Garam, Petunjuk Menuju Interior Planet Uranus & Neptunus

Komposisi sebagian planet dan satelit si Tata Surya adalah es dan sampai saat ini diketahui es juga ditemukan di beberapa exoplanet. Tapi, es yang ada di obyek-obyek tersebut bukanlah es yang terbentuk dari air yang selama ini kita kenal. Es yang ada di obyek – obyek tersebut harus berada di bawah tekanan ekstrim dan temperatur yang tinggi dengan kemungkinan memiliki kandungan garam yang tidak murni.

Penelitian dari tim yang dipimpin oleh Livia Eleonora Bove dari  CNRS & Université Pierre et Marie Curi dan Ecole Polytechnique Federal de Lausanne di Swiss dan beranggotakan Alexander Goncharov dari Carnegie Science, menitikberatkan pada pembentukan jenis es yang tetap stabil pada kondisi paradoks yang ditemukan di dalam sebuah planet.

Ketika air (H2O) membeku, molekul akan terikat dalam kisi kristal bersama dengan ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen yang fleksibel menyebabkan es bisa memiliki setidaknya 16 struktur kristalin, meskipun sebagian besar struktur tersebut tidak ada di dalam planet atau satelit yang beku.

Pada kondisi temperatur yang tinggi, variasi keragaman struktur es semakin sedikit karena ruang antara ikatan atom hidrogen dan oksigen juga menyusut seiring dengan pertumbuhan kerapatan es. Ketika kerapatan es meningkat sampai lebih dari 20000 kali kerapatan atmosfer Bumi (2 gigapascals), jenis struktur es menyusut menjadi 2 yakni es VII dan es VIII. Jika es biasanya memiliki struktur hexagonal, maka es VII memiliki struktur berbentuk kubus sedangkan es VII berbentuk tetragonal.

Ketika tekanan meningkat, kedua bentuk es tadi akan bertransformasi ke fase berikutnya yakni es X. Perubahan ini terjadi ketika tekanan mencapai 600 000 kali atmosfer Bumi atau sebanding dengan tekanan di interior planet yang memiliki inti es, seperti Neptunus dan Uranus. Es X memiliki struktur kisi simetris Struktur dan es jenis ini disebut es non molekular karena molekul-molekul air-nya rusak dan terpisah dengan atom hidrogen terbagi di antara atom oksigen terdekat.

Pada tekanan yang sama tapi dengan temperatur berbeda, es X akan bertransformasi ke dalam bentuk es yang dapat memicu terjadinya aliran listrik saat atom hidrogen bergerak bebas di sekeliling kisi hidrogen. Tapi bagaimana es jenis ini terbentuk pada temperatur tersebut masih menjadi pertanyaan yang belum ada jawabannya.

Menariknya, interaksi di dalam planet antara es dan batuan di sekeliling atau dengan cairan di lautan sebuah planet, maka interior dari sebuah planet es akan memiliki kandungan garam. Pertanyaannya, apa efek dari keberadaan garam dalam pembentukan es X dari es VII?

Penelitian yang dilakukan oleh Livia Eleonora Bove menemukan bahwa masuknya kandungan garam dalam es VII – baik garam biasa atau sodium klorida (NaCL) atau struktur serupa yakni lithium klorida (LiCl) – memberi pengaruh berupa dorongan dalam pembentukan es X pada temperatur dan tekanan yang tinggi. Garam seperti ini bisa dengan mudah dimasukkan sebagai kotoran ketika akresi materi selama proses pembentukan planet dan tetap berada di batuan atau lautan yang kemudian berinteraksi dengan inti es.

Penemuan ini menjadi salah satu tantangan bagi para astronom untuk menyingkap misteri apa yang terjadi di dalam planet es. Asumsi dan teori yang ada saat ini hanya didasarkan pada sifat es yang murni. Kehadiran garam menjadi kemungkinan lain untuk menciptakan kondisi dimana es bermuatan dapat terbentuk. Dengan demikian, meda magnetik di Uranus dan Neptunus dapat dijelaskan.