat dengan bintangnya pun tak kalah banyaknya. Smp saat ini banyak hipotesis yang beredar soal itu, namun belum meningkat statusnya menjadi teori yang tepercaya, karena ya sekali lagi tak ada bukti pendukung untuk itu.

      Beda kasusnya dengan dentuman besar, ada banyak sekali bukti2 independen yang saling mendukung. Mulai dari spektrum gelombang mikro yang melimpah, rasio Hidrogen vs Helium, pengukuran independen suhu debu antarbintang dsb. Bukti2 tersebut pun merentang zaman, ada yg nongol tatkala astronomi radio masih primitif, ada pula yang didapat di era paling kontemporer

  5. alhamdulillah akhirnya aq menemukan jawaban atas apa yang selama ini aq cari perrtanyaan dari mana asalnya air ya……….
    Tolong dong yang komen di atas yg asal berargumen, hargai dong yg sudah mencari jawaban munculnya alam semesta, bukanya Allah menciptakan untuk berfikir dr apa yg Dia ciptakan, manusia hanya berusaha, perkara logika gk logika itu bukan urusan qt, yg jelas qt uda brupaya untuk menunjukkan kebesaranNya, justru dengan demikian qt kudunya malah lebih yakin bahwa Allah Itu MAHA BESAR…………..

    1. Sifat dasar ilmu pengetahuan itu skeptis, jadi apapun yang dikatakan telah ditemukan haruslah dicurigai terlebih dahulu, sebelum ditemukan bukti yang memperkuatnya. Jadi ya pertanyaan2 seperti itu masih wajar saja koq

      1. Iya saya setuju mas, dalam dunia sains tidak ada yang pasti semua “relatif” jadi kalo ada teori baru yang lebih bisa dibuktikan secara “ilmiah” otomatis teori yang lama langsung gugur

  6. asik mas teorinya, mas mo nanya nich, maaf ya kalo pertanyaan nya agak lucu……mas murid saya nanya begini. pak kalo dibumi ada air kenapa dibulan gak ada air, kan dekatan ama bumi?…..tolong ya mas di jawab dengan teori

    1. Di Bulan ada air koq mas, dan jumlahnya cukup berlimpah namun terkonsentrasi di kutub2nya, sementara di bagian lain Bulan tidak ada. Kedua kutub Bulan mempunyai air lebih banyak dibanding yang terkandung di gurun Sahara di Bumi. Harus dicatat, air Bulan berbentuk es dan hanya ada karena kawasan tempatnya berada bersuhu sampai minus 100 derajat Celcius sepanjang masa, sebagai kombinasi posisinya yang berada di lereng/dasar kawah dekat kutub dan kemiringan sumbu Bulan yang menyebabkan kawasan tersebut tidak pernah terpanasi Matahari.

    1. Kasusnya beda. Air laut merembes ke darat itu intrusi, yang disebabkan oleh hancurnya keseimbangan garis batas air laut-air tawar di daratan dekat pantai akibat eksploitasi air tawar berlebihan yang melebihi neraca keseimbangan masukan-keluaran air dalam lokasi tersebut

  7. waw, menakjubkan walaupun itu semua sudah dibuktikan dengan mekanisme kimia..tapi apa ada kemungkinan ga sih kalau adanya reaksi yang terjadi setelah tumbukan meteorit pembawa cikal bakal air dibumi? misalnya saja, setelah tumbukan super masive di bumi, menjadikan langit dibumi terkontraksi sama zat yang memungkinkan terjadinya hujan pertama kali yang terjadi dibumi..hehehhe, karena saya masih menduga-duga maka mohon maaf kalau saya salah ya..lalu menanggapi rekan kita yang komentar sebelumnya, kalo kita memang terduga alien siapa yang tau? selama masih ada matematika, fisika, dan ilmu kimia semua bisa saja terjadi..tapi, karena kita memiliki kepercayaan masing-masing ya tolong dihargailah..emang situ bisa apa sama ilmu astronomi dan sejarah bumi? buat apa komentar kalo isinya cuma ketikan yang menjurus ke arah provokative not active? cekakakakakakaa..aak

  8. kok mirip ya dgn ayat ini

    “Dan Kami turunkan air dari langit
    menurut suatu ukuran; lalu Kami
    jadikan air itu menetap di bumi,
    dan sesungguhnya Kami benar-
    benar berkuasa
    menghilangkannya.” (QS Al
    Mu’minuun : 18)

Tulis komentar dan diskusi...