Sepupu Bumi, si Planet Bumi Super

Planet ini tidak ada di Tata Surya. Lebih besar dari Bumi tapi lebih kecil dari Neptunus. Para astronom menyebutnya planet Bumi Super.

Kita selalu berpikir bahwa sistem keplanetan di bintang lain setidaknya akan mirip dengan Tata Surya. Planet-planetnya juga. Ada planet kebumian yang kecil, planet es raksasa dan planet gas raksasa.

Ternyata tidak demikian.

Planet di antara Bumi dan Neptunus. Kredit: Aldaron / Wikimedia
Planet di antara Bumi dan Neptunus. Kredit: Aldaron / Wikimedia

Ada planet yang sepertinya jadi penghubung antara planet kebumian dan planet gas raksasa. Pada tahun 2005, para astronom menemukan sebuah planet yang massanya 7,5 massa Bumi di bintang Gliese 876 yang berada di Deret Utama seperti halnya Matahari. Massanya setengah dari massa Uranus. Tapi jauh lebih masif dari Bumi. Planet ini diperkirakan tidak bisa mendukung air dalam wujud cair di permukaannya.

Tahun 2007, lagi-lagi para astronom menemukan planet yang lebih besar dari Bumi. Yang menarik, dua planet yang ditemukan ini berada di tepi dalam dan tepi luar zona laik huni bintang Gliese 581. Planet Gliese 581c yang berada di tepi dalam zona laik huni memiliki massa 5 massa Bumi. Sedangkan Gliese 581d yang berada di tepi luar yang dingin, massanya 7,7 massa Bumi.

Pertanyaan yang muncul, apakah planet-planet ini serupa Bumi? Apakah kondisinya akan sama dengan Bumi dan kehidupan bisa berevolusi? Massa yang berbeda tentu bisa menghasilkan karakteristik yang juga berbeda. Planet-planet ini merupakan anomali jika dibandingkan dengan planet di Tata Surya. Yang kita kenal di Tata Surya hanya planet kebumian kecil seperti Bumi dan planet gas raksasa seperti Jupiter. Tidak ada planet kebumian raksasa atau planet gas kecil.

Statistik ukuran kandidat planet yang ditemukan Kepler sampai dengan 10 Mei 2016. Kredit: NASA
Statistik ukuran kandidat planet yang ditemukan Kepler sampai dengan 10 Mei 2016. Kredit: NASA

Dari hasil pengamatan exoplanet, keberadaan planet-planet serupa umum ditemukan di bintang lain. Planet yang lebih kecil dari 4 diameter Bumi (diameter Neptunus) jauh lebih banyak dibanding planet raksasa. Bahkan diperkirakan planet yang ukurannya mirip Bumi bisa mencapai 10 milyar di galaksi bima Sakti.

Apakah planet yang ditemukan tersebut merupakan planet Neptunus yang diperkecil? Bumi yang diperbesar? Atau sesuatu yang berbeda?

Solusi pertama untuk mengatasi masalah ini, para astronom membuat kelas baru.

Planet Bumi Super

Definisi planet Bumi super dibuat hanya berdasarkan massa planet. Itu adalah parameter yang bisa diperoleh dari hasil pengamatan. Tidak mudah bagi pengamat untuk bisa mengetahui komposisi atau atmosfer planet dari pengamatan. Apalagi exoplanet dideteksi dengan metoda tidak langsung. Meskipun demikian, pengamat bisa mengetahui parameter planet dari gabungan hasil pengamatan transit dan kecepatan radial.

Tanpa mempertimbangkan jarak planet ke bintang induk ataupun komposisinya, planet Bumi super menempati kelas antara planet batuan dan planet gas. Massa planet Bumi super berada di antara 1,5 – 10 massa Bumi. Kalau massanya lebih dari 10 massa Bumi, maka ada 2 kemungkinan. Jika planet tersebut memiliki komposisi kebumian, maka akan masuk kategori planet Mega Bumi. Tapi, jika planet tersebut merupakan planet gas, maka planet itu jelas planet gas raksasa.

Jika ditilik dari ukuran, planet yang diklasifikasikan sebagai planet Bumi super memiliki ukuran minimal 0,8 – 1,25 diameter Bumi dan maksimum 2 – 4 diameter Bumi. Tapi, kriteria paling pertama dan utama adalah massa planet.

Dari massa planet, kita memang bisa menentukan apakah ia planet Bumi super atau bukan. Tapi bagaimana dengan karakteristiknya? Ketika sebuah planet diklasifikasi sebagai Bumi super, maka akan diasosiasikan dengan planet batuan yang mirip Bumi.

Apakah memang demikian?

Komposisi planet Bumi Super. Kredit: langitselatan
Komposisi planet Bumi Super. Kredit: langitselatan

Planet yang berada dalam rentang massa Bumi dan Neptunus ini sangat menarik bagi para astronom. Planet-planet Bumi super ini bisa memberikan alternatif yang lebih kaya untuk evolusi dan komposisinya. Dan kita bisa mengetahui perbedaan komposisi dari kerapatan planet.

Hasil pengamatan transit bisa memberikan informasi terkait massa dan ukuran planet. Dari informasi ini, kita bisa mengetahui kerapatan sebuah planet. Ada 4 kategori untuk membedakan planet Bumi super yang ditemukan berdasarkan kerapatannya.

Jika kerapatan planet rendah, maka planet tersebut didominasi oleh gas Hidrogen dan Helium. Planet seperti ini diklasifikasi sebagai planet Neptunus mini. Untuk planet dengan kerapatan menengah, ada dua kemungkinan komposisi planet yang bisa dihasilkan. Yang pertama planet didominasi air atau planet lautan dan yang kedua planet memiliki inti batuan dengan selubung gas. Planet seperti ini dikategorikan sebagai sub-Neptunus. Yang terakhir, untuk planet yang memiliki kerapatan tinggi, bisa dipastikan komposisinya adalah batuan atau logam.

Salah satu parameter yang bisa membedakan planet yang didominasi air a.k.a planet lautan dan planet gas adalah massa molekul. Jika planet Bumi super memiliki massa molekul 18 maka planet tersebut bukanlah planet gas. Ingat! Massa molekul hidrogen itu 1 sedangkan air atau H2O memiliki massa molekul 18.

Transisi planet Bumi super dari planet batuan ke gas terjadi pada planet yang ukurannya 1,5 – 1,6 ukuran Bumi. Planet yang 1,5 diameter Bumi cenderung memiliki kerapatan tinggi dengan komposisi batuan. Sedangkan planet 1,6 ukuran Bumi sebagian besar justru bukan planet batuan.

Bumi Super… Pembentukan dan Evolusinya

Dari hasil pengamatan, planet Bumi super yang ditemukan mengorbit sangat dekat dengan bintang. Jika, planet Bumi super tersebut adalah mini Neptunus atau sub Neptunus, bagaimana planet-planet ini bisa terbentuk.

Untuk pembentukan planet serupa Neptunus dan Uranus, proses pembentukan harus terjadi di luar batas garis beku. Artinya, planet terbentuk jauh dari bintang pada kondisi yang sangat dingin sehingga bisa dengan mudah menangkap es dan gas dalam jumlah besar.

Planet mirip Bumi di zona laik huni yang sudah ditemukan Kepler. Dari kiri ke kanan: Kepler-22b, Kepler-69c, the just announced Kepler-452b, Kepler-62f, Kepler-186f dan Bumi. Kredit: NASA
Planet mirip Bumi di zona laik huni yang sudah ditemukan Kepler. Dari kiri ke kanan: Kepler-22b, Kepler-69c, the just announced Kepler-452b, Kepler-62f, Kepler-186f dan Bumi. Kredit: NASA

Proses pembentukan Bumi super memang jadi pertanyaan yang belum terjawab. Akan tetapi, ada 2 teori yang dikemukakan.

Yang pertama, planet Bumi super yang panas, terbentuk sangat cepat di dekat bintang. Untuk itu dibutuhkan massa yang sangat besar yang berada di dekat bintang untuk bisa membentuk planet Bumi super.

Teori kedua menyebutkan kalau planet Bumi super terbentuk jauh dari bintang induknya dan bermigrasi ke dekat bintang. Dari teori yang ada, bisa disimpulkan kalau planet Neptunus mini terbentuk di luar garis beku dan bermigrasi ke dekat bintang. Dan planet-planet yang terbentuk di dekat bintang akan lebih banyak mengakresi batuan sehingga memiliki komposisi kebumian.

Pertanyaan lain yang muncul, jika planet yang kita temukan adalah planet Bumi super dengan komposisi batuan, apakah mungkin planet tersebut mendukung kehidupan.

Syarat pertama dari planet serupa Bumi yang dicari tentunya, keberadaan planet di zona laik huni. Di area ini, si planet Bumi super bisa mempertahankan kondisi air dalam wujud cair. Untuk bisa memiliki kehidupan serupa Bumi, perlu diperhitungkan juga kondisi gravitasi di planet tersebut, kemiripan komposisi dan tekanan atmosfer, bagaimana si planet bisa melindungi diri dari radiasi bintang, dan tentu saja temperatur yang hangat. Persis seperti di Bumi.

Untuk planet Bumi super, para astronom sudah berhasil mendeteksi keberadaan atmosfer di exoplanet 55 Cancri e yang ternyata didominasi oleh gas hidrogen dan helium. Tidak ada jejak uap air di planet ini. Planet lainnya, GJ 1132b yang menerima radiasi bintang 19 kali lebih banyak dari radiasi Matahari yang diterima Bumi, diperkirakan memiliki komposisi batuan dengan temperatur pada atmosfer teratas 260 ºC. Planet ini jauh lebih panas dari Venus. Pada bulan April 2017, para astronom berhasil mendeteksi keberadaan atmosfer di GJ 1132b. Meskipun demikian belum diketahui dengan pasti apa komposisi atmosfernya.

Selain atmosfer, kondisi geologi planet juga sangat perlu untuk diperhitungkan. Salah satu yang penting adalah lempeng tektonik. Di Bumi, pergerakan lempeng tektonik berfungsi untuk sirkulasi mineral ke lautan dan mendaur ulang elemen yang ada di atmosfer. Terutama elemen atmosfer yang senyawa kimianya terkunci di batuan. Untuk kasus Bumi, ketika lempeng bergerak di atas atau di bawah lempeng lainnya, ada peningkatan tekanan yang mengatur kembali atom di dalamnya. Akibatnya, batuan akan lebih padat. Tanpa perubahan seperti ini, lempeng akan berhenti bergerak.

Pada planet Bumi super, dibutuhkan mineral yang tepat untuk menciptakan pola pergeseran seperti di Bumi. Kerak Bumi super juga diperkirakan terlalu tebal untuk bisa memulai proses tektonik seperti di Bumi. Solusi yang coba diberikan adalah peningkatan panas di planet tersebut agar proses tektonik bisa terjadi.

Hasil perhitungan lain menyatakan, Bumi merupakan planet yang berada di garis batas untuk bisa mempertahankan lempeng tektonik. Justru planet Bumi super lebih aktif dibanding Bumi dengan lempeng tektonik yang lebih kuat.

Gravitasi dan medan magnetik planet juga harus diperhitungkan untuk bisa serupa dengan Bumi.

Apakah kehidupan bisa berevolusi? Bisa saja.. tapi pada kondisi planet yang berbeda, kehidupan yang dihasilkan juga akan berbeda.

Pada planet dengan atmosfer tebal, erosi permukaan akan meningkat sehingga topografi permukaan semakin datar. Semakin masif, planet akan semakin panas untuk bisa mempertahankan lempeng tektonik lebih lama dan memiliki medan magnet yang lebih kuat untuk melindungi planet.

Hasil evolusi kehidupan yang muncul, tidak akan sama persis dengan Bumi. Kehidupan bisa dimulai di laut. Evolusi kehidupan di laut bisa mengatasi masalah gravitasi. Tapi, kehidupan di permukaan Bumi super akan bergantung pada banyak faktor. Salah satunya gravitasi.

Semakin kuat gravitasinya, planet dan hewan yang muncul tidak akan bisa tumbuh semakin tinggi. Butuh kaki yang lebih besar dan kokoh bagi hewan untuk bisa mempertahankan beratnya. Hewan yang terbang juga akan bergerak lebih lambat dengan sayap lebar pada kondisi planet dengan atmosfer lebih padat dan gravitasi yang lebih kuat.

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.