Berkenalan Dengan Bulan Jupiter

Jupiter. Planet raksasa ini mirip Tata Surya mini dengan 79 bulan atau satelit yang mengelilinginya. Dari semua satelit itu, 53 sudah dinamai sedangkan 26 lainnya masih tanpa nama. 

Jupiter dan 4 satelit Galilean yang ditemukan oleh Galileo Galilei tahun 1610. Kredit: Satelit: NASA/JPL/Galileo; Jupiter: NASA/JPL/Space Science Institute; Proses citra dan desain: Kevin M. Gill

Banyak? Tentu saja. 

Bahkan para astronom menduga masih ada ratusan bulan yang mengitari planet ini dan belum ditemukan. Ini tentu saja karena bulan atau tersebut sangat kecil (mungkin sekitar beberapa kilometer) sehingga sangat redup untuk bisa diamati. 

Kehadiran banyak satelit yang mengitari Jupiter memang bisa diduga. Jupiter tidak hanya paling besar tapi juga paling masif di antara planet-planet di Tata Surya. Semakin besar massa suatu benda, maka gravitasinya pun semakin besar dan kuat. Dengan demikian, Jupiter memiliki gravitasi yang kuat untuk menarik dan menangkap benda-benda yang melintas.

Saat ini kita bisa menemukan puluhan objek yang mengitari Jupiter dan kehadiran instrumentasi baru tentu akan menyingkap lebih banyak cerita dari Jupiter. 

Tapi, empat abad lampau kondisinya tidak seperti sekarang.

Kala Galileo Melihat ke Langit

Sketsa Jupiter dan satelit Galilean yang diamati Galileo. Kredit: Debarbat, S., dan Wilson, C. Dari buku The General History of Astronomy, vol. 2A
Sketsa Jupiter dan satelit Galilean yang diamati Galileo. Kredit: Debarbat, S., dan Wilson, C. Dari buku The General History of Astronomy, vol. 2A

Sejak zaman lampau, Jupiter sudah diamati dengan mata telanjang. Planet ini sangat terang di langit malam dan mudah dikenali. Meskipun Jupiter merupakan planet terbesar di Tata Surya, dan jaraknya pun tidak bisa dibilang dekat. Pada titik terdekat dengan Bumi pun Jupiter masih berada 588 juta km. Itu artinya, kita hanya bisa melihat Jupiter seperti noktah terang di langit malam. JIka ada benda kecil mengitari Jupiter, kita tidak akan bisa melihatnya tanpa bantuan alat a.k.a teleskop. 

Tahun 1609 merupakan awal dimulainya astronomi modern ketika Galileo Galilei mendengar tentang teleskop yang ditemukan oleh Hans Lippershey dan Zacharias Jansen di Belanda. Tanpa melihat seperti apa teleskop yang dibuat di Belanda, Galileo merancang teleskopnya sendiri dengan tujuan melihat kedatangan kapal musuh dari jauh. 

Tapi, teleskop itu kemudian diarahkan ke langit dan Galileo menemukan dunia baru di Jupiter.  

Tanggal 7 Januari 1610, Galileo mengarahkan teleskop ke Jupiter yang sedang berada di Taurus dan menemukan ada tiga bintang di dekat planet tersebut. Ketiga objek ini tampak segaris dengan dua di timur dan satu di sebelah barat Jupiter. 

Keesokan harinya, Galileo melihat posisi Jupiter di langit malam bergeser, dan ketiga bintang itu juga ikut bergeser bersama Jupiter. Yang menarik, ketiganya sekarang berada di barat. Pengamatan selanjutnya menunjukan ketiga objek itu bergerak bersama Jupiter dan pada tanggal 13 Januari 1610, objek ke-4 ditemukan. 

Galileo mencatat seluruh pengamatannya dan membuat sketsa perubahan posisi dari waktu ke waktu. Catatan ini jadi rekam jejak sejarah yang sangat penting dan tentu saja dokumentasi penemuan ini diterbitkan oleh Galileo dalam Siderius Nuncius.  

Para Pengiring Jupiter

Hasil pengamatan mengindikasikan kalau ke-4 objek terang itu bukan bintang. Ke-4 objek ini mengelilingi Jupiter dan bergerak bersama Jupiter di langit. 

Penemuan ini jelas mengubah pandangan masa itu. Ada benda lain yang mengorbit Jupiter (planet). Jelas ini indikasi kalau Bumi bukanlah pusat dan planet-planet tidak mengelilingi Bumi.

Galileo kemudian menyimpulkan kalau Bulan juga punya pola yang sama. Bulan mengitari Bumi dan bergerak bersama Bumi mengelilingi Matahari. 

Kesimpulan ini kemudian diperkuat dengan pengamatan Venus pada bulan Oktober 1610 ketika Galileo menemukan Venus punya fase seperti Bulan. Jelas ini menunjukan kalau Venus mengitari Matahari. 

Inilah bukti dari teori heliosentris yang diajukan Copernicus.

Tahun 1614, Simon Marius mengklaim telah menemukan empat satelit Jupiter sebulan sebelum Galileo dalam terbitan Mundus Iovialis. Akan tetapi, setelah diteliti lebih lanjut, Marius menemukan ke-4 satelit tersebut pada tanggal 8 Januari 1610, satu hari setelah Galileo. 

Atas saran Johannes Kepler, ke-4 satelit Galilean diberi nama berdasarkan saran Marius dengan nama empat kekasih Zeus yakni Ganymede, Io, Callisto, dan Europa.

Lebih dari satu abad kemudian, pada tahun 1892, E.E. Barnard menemukan Amalthea, satelit kelima Jupiter. Meskipun merupakan satelit kelima, Amalthea yang jauh lebih kecil ini justru mengorbit Jupiter lebih dekat dibanding Io. Amalthea jadi penutup dari penemuan satelit Tata Surya lewat pengamatan kasat mata. Penemuan setelahnya berasal dari pencitraan dengan fotografi maupun pencitraan digital.

Satelit Jupiter lainnya ditemukan pada awal tahun 1900-an antara 1904 – 1914 yakni Himalia (1904), Elara 1905), Pasiphae (1908), dan Sinope (1914). Satelit Lysithea dan Carme baru ditemukan tahun 1938, disusul Ananke tahun 1951, dan Leda di tahun 1974.  Pada tahun 1979, Voyager menemukan Metis, Adrastea dan Thebe. Pada tahun 1975 Themisto ditemukan namun baru dikonfirmasi dengan data yang lebih baik pada tahun 2000. 

Selama dua dekade tidak ada satelit baru yang ditemukan. Baru sejak tahun 1999, satu per satu satelit Jupiter ditemukan dan sampai tahun 2020 Jupiter diketahui memiliki 79 satelit. Pada tahun 2020, para astronom menemukan 45 kandidat satelit Jupiter yang dipotret oleh Teleskop Canada-France-Hawaii pada tahun 2010. Dari penemuan ini para astronom menduga masih ada 600 satelit kecil yang menanti untuk ditemukan. 

Pengelompokan Satelit Jupiter

Satedi Jupiter. Kredit: Carnegie Institution for Science / Roberto Molar Candanosa

Secara umum, satelit yang mengelilingi Jupiter lahir dari sisa materi pembentuk Jupiter yang membentuk piringan di sekeliling planet tersebut. Materi yang ada di piringan saling berinteraksi atau bertabrakan dan bergabung membentuk objek-objek baru di sekeliling Jupiter. Pada awalnya satelit-satelit tersebut diduga terbentuk agak jauh dari Jupiter sebelum akhirnya migrasi ke orbitnya sekarang.

Teori pembentukan satelit Jupiter masih terus dikembangkan karena teori yang ada belum bisa sepenuhnya menjelaskan bagaimana ke-4 satelit Galilean bisa punya karakteristik seperti saat ini. 

Jika dilihat dari lokasinya, satelit Jupiter bisa dibagi atas tiga kelompok yakni satelit dalam, satelit utama atau satelit Galilean, dan satelit luar. 

Satelit dalam berada pada jarak kurang dari 200.000 km dari Jupiter atau berada lebih dekat ke Jupiter dibanding Io. Yang masuk kelompok ini adalah Metis, Adrastea, Amalthea, dan Thebe yang ukurannya juga tidak lebih dari 200 km. Berada dekat Jupiter tentu saja satelit-satelit ini menerima efek yang sangat besar dari gravitasi Jupiter. Akibatnya di masa depan, satelit-satelit ini akan terjun bebas menabrak Jupiter. 

Kelompok satelit utama yang dihuni 4 satelit Galilean pada jarak 400.000 -2.000.000 km dari Jupiter dan merupakan satelit paling besar dan masif yang mengelilingi planet ini. Massa satelit Galilean ini 99,9% dari massa seluruh satelit Jupiter saat ini! 

Yang menarik, interaksi gravitasi yang terjadi menghasilkan resonansi orbit pada Io, Europa, dan Ganymede. Ketika Ganimede menyelesaikan satu putaran pada Jupiter, Europa sudah dua kali mengelilingi planet raksasa tersebut, dan Io sudah empat kali. Dari ke-4 satelit tersebut, Ganymede adalah satelit terbesar di Jupiter dan di Tata Surya. Tak hanya itu, Ganimede juga lebih besar dari Merkurius meski planet tersebut lebih masif. 

Ke-4 satelit Galilean memiliki struktur berlapis seperti Bumi. Io memiliki inti dengan mantel batuan cair dan lapisan kerak batuan yang diselimuti senyawa belerang. Sementara itu, lapisan batuan, lapisan es tebal, dan kerak es tipis dari campuran air dan komponen lain, menyelubungi inti Ganimede dan Europa. Untuk Europa, lapisan air atau lautan berada tepat di bawah kerak es. Untuk Callisto, intinya berupa campuran es dan batuan. 

Kelompok terakhir adalah satelit luar yang berada di luar satelit Galilean. Satelit-satelit ini berada jauh dari Jupiter dengan orbit yang sangat lonjong, inklinasi (kemiringan orbit) yang cukup besar, dan ada yang pergerakannya berlawanan arah a.k.a retrograd. Pada umumnya, objek-objek ini merupakan asteroid atau komet hasil tangkapan atau justru pecahan hasil tabrakan yang kemudian mengelilingi Jupiter. 

Satelit berada pada kategori ini adalah Kelompok Carme yang anggotanya rerata berukuran 46 km dan memiliki kemiripan karena berwarna merah. Satelit pada grup Carme ini berasal dari asteroid trojan.

Kelompok lainnya adalah grup Ananke yang anggotanya bergerak retrograd (berlawanan arah) dengan ukuran rerata 28 km dan berwarna abu-abu. Para astronom menduga Ananke merupakan asteroid yang ditangkap dan hancur akibat tabrakan. Reruntuhan sisa tabrakan inilah yang kemudian membentuk 15 satelit di kelompok Ananke. Kelompok terakhir adalah Pasiphae yang anggota-anggotanya beragam dengan warna merah ke abu-abu dan berasal dari asteroid yang hancur akibat tabrakan berulang kali.

Satelit Galilean: Io & Europa

Io, satelit dengan aktivitas vulkanik sangat aktif. Kredit: NASA/JPL/University of Arizona
Io, satelit dengan aktivitas vulkanik sangat aktif. Kredit: NASA/JPL/University of Arizona

Io. Satelit paling dekat ke Jupiter ini merupakan satelit batuan dengan aktivitas gunung berapi paling aktif di Tata Surya. Berada dekat Jupiter, tak pelak satelit ini juga mengalami pasang yang besar. Akibatnya, terbentuk tonjolan 100 meter seperti halnya tonjolan Bumi di ekuator.

Ada lebih dari 400 gunung berapi yang memuntahkan gas belerang dengan bau menyengat. Gas ini membeku di permukaan akibat suhu Io yang sangat dingin. Keaktifan gunung berapi ini yang terus menerus meremajakan permukaan Io sehingga jejak kawah tabrakan menghilang. 

Ketika erupsi terjadi, Io memuntahkan materi ke atmosfer dan gravitasi Jupiter yang besar menarik ribuan kilogram materi. Aliran materi ini berinteraksi dengan medan magnet Jupiter sehingga terbentuk aliran plasma berbentuk donat di sekeliling planet dan memicu kilat di atmosfer Jupiter. 

Io yang berukuran 3.636 km dan massa 89,3 miliar triliun kg, membutuhkan waktu hampir dua hari atau 1,77 hari untuk mengelilingi Jupiter. Yang pasti satelit ini tidak ramah untuk kehidupan. 

Europa, satelit dengan lautan di bawah permukaan. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute
Europa, satelit dengan lautan di bawah permukaan. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Dari Io, kita ke Europa. Satelit yang satu ini menarik perhatian para astronom karena lautan yang ada di bawah permukaannya. Europa yang ukurannya 3,138 km dengan massa 48 miliar triliun membutuhkan 3,55 hari untuk mengitari Jupiter.

Berada pada jarak 670.900 km dari Jupiter, lapisan air es tebal menyelimuti permukaan Europa. Dari pengamatan teleskop landas Bumi, landas angkasa maupun kunjungan misi antariksa, ada tanda-tanda proses tektonik di Europa. Ada lempeng tektonik berupa gunung es yang menutupi permukaan Europa. Lempengan es ini memiliki retakan dengan pola gelap di sepanjang retakan dan ada potongan es berwarna oranye kemerahan. Retakan pada permukaan Europa menjadi indikasi pemanasan internal yang menghasilkan terbentuknya lautan di bawah permukaan. 

Gunung es di Europa juga tidak statis. Artinya ada pergeseran lempeng dan tabrakan antar lempeng es yang terjadi seperti di Bumi. Proses inilah yang menghapus jejak kawah di Europa. Pergeseran lempeng memperkuat dugaan keberadaan lautan di bawah permukaan Europa. Keberadaan lautan ini memberi indikasi kalau Europa bisa saja memiliki kehidupan yang muncul di bawah permukaan

Satelit Galilean: Ganimede & Callisto

Ganimede. Satelit terbesar di Jupiter dan Tata Surya. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Ganimede. Satelit terbesar di Jupiter dan Tata Surya. Kredit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

Satelit berikutnya adalah Ganimede, bulan terbesar Jupiter sekaligus juga satelit terbesar di antara satelit lain di Tata Surya. Ukuranya 5.268 km dengan massa 148 miliar triliun kg dan berada pada jarak 1 juta 70 ribu km dari Jupiter. Berada cukup jauh, Ganimede butuh 7,15 hari untuk mengitari Jupiter. 

Ada kemiripan antara permukaan Ganimede dengan Europa. Keduanya sama-sama ditutupi lapisan es. Tapi ada bedanya. Kalau permukaan Europa memperlihatkan usia yang muda antara 20 juta sampai 180 juta tahun, tidak demikian dengan Ganimede. 

Permukaan Ganimede memperlihatkan keragaman usia dengan daerah gelap berupa kawah yang usianya miliaran tahun. Daerah yang lebih terang usianya lebih muda. Pada area ini tidak terdapat banyak kawah sehingga para astronom menduga ada erupsi air yang melapisi area tersebut sebelum akhirnya membeku.

Ganimede merupakan satu-satunya bulan yang menghasilkan medan magnet. Atmosfer di satelit ini tergolong tipis dan meski ada gunung dengan aktivitas vulkanik di masa lalu, lava yang mengalir tidak cukup banyak untuk menghapus jejak kawah tabrakan.

Callisto. Satelit Galilean terluar. Kredit: NASA/JPL/DLR(German Aerospace Center)
Callisto. Satelit Galilean terluar. Kredit: NASA/JPL/DLR(German Aerospace Center)

Yang terakhir dari Satelit Galilean adalah Callisto. Jaraknya sekitar 2 juta km dari Jupiter dengan ukuran 4.820 km. Meskipun ukurannya hampir sama dengan Merkurius, Callisto hanya memiliki 1/3 massa planet tersebut. Itu juga artinya Callisto memiliki kerapatan yang lebih rendah dari Merkurius dan satelit ini mengandung lebih sedikit batuan dan materi logam di bagian dalam. Para astronom memperkirakan Callisto justru didominasi oleh es.  Permukaannya dipenuhi oleh kawah hasil tabrakan namun tampaknya proses geologi di satelit ini sudah tidak terjadi lagi sejak 4 miliar tahun lalu. 

Bulan yang satu ini butuh waktu 16,6 hari untuk mengitari planet induknya. Mirip seperti Bulan, Callisto juga mengitari Jupiter dengan satu sisi wajah yang selalu menghadap Jupiter. Planet ini termasuk dingin dengan suhu 130 K atau -140ºC jadi es yang ada di permukaan Callisto tidak pernah menguap sepanjang tahun. 

Ditulis oleh

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 konsultan di Planetary Science Institute sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy. Ia juga ditunjuk IAU sebagai IAU 100 National Committee Contact dan IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.

Tulis komentar dan diskusi...