Teori Baru Pembentukan Planet, Bumi Terbentuk dari Tabrak Lari

Ricky Jenihansen - Rabu, 29 September 2021 | 10:00 WIB

JPL-Caltech

Ilustrasi seniman tentang dua benda besar yang bertabrakan.

Nationalgeographic.co.id—Sebuah penelitian baru yang dipimpin oleh peneliti di University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory menawarkan konsep baru terbentuknya Bumi yang menantang model pembentukan planet konvensional. Dengan menggunakan machine learning dan simulasi dampak raksasa, para peneliti menemukan bahwa planet-planet yang berada di tata surya bagian dalam -termasuk bumi, kemungkinan lahir dari tabrak lari berulang.

Menurut penelitian tersebut, pembentukan planet kemungkinan bahkan lebih berantakan dan lebih rumit daripada yang diakui sebagian besar ilmuwan. Proses di mana planet-planet yang rapi, bulat dan berbeda terbentuk dari awan asteroid dan planet mini yang bergolak dan berputar-putar. Hasil penelitian tersebut telah dipublikasikan dalam dua laporan di The Planetary Science Journal edisi 23 September.

Temuan tersebut menantang pandangan konvensional, di mana tabrakan antara blok bangunan yang lebih kecil menyebabkan mereka saling menempel. Seiring waktu, tabrakan berulang menghasilkan materi baru ke planet bayi yang sedang tumbuh.

Sebaliknya, para peneliti menawarkan konsep baru dan menunjukkan bukti untuk skenario "tabrak lari berulang". Di mana benda-benda pra-planet menghabiskan sebagian besar perjalanan mereka melalui tata surya bagian dalam menabrak dan memantul satu sama lain, sebelum saling bertemu lagi di lain waktu. Setelah diperlambat oleh tabrakan pertama mereka, mereka akan lebih mungkin untuk tetap menyatu di waktu berikutnya.

Penelitian ini diterbitkan dalam dua laporan, dengan satu fokus pada Venus dan Bumi, dan yang lainnya pada bulan Bumi. Inti dari kedua publikasi tersebut, menurut tim penulis, yang dipimpin oleh planetary sciences and LPL professor Erik Asphaug, adalah poin yang sebagian besar tidak diketahui bahwa dampak raksasa bukanlah penggabungan efisien yang diyakini para ilmuwan.

"Kami menemukan bahwa sebagian besar dampak raksasa, bahkan yang relatif 'lambat', adalah tabrak lari. Ini berarti bahwa untuk menggabungkan dua planet, Anda biasanya harus memperlambatnya terlebih dahulu dalam tabrakan tabrak lari," kata Asphaug kepada University of Arizona News.

Lsmpascal

Planet-planet terestrial dari tata surya bagian dalam, ditunjukkan dalam skala.

Menurutnya, jika memikirkan dampak raksasa, misalnya pembentukan bulan sebagai peristiwa tunggal, hal itu mungkin salah. "Lebih mungkin (itu) terjadi dua tabrakan berturut-turut," ia menambahkan.

Ia menjelaskan, salah satu implikasi dari hal tersebut adalah bahwa Venus dan Bumi akan memiliki pengalaman yang sangat berbeda dalam pertumbuhan mereka sebagai planet. Meskipun Bumi dan Venus bertetangga langsung di tata surya bagian dalam, tapi itu berbeda.

Dalam makalah pertama, Bumi muda akan berfungsi untuk memperlambat badan-badan planet yang saling tumpang tindih, membuat mereka pada akhirnya lebih mungkin untuk bertabrakan dan menempel di Venus. Studi tersebut dipimpin oleh Alexandre Emsenhuber, yang melakukan pekerjaan ini selama beasiswa pascadoktoral di lab Asphaug dan sekarang di Universitas Ludwig Maximilian di Munich.

"Kami berpikir bahwa selama pembentukan tata surya, Bumi awal bertindak seperti pelopor untuk Venus," kata Emsenhuber dalam studi tersebut.

Tata surya adalah apa yang oleh para ilmuwan disebut sebagai sumur gravitasi, konsep di balik daya tarik populer di pameran sains. Pengunjung melemparkan koin ke dalam sumur gravitasi berbentuk corong, dan kemudian melihat uang mereka menyelesaikan beberapa orbit sebelum jatuh ke lubang tengah. Semakin dekat suatu planet dengan matahari, semakin kuat gravitasi yang dialami planet.

Itulah mengapa planet-planet bagian dalam tata surya yang menjadi fokus studi ini, yaitu Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars mengorbit matahari lebih cepat daripada, katakanlah, Jupiter, Saturnus, dan Neptunus. Akibatnya, semakin dekat suatu objek menjelajah ke matahari, semakin besar kemungkinannya untuk menetap di sana.

University of Munich

Bulan dianggap sebagai akibat dari tumbukan raksasa.

Jadi ketika sebuah planet yang saling tumpang tindih menabrak Bumi, kecil kemungkinannya untuk menempel ke Bumi, dan malah lebih mungkin berakhir di Venus, Asphaug menjelaskan.

"Bumi bertindak sebagai perisai, memberikan pemberhentian pertama terhadap planet-planet yang terkena dampak ini. Kemungkinan besar, sebuah planet yang memantul dari Bumi akan menabrak Venus dan bergabung dengannya," katanya.

Emsenhuber menggunakan analogi bola yang memantul menuruni tangga untuk mengilustrasikan gagasan tentang apa yang mendorong efek pelopor tersebut. Sebuah benda yang datang dari tata surya luar seperti bola yang memantul menuruni tangga, dengan masing-masing pantulan mewakili tabrakan dengan yang lain.

"Sepanjang jalan, bola kehilangan energi, dan Anda akan menemukan bahwa bola akan selalu memantul ke bawah, tidak pernah ke atas," katanya.

Emsenhuber menjelaskan, bahwa tidak masalah jika planet bertabrakan dan tidak langsung bergabung, karena mereka akan bertemu satu sama lain lagi di beberapa titik dan bergabung kemudian. "Tapi bukan itu yang kami temukan. Kami menemukan mereka lebih sering menjadi bagian dari Venus, daripada kembali ke Bumi. Lebih mudah pergi dari Bumi ke Venus daripada sebaliknya," jelasnya.

Untuk melacak semua orbit dan tabrakan planet itu, dan akhirnya penggabungan mereka, tim menggunakan machine learning untuk mendapatkan model prediktif dari simulasi 3D dampak raksasa. Tim kemudian menggunakan data ini untuk dengan cepat menghitung evolusi orbital, termasuk tabrakan tabrak lari dan penggabungan untuk mensimulasikan pembentukan planet terestrial selama 100 juta tahun.

Bumi saat ini sangat memprihatinkan kondisinya, bagaimana nasibnya 500 tahun ke depan?

Dalam makalah kedua, penulis mengusulkan dan mendemonstrasikan skenario tabrak lari berulang mereka untuk pembentukan bulan, mengenali masalah utama dengan model dampak raksasa standar. "Model standar untuk bulan membutuhkan tumbukan yang sangat lambat, secara relatif. Dan itu menciptakan bulan yang sebagian besar terdiri dari planet yang berdampak, bukan proto-Bumi, yang merupakan masalah besar karena bulan memiliki kimia isotop yang hampir identik dengan Bumi," jelasnya.

Para peneliti berpikir bahwa asimetri yang dihasilkan dalam cara planet-planet disatukan menunjukkan jalan ke studi masa depan yang membahas keragaman planet terestrial. Misalnya, kita tidak mengerti bagaimana Bumi berakhir dengan medan magnet yang jauh lebih kuat daripada Venus, atau mengapa Venus tidak memiliki bulan.

"Dalam pandangan kami, Bumi akan memperoleh sebagian besar materinya dari tabrakan yang menghantam langsung, atau lebih lambat dari yang dialami Venus. Tabrakan ke Bumi yang lebih miring dan kecepatan lebih tinggi akan lebih disukai berakhir di Venus," katanya.