Publikasi Perdana Data Juno: Dunia Baru!

Data terbang lintas perdana Juno, misi antariksa yang mengorbit Jupiter, telah dipublikasikan di jurnal ilmiah internasional. Hasilnya memberikan gambaran bahwa Jupiter bukanlah seperti yang kita kenal selama ini.

Jupiter. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Jupiter. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Pada dua tulisan terdahulu di langitselatan (bisa dibaca di sini dan di sini) telah dipaparkan hasil analisa data yang dikirim oleh wahana antariksa Juno. Data tersebut merupakan hasil terbang lintas Juno yang pertama pada tanggal 27 Agustus 2016. Meskipun masyarakat telah mendapatkan akses ke informasi tersebut hanya beberapa hari/minggu setelahnya, namun para ilmuwan belum memublikasikannya ke dalam jurnal ilmiah internasional.

Pada akhir Mei 2017 hasil analisa data Juno dipublikasikan dalam dua paper di Jurnal Science dan 44 paper di Geophysical Research Letters. Informasi yang mereka terima dari Juno telah mengguncang pandangan, asumsi dan model matematika yang menjadi patokan mereka dalam memahami Jupiter.

Jupiter benar-benar misterius dan tak terduga, sebuah dunia yang sama sekali baru!

Apa saja yang menjadi temuan menarik Juno yang dibahas di dalam jurnal-jurnal tersebut? Kali ini kami akan membahasnya berdasarkan instrumen yang mengumpulkan data.

JunoCAM

JunoCAM adalah instrumen kamera pada Juno yang telah memberikan kita foto-foto Jupiter dengan resolusi yang luar biasa. Berdasarkan foto-foto tersebut para ilmuwan menemukan beberapa hal yang menarik dan tak terduga.

Planet Jupiter terkenal dengan strip warna-warni berpola mirip batik. Namun strip warna-warni ini menghilang di wilayah kutub-kutubnya. Warna putih-oranye-merah yang menjadi ciri khas strip Jupiter juga menghilang di kutub, digantikan dengan nuansa warna hijau-biru.

Dengan latar belakang warna biru cantik ini para ilmuwan menemukan fitur-fitur seukuran planet Mars dan Bumi yang memadati kedua kutub. Dari jauh fitur ini terlihat mirip kawah di permukaan Bulan. Hanya saja, fitur tersebut bukanlah kawah, melainkan siklon/badai. Siklon-siklon ini posisinya sangat berdekatan dan bahkan saling bergesekan satu dengan lainnya.

Kutub selatan Jupiter dari ketinggian 52000 km. Fitur oval merupakan siklon di Jupiter dengan diameter 1000 km. Foto diambil Juno. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles
Kutub selatan Jupiter dari ketinggian 52000 km. Fitur oval merupakan siklon di Jupiter dengan diameter 1000 km. Foto diambil Juno. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles

Siklon-siklon ini menimbulkan tanda tanya baru bagi para ilmuwan: bagaimana mereka terbentuk? Apakah mereka merupakan sistem permanen (akan selalu ada di kutub) ataukah merupakan sistem dinamis (akan berubah/menghilang seiring berjalannya waktu)? Mengapa kutub utara dan kutub selatan Jupiter begitu berbeda? Mudah-mudahan pertanyaan ini akan terjawab dengan data-data baru dari Juno di bulan-bulan mendatang.

Juno Microwave Radiometer (MWR)

Jenis-jenis angin. Kredit: Siswapedia
Jenis-jenis angin. Kredit: Siswapedia

Instrumen MRW mengukur radiasi gelombang mikro thermal dari atmosfer Jupiter. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan enam panjang gelombang, mendeteksi radiasi thermal dari berbagai lapisan awan Jupiter hingga kedalaman 300 mil/500 Km.

Berdasarkan pengamatan MRW, strip warna-warni Jupiter memiliki kedalaman yang tidak merata. Di daerah khatulistiwa Jupiter, strip ini menembus jauh ke kedalaman atmosfernya, sementara strip di daerah garis lintang yang lebih tinggi justru berubah bentuk menjadi struktur yang lainnya.

Mungkin ada yang bertanya: sebenarnya strip warna-warni di Jupiter itu apa sih? Strip Jupiter merupakan wilayah pergerakan gas dan awan, yang tentunya melibatkan angin. Secara teori strip Jupiter ini dibagi menjadi dua kelompok besar: Zona (Zone) dan Sabuk (Belt). Zona adalah strip yang berwarna terang, dan merupakan wilayah di mana gas di atmosfer Jupiter bergerak ke atas. Sabuk adalah strip yang berwarna lebih gelap, dan merupakah wilayah di mana gas di atmosfer Jupiter turun ke atmosfer yang lebih rendah. Perbedaan warna dari strip disebabkan oleh perbedaan temperatur (meski tidak teralu besar) dan komposisi kimiawinya. Strip yang bersebelahan akan memiliki arah angin yang berlawanan.

Salah satu temuan MWR adalah bahwa Jupiter memiliki kolom/tiang gas (plume) amonia tipis di wilayah khatulistiwanya. Gas amonia bergerak ke atas dalam kolom tersebut, mirip seperti aliran udara/angin di permukaan Bumi, di mana udara panas di khatulistiwa akan naik ke atmosfer, kemudian turun di wilayah sub tropis, dan akhirnya menjadi angin pasat (trade winds). Penulis rasa bukanlah suatu kebetulan bahwa wilayah khatulistiwa Jupiter berwarna terang, yang mengindikasikan gerakan udara ke atmosfer atas.

Selain kedalaman strip, sebaran amonia di Jupiter juga tidak merata. MWR mampu mendeteksi amonia hingga kedalaman 350 Km/217 mil, dan hasil deteksi menunjukkan bahwa kadar amonia bervariasi dan meningkat terus hingga kedalaman maksimum deteksi MWR. Diperkirakan kadar amonia terus meningkat di kedalaman yang tidak mampu dideteksi MWR.

Amonia di atmosfer Jupiter. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI
Amonia di atmosfer Jupiter. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI

Jupiter Magnetometer Investigation

Sudah menjadi pengetahuan umum bahwa Jupiter adalah planet dengan medan magnet terkuat di Tata Surya. Tapi yang menjadi pertanyaan adalah: seberapa kuat?

Pengukuran magnetosfer Jupiter oleh Juno menunjukkan bahwa medan magnet Jupiter jauh lebih kuat dari yang pernah diperkirakan melalui model matematika. Kekuatan medan magnet Jupiter terukur sebesar 7,766 Gauss, atau sekitar 10 kali lipat kekuatan maksimum medan magnet Bumi (medan magnet Bumi bervariasi mulai dari 0,25 hingga 0,65 Gauss). Hasil ini cukup menjanjikan, karena kekuatan medan magnet akan memberikan informasi kepada para ilmuwan mengenai sebaran unsur-unsur berat di interior planet, termasuk indikasi adanya inti padat.

Hal lain yang menjadi perhatian para ilmuwan adalah bahwa kekuatan medan magnet ini tidak merata: lebih kuat di beberapa wilayah dan lebih lemah di wilayah lainnya. Mengapa bisa begitu? Para ilmuwan berpendapat bahwa medan magnet Jupiter dihasilkan oleh suatu sistem yang disebut dinamo: fluida bergerak, berotasi, berkonveksi, dan menghantarkan listrik di bagian luar inti planet Jupiter. Sistem ini bekerja dekat permukaan Jupiter, di atas lapisan hidrogen metalik.

Sebagai pembanding, medan magnet Bumi dihasilkan oleh sistem yang disebut geodynamo, yaitu pergerakan besi cair di bagian luar inti Bumi. Karena dihasilkan oleh sistem fluida, besaran medan magnet Bumi juga bervariasi di berbagai tempat dan seiring berjalannya waktu.

Struktur planet Jupiter. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI
Struktur planet Jupiter. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI

Jovial Auroral Distributions Experiment (JADE) dan Ultraviolet Imaging Spectrograph (UIS)

Seperti Bumi, Jupiter juga memiliki fenomena aurora di kedua kutubnya. Untuk itu, Juno diperlengkapi dengan intrsumen-instrumen untuk mempelajari proses terbentuknya aurora Jupiter.

Instrumen JADE dilengkapi dengan satu set sensor yang mendeteksi adanya elektron dan ion yang diyakini menjadi faktor penting terbentuknya aurora di Jupiter. Sementara itu, instrumen UIS akan menggunakan gelombang ultraviolet untuk ‘melihat’ atmosfer bagian atas Jupiter dan ion/elektron yang bertabrakan dengan molekul di dalam atmosfer.

Pada awalnya para ilmuwan berharap proses terbentuknya aurora Jupiter sama, atau setidaknya mirip, dengan proses terbentuknya aurora di Bumi. Sekadar informasi, aurora di Bumi terbentuk ketika Coronal Mass Ejection (CME), kiriman awan plasma dari Matahari, bertabrakan dengan medan magnet Bumi. Tabrakan ini menyebabkan perubahan yang kompleks pada medan magnet Bumi, dan timbullah partikel-partikel bermuatan listrik. Partikel-partikel ini bergerak mengikuti garis gaya magnet Bumi menuju wilayah kutub. Saat mencapai kutub, partikel bermuatan tersebut akan bertabrakan dengan molekul oksigen dan nitrogen di atmosfer, menghasilkan cahaya berwarna-warni yang kita kenal dengan aurora.

Proses pembentukan aurora di Bumi. Kredit accuweather.
Proses pembentukan aurora di Bumi. Kredit accuweather.

Namun ternyata proses di Jupiter memiliki beberapa perbedaan dengan yang terjadi di Bumi. Perbedaan pertama, seperti pernah dibahas di dalam tulisan “Surat Pertama dari Juno”, adalah bahwa sumber utama partikel bermuatan listrik/ion penghasil aurora di Jupiter bukanlah dari Matahari. Diperkirakan, sumber utama partikel bermuatan ini adalah dari aktivitas vulkanik salah satu bulan/satelit Jupiter, Io. Meskipun hal ini bukanlah temuan Juno, tapi tetap merupakan perbedaan yang harus diperhitungkan dalam mempelajari terbentuknya aurora di Jupiter.

Perbedaan kedua ditunjukkan oleh data Juno yang membuat pusing para ilmuwan. Temuan tersebut menunjukkan bahwa aurora Jupiter tidak sepenuhnya dihasilkan dari partikel bermuatan yang mengikuti garis medan magnet planet menuju kutub seperti halnya di Bumi (sumber external), tapi juga dari partikel bermuatan dari dalam Jupiter sendiri. Instrumen JADE mendeteksi adanya aliran partikel bermuatan dari dalam Jupiter, bergerak ke atmosfer atas mengikuti garis medan magnet planet di kutub, garis medan magnet yang sama yang juga akan dilalui oleh partikel dari luar yang menuju kutub. Begitu partikel bermuatan dari Jupiter lepas, mereka bertabrakan dengan molekul hidrogen dan menghasilkan emisi ultraviolet. Inilah yang dideteksi oleh UIS.

Aurora di kutub selatan Jupiter. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SWRI
Aurora di kutub selatan Jupiter. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SWRI

Foto-foto Jupiter oleh Juno

Berikut ini adalah beberapa foto Jupiter yang diambil oleh Juno dalam berbagai terbang lintasnya.

Juno: Masa Lalu, Kini dan Nanti

Saat ini Juno sedang bersiap untuk terbang lintas selanjutya yang akan berlangsung pada tanggal 11 Juli 2017. Terbang lintas yang ketujuh ini akan cukup istimewa, karena akan terbang langsung di atas Bintik Merah Besar, fitur paling khas dan terkenal dari planet Jupiter.

Sejauh ini Juno telah menyelesaikan enam terbang lintas (perijove)

  • Perijove 1: 27 Agustus 2016
  • Perijove 2: 19 Oktober 2016 (rencana pengecilan orbit, namun batal karena katup yang macet)
  • Perijove 3: 11 Desember 2016
  • Perijove 4: 2 Februari 2017
  • Perijove 5: 27 Maret 2017
  • Perijove 6: 19 Mei 2017

Sebagai catatan, makalah yang dipublikasikan bulan Mei ini hanya membahas data dari terbang lintas pertama tanggal 27 Agustus 2017. Bisa dibayangkan betapa banyaknya informasi yang akan diterima dari 5 terbang lintas lainnya! (Catatan: terbang lintas kedua tidak mengumpulkan data karena Juno tiba-tiba mengalami masalah tak terduga. Hal ini menyebabkan sistem komputer memasuki safe mode atau moda aman, di mana secara otomatis semua instrumen dimatikan.)

Sampai saat ini rencana pengecilan orbit tidak pernah dilakukan karena masih terkendala masalah teknis. Meskipun demikian Juno direncanakan akan tetap melakukan misinya hingga Juli 2018 dengan total terbang lintas sains (melibatkan pengumpulan data) sebanyak 12 kali. Meskipun ini jauh dari jumlah yang diharapkan apabila orbit berhasil dikecilkan (36 terbang lintas) namun NASA optimis Juno dapat menjalankan misinya dengan baik. Setelah Juli 2018 NASA akan melakukan pertimbangan langkah selanjutnya: apakah diperpanjang hingga 2019 atau diakhiri, tergantung anggaran yang akan disediakan bagi NASA.

Nantikan perkembangan informasi dari Juno selanjutya, hanya di langitselatan!

Ditulis oleh

Ni Nyoman Dhitasari

Ni Nyoman Dhitasari

Berlatar belakang pendidikan Teknik Lingkungan dan musik (piano), Dhita telah jatuh cinta pada dunia Astronomi sejak kecil, terutama Astronomi Budaya. Astronomi telah menjadi hobby utamanya hingga saat ini. Dhita adalah seorang guru piano dan pianis di Denver, Amerika Serikat, dan sempat aktif sebagai tenaga sukarela di Denver Museum of Nature and Science (DMNS), bagian Space Odyssey.