Awan Batu Menguap dan Samudra Magma Diduga Menyelimuti Eksoplanet Misterius Jenis Sub-Neptunus

Para astronom terus berupaya mengungkap rahasia sub-Neptunus, salah satu jenis eksoplanet yang paling sering ditemukan di luar tata surya. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa sejumlah planet ini mungkin memiliki kondisi yang jauh lebih ekstrem daripada yang diperkirakan sebelumnya, dengan awan yang terbentuk dari batuan yang menguap dan permukaan yang berubah menjadi lautan magma akibat suhu yang sangat tinggi.

Temuan tersebut memberikan petunjuk baru mengenai struktur dan komposisi sub-Neptunus, jenis planet yang hingga kini masih menjadi misteri karena tidak memiliki padanan di tata surya kita.

Sub-Neptunus, Planet yang Umum Ditemukan tetapi Masih Sulit Dipahami

Sub-Neptunus adalah planet yang ukurannya lebih besar dari Bumi namun lebih kecil dari Neptunus. Meski tergolong salah satu jenis eksoplanet yang paling banyak ditemukan, para ilmuwan masih belum mengetahui secara pasti bagaimana struktur dan komposisi internalnya.

Selama ini, sub-Neptunus diperkirakan memiliki inti berbatu yang diselimuti atmosfer tebal. Atmosfer tersebut bisa kaya akan hidrogen seperti Jupiter, atau mengandung banyak uap air serta molekul organik berbasis karbon.

Beberapa ilmuwan bahkan pernah mengusulkan bahwa sebagian sub-Neptunus mungkin termasuk dalam kategori dunia hycean, yaitu planet yang memiliki atmosfer hidrogen tebal dan lautan air cair global yang berpotensi mendukung kehidupan.

Untuk memahami planet-planet ini lebih jauh, Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) telah melakukan pengamatan terhadap atmosfer sejumlah sub-Neptunus. Namun, hasil yang diperoleh sejauh ini masih belum memberikan jawaban yang pasti mengenai komposisi sebenarnya dari planet-planet tersebut.

Awan Mineral Menjebak Panas dalam Jumlah Besar

Atmosfer sub-Neptunus diketahui sangat tebal dan padat. Tekanan ekstrem di dekat batas antara atmosfer dan permukaan padat planet dapat mengubah berbagai mineral menjadi uap yang kemudian membentuk awan.

Mineral yang diperkirakan terlibat dalam proses ini antara lain oksida aluminium, besi, magnesium silikat, mangan sulfida, kalium klorida, natrium sulfida, dan seng sulfida.

Simulasi Mengungkap Efek Pemanasan Ekstrem

Tim peneliti yang dipimpin oleh Sagnick Mukherjee dari Arizona State University menggunakan simulasi komputer rinci untuk mempelajari dampak awan mineral terhadap atmosfer dan permukaan sub-Neptunus.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa awan mineral yang terbentuk jauh di dalam atmosfer bertindak seperti lapisan isolasi yang sangat efektif. Awan tersebut menahan panas yang berasal dari inti planet sehingga panas terperangkap di bagian bawah atmosfer.

“Among the sub-Neptunes currently being studied with JWST, we were amazed to find that cloud-driven heating can raise the temperature at the planet’s atmosphere–interior boundary by roughly over 1,400 to 2,600 degrees Celsius [2,550–4,712 degrees Fahrenheit],” kata Mukherjee.

Menurut hasil simulasi, suhu pada batas antara atmosfer dan bagian dalam planet dapat meningkat hingga lebih dari 1.400 hingga 2.600 derajat Celsius. Sementara itu, lapisan atmosfer yang lebih tinggi justru mengalami pendinginan karena panas sulit keluar dari bagian bawah atmosfer.

Permukaan Planet Berpotensi Menjadi Samudra Magma

Akumulasi panas yang sangat besar di dekat permukaan menyebabkan batuan mulai mencair.

“For some of the planets we modeled, that extra heat is enough to melt the planet’s surface, creating a magma ocean,” ujar anggota tim penelitian, Matthew Nixon.

Salah satu kandidat planet yang diduga memiliki samudra magma adalah GJ 1214b, yang mengorbit bintang katai merah sekitar 48 tahun cahaya dari Bumi.

Planet ini sebelumnya sempat dianggap sebagai dunia yang kaya air dan relatif sejuk. Namun, pengamatan JWST yang menemukan uap logam dan kabut karbon dioksida di atmosfernya mengubah pandangan tersebut. Kini para ilmuwan menilai bahwa permukaan GJ 1214b yang tersembunyi di balik atmosfer tebal kemungkinan telah mencair sepenuhnya.

Samudra Magma Memengaruhi Komposisi Atmosfer

Keberadaan samudra magma dapat memicu proses kimia yang kompleks antara bagian dalam planet dan atmosfernya.

Gas yang berasal dari magma dapat naik ke atmosfer dan memperkaya kandungannya dengan oksigen, silikon hidrida, serta silikon monoksida. Sebaliknya, magma dapat menyerap amonia, metana, dan uap air dari atmosfer.

Akibat pertukaran tersebut, atmosfer menjadi lebih kaya akan material dari bagian dalam planet sekaligus kehilangan sebagian gas yang biasanya diharapkan ditemukan dalam jumlah besar.

Kondisi ini dapat menyulitkan para astronom dalam menafsirkan data yang diperoleh dari pengamatan atmosfer. Spektrum atmosfer yang diamati mungkin tidak sepenuhnya mencerminkan komposisi asli planet karena telah dipengaruhi oleh interaksi dengan samudra magma.

Selain itu, panas yang terperangkap di bagian bawah atmosfer dapat membuat lapisan atmosfer tetap mengembang dan menghambat proses penyusutan alami planet selama miliaran tahun.

Tantangan bagi Kemungkinan Kehidupan

Jika temuan ini terbukti benar, peluang sub-Neptunus untuk menjadi dunia yang layak huni bisa jauh lebih kecil dibandingkan perkiraan sebelumnya.

Bahkan pada planet yang tidak cukup panas untuk membentuk samudra magma, suhu di dekat permukaan kemungkinan tetap terlalu tinggi untuk mempertahankan air dalam bentuk cair. Kondisi tersebut juga akan menyulitkan munculnya lingkungan yang mendukung kehidupan seperti yang dikenal di Bumi.

Penelitian ini menunjukkan bahwa sub-Neptunus mungkin merupakan dunia yang jauh lebih ekstrem daripada yang selama ini dibayangkan. Meski masih menyimpan banyak misteri, temuan terbaru membantu para ilmuwan memahami bagaimana awan mineral, panas internal, dan aktivitas geologis dapat membentuk karakter unik salah satu jenis planet paling umum yang ditemukan di galaksi.