Mencari Tanda Kehadiran Air, Oksigen & Klorofil di Exoplanet

Apakah ada kehidupan lain di luar Bumi? Pertanyaan yang satu ini memang tak lekang di makan waktu. Memandang langit malam nan luas akhirnya melahirkan pertanyaan yang terus hadir dari abad ke abad. Adakah kehidupan lain di antara bintang-bintang.

Pertanyaan ini jugalah yang mendorong manusia untuk mencari dan mempelajari obyek-obyek yang mereka lihat di langit. Dan dari keingintahuan itu, astronomi berkembang dan menguak misteri alam semesta. Jawaban akan keberadaan planet lain di luar Tata Surya juga pada akhirnya bisa diperoleh dan membawa manusia pada peradaban baru pencarian extrasolar planet.

Habitable_Worlds
Mencari tanda kehidupan di planet Bumi kembar di bintang lain. Kredit: PHL @ UPR Arecibo

Bukan 1 bukan 2 atau puluhan. Setidaknya 1786 planet sudah ditemukan dan masih ada ribuan kandidat lainnya yang harus dikonfirmasi. Dan diantara planet-planet itu adakah yang mirip Bumi yang juga mendukung kehidupan?

Dalam 20 tahun semenjak exoplanet berhasil dideteksi, astronom terus mencari planet saudara kembar Bumi yang sedang mengorbit bintang lain. Impiannya tetap sama: menemukan Bumi aisng dengan kehidupan yang berkembang di dalamnya.

Kalau memang mencari planet Bumi lain, maka tentu yang diharapkan adalah planet dengan air yang berlimpah, gas oksigen dalam jumlah besar dan klorofil atau sesuatu yang serupa dengan klorofil. Mengapa air, oksigen dan klorofil penting? Kalau manusia ingin menemukan kehidupan seperti yang dikenal di Bumi maka tentu yang harus dicari adalah tanda-tanda dari komponen pendukung kehidupan yang ada di Bumi. Tanpa mengenali komponen penting yang mendukung kehidupan di Bumi di planet asing itu, bagaimana kita bisa tahu dan menebak bahwa disana mungkin ada kehidupan?

Karena itu para astronom saat ini masih fokus mencari planet yang bisa mendukung keberadaan lautan atau air dalam wujud cair di permukaan planet. Cara termudah yakni dengan mencari planet seukuran Bumi juga punya komposisi planet kebumian di area laik huni bintang yang hangat.

Beberapa planet “laik huni” berdasarkan lokasinya di area laik huni bintang memang sudah ditemukan. Dan diyakini masih ada banyak planet kebumian yang berada di area laik huni bintang yang belum terdeteksi. Tapi ada pertanyaan lain.

Seandainya suatu waktu kelak manusia menemukan planet serupa Bumi mengorbit bintang lain dan di sana ada air, oksigen dan klorofil, bagaimana para astronom bisa mengenali ketiga tanda pendukung kehidupan tersebut?

Mencari Tanda Petunjuk Kehidupan
Timothy Brandt dan David Spiegel dari Institute for Advanced Study at Princeton University, New Jersey melakukan penelitian dan pemodelan untuk mengenali kehadiran komponen-komponen pendukung kehidupan tersebut di masa depan saat teleskop diarahkan pada planet yang jadi kembaran Bumi.

Para astronom juga menyadari bahwa molekul seperti air, oksigen dan ozon memiliki efek pada cahaya – dimana ketiganya menyerap cahaya pada panjang gelombang antara 500 – 1000 nano meter (dari hijau ke dekat inframerah). Molekul-molekul tersebut merupakan penyerap yang paling menonjol di rentang spektral tersebut, sekaligus juga merupakan tanda penting yang bisa memberi petunjuk kehidupan kebumian.

Selain itu, pada area 1 – 4 mikrometer, spektrum Bumi didominasi oleh fitur serapan air dan beberapa fitur lebar yang tumpang tindih yang dihasilkan oleh karbon dioksida dan metana.

Seandainya saja ada exoplanet yang serupa Bumi, maka cahaya bintang yang dipantulkan permukaan planet akan memiliki tanda dari gas tersebut.

Untuk bisa mengatahui apakah tanda-tanda kehadiran air, oksigen dan ozon bisa dideteksi atau tidak, Timothy Brandt dan David Spiegel membangun pemodelan yang bisa menunjukkan bagaimana cahaya akan dipantulkan dari permukaan planet serupa Bumi tersebut.

Untuk kebutuhan pemodelan, dibangun studi kasus untuk planet dengan beberapa kondisi. Yang pertama adalah planet es dan padang gurun sedangkan model lainnya adalah Bumi dengan daratan, vegetasi dan lautan. Pada kedua model tersebut, diterapkan juga studi perbandingan jika keduanya diliputi awan yang menutupi 50% permukaan planet dan planet tanpa awan.

Dari kedua model tersebut, Timothy Brandt dan David Spiegel bisa menghitung efek yang ditimbulkan molekul-molekul tersebut pada spektrum pantulan cahayanya.

Hasil pemodelan yang dilakukan ternyata sangat menarik. Air menjadi molekul yang paling mudah dikenali. Tapi agar teleskop landas angkasa bisa mengenalinya, dibutuhkan kemampuan untuk mengatasi kontras antara planet dan bintang induknya. Teleskop juga harus mampu untuk mengenali spektrum pantulan dari planet dan bisa memisahkannya dari pita serapan air. Untuk bisa mengenali air, teleskop landas angkasa yang ada sata ini sudha memiliki kemampuan tersebut.

Kalau air mudah dikenali, tidak demikian dengan oksigen. Perhitungan Timothy Brandt dan David Spiegel menunjukan kalau astronom membutuhkan teleskop landas angkasa yang memiliki kemampuan lebih baik dari yang ada sekarang. Selain itu, untuk bisa mendeteksi oksigen juga dibutuhkan kemampuan 3 kali lebih baik dari pendeteksian air.

Yang lebih susah lagi adalah untuk mengenali klorofil. Spektrum yang dipantulkan Bumi mengandung “tepi merah” yang dihasilkan oleh penyerapan cahaya merah oleh kloforil. Pertanyaannya, apakah molekul serupa klorofil bisa bekerja pada panjang gelombang yang berbada?  Jika tidak, maka tanda keberadaan klorofil akan sangat sulit dikenali dan untuk itu, perancangan misi masa depan harus lebih sensitif untuk mengenali klorofil asing di dunia baru.

Menurut Timothy Brandt dan David Spiegel, perancangan misi masa depan harus dimulai dari pencarian air dan oksigen pada planet-planet yang punya kemiripan dengan Bumi dan pencarian klorofil akan menjadi pekerjaan rumah bagi misi di masa depan.

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.