Menyingkap Misteri Planet Uranus Yang Menggelinding

Penelitian terbaru dari Jepang berhasil menguak misteri mengapa Uranus menggelinding serta bagaimana satelit dan cincin planet es ini terbentuk.

Jawaban singkat: akibat tabrakan di masa lalu.

Planet Uranus. Kredit: Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory/NASA
Planet Uranus. Kredit: Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory/NASA

Uranus Yang Aneh

Jika kita menilik Tata Surya, seluruh planet mengitari Matahari pada arah yang sama dan berada pada bidang orbit yang juga sama. Planet-planet ini bisa seragam mengitari Matahari karena semua planet dulunya terbentuk pada piringan protoplanet yang berisi sisa gas dan debu yang membentuk bintang.

Ketika Matahari sudah terbentuk, sisa materi membentuk piringan protoplanet atau semacam cincin di sekeliling Matahari. Gas dan debu yang ada di cincin ini kemudian saling berinteraksi membentuk planet. Materi yang ada di dalam protoplanet ini semuanya berotasi dan bergerak mengelilingi Matahari dengan arah yang sama. Sederhananya, piringan protoplanet ini berputar. Akibatnya, planet-planet yang terbentuk juga mewarisi hal yang sama. Semuanya bergerak mengelilingi Matahari pada bidang orbit yang sama dan arah yang sama.

Planet yang terbentuk di sistem Tata Surya juga berotasi dengan arah yang sama. Tapi, ada dua planet yang berbeda. Venus dan Uranus.

Venus berputar dari timur ke barat atau berbalik arah dari planet lain, akan tetapi, sumbu rotasinya juga tegak lurus bidang orbit seperti planet-planet lainnya. Sementara. kemiringan Uranus lebih ekstrim sehingga sumbu rotasi Uranus kadang mengarah ke Matahari. Dan ketika diamati dari Bumi, planet ini tampak bergoyang dan menggelinding.  Itu arah putarannya.

Uranus juga punya satelit seperti halnya Bumi punya Bulan. Ada 27 satelit di Uranus yang mengorbit planet tersebut di sekitar ekuator planet. Itu artinya, satelit-satelit Uranus juga putarannya terbalik jika dibandingkan dengan rotasi dan revolusi satelit Saturnus yang searah dengan Bumi.

Bidang orbit Tata Surya yang datar. Kredit: langitselatan
Bidang orbit Tata Surya yang datar. Kredit: langitselatan

Skenario Tabrakan

Para astron memang menduga bahwa ketika Uranus terbentuk, sama seperti planet lainnya, arah rotasinya juga sama. Itu artinya sumbu rotasinya mirip seperti planet lain, mengarah ke utara dan selatan bidang orbit Tata Surya. Tapi, ada yang mengubahnya. Para astronom menduga kalau Uranus ini ditabrak benda lain yang membuat sumbu rotasinya jadi miring 98º.

Meski diduga terjadi tabrakan, tapi tidak ada jejak tabrakan karena Uranus ini termasuk planet gas. Dalam penelitian kali ini, tim dari Earth-Life Science Institute (ELSI) di Tokyo Institute of Technology, yang dipimpin oleh Professor Shigeru Ida mencari tahu bagaimana Uranus bisa menggelinding sekaligus memelajari pembentukan sistem cincin dan satelit yang mengitari planet es raksasa tersebut.

Dalam penelitian ini, tim ELSI membangun pemodelan untuk mereka ulang pembentukan Uranus. Dari hasil simulasi, mereka menemukan kalau Uranus memang pernah ditabrak oleh planet es yang massanya antara 1 – 3 massa Bumi. Objek es penabrak ini lebih besar dari objek es yang sudah ditemukan di Tata Surya. Hasil tabrakan dengan benda es yang massanya 1-3 massa Bumi ternyata menghasilkan Uranus yang kita kenal sekarang. Planet es yang menabrak itu membuat sumbu rotasi Uranus terbalik dan akhirnya menggelinding saat berotasi.

Bukti tabrakan itu bukan berada di permukaan Uranus karena memang tidak ada. Buktinya justru satelit dan cincin yang mengelilingi Uranus.

Pembentukan Bulan

Dulu, 4,5 miliar tahun lalu, Bumi pernah ditabrak oleh sebuah benda seukuran Mars. Ketika tabrakan terjadi, serpihan atau puing-puing batuan yang terlontar ini kemudian merger akibat gravitasi dan membentuk Bulan.

Berada dekat dengan Matahari, Bumi masih berada pad alingkungan yang cukup panas atau hangat. Planet yang ada di area ini komposisinya bukan elemen yang mudah menguap. Artinya, pada suhu dan tekanan permukaan normal di Bumi, elemen-elemen tersebut tidak akan berubah jadi gas. Karena itulah, planet-planet dalam di Tata Surya komposisinya adalah batuan.

Ketika tabrakan terjadi, puing-puing batuan yang terlontar ada yang menguap dan meleleh. Tapi, puing-puing batuan itu dengan cepat mendingin dan memadat kembali. Setelah padat, terjadilah interaksi tarik menarik antara puing-puing yang ada sehingga terjadi merger dan terbentuklah Bulan.

Tapi, untuk Uranus, kasusnya berbeda.

Satelit & Cincin Uranus

Orbit dan rotasi Uranus dan satelitnya. Kredit: ELSI
Orbit dan rotasi Uranus dan satelitnya. Kredit: ELSI

Uranus berada jauh dari Matahari. Semakin jauh dari Matahari, tentu suhunya pun semakin turun alias dingin. Berada jauh dari Matahari, materi pembentuk Uranus adalah gas yang dalam suhu rendah justru memadat jadi es. Itu artinya, elemen pembentuk Uranus merupakan elemen yang mudah menguap. Di antaranya adalah air dan amonia yang membeku jadi es. Di Bumi, kita bisa menemukan air dan amonia dalam wujud cair dan gas.

Karena lokasinya yang jauh, tabrakan yang terjadi pada planet es akan menghasilkan efek berbeda dari tabrakan planet batuan.

Ketika ada planet es kecil dengan massa 1-3 massa Bumi menabrak Uranus muda, puing-puing es yang pecah dan terlontar kemudian menyublim jadi gas untuk waktu yang lama. Gas ini kemudian mengkristal kembali jadi es. Puing-puing ini kemudian ditarik oleh Uranus untuk jadi bagian dari sistem Uranus.

Tapi, puing-puing itu bukan merger atau bergabung dengan Uranus muda melainkan menjadi sistem cincin dan 27 satelit Uranus. Satelit-satelit ini jaraknya berjauhan sehingga tidak dapat saling tarik menarik untuk membentuk satu objek seperti Bulan.

Tabrakan yang terjadi juga menyebabkan Uranus menggelinding akibat sumbu rotasi yang terbalik hampir sejajar bidang orbit. Efek lainnya, Uranus jadi berotasi sangat cepat, hanya 17 jam!

Skenario tersebut merupakan hasil simulasi komputasi untuk merekonstruksi pembentukan satelit pada area yang dingin dan jauh dari Matahari, termasuk objek yang ditangkap, dan objek beku serupa asteroid di Sabuk Kuiper. Meski demikian tujuan utamanya adalah pembentukan satelit es di sekitar planet es.

Hasilnya, model terbaik untuk menjelaskan terbentuknya satelit dan perubahan yang terjadi pada rotasi Uranus adalah model tabrakan. Model ini juga bisa diterapkan untuk menjelaskan konfigurasi satelit planet es lainnya di Tata Surya maupun pada sistem eksoplanet yang memiliki planet es.

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.

Tulis komentar dan diskusi...