Pemahaman Dinamika Interior Planet Ekstrasurya yang Besar dan Berbatu

Nationalgeographic.co.id - Fisika dan kimia yang terjadi jauh di dalam planet kita sangat mendasar bagi keberadaan kehidupan seperti yang kita kenal. Akan tetapi kekuatan apa yang bekerja di interior dunia yang sangat jauh, dan bagaimana kondisi ini memengaruhi potensi mereka untuk layak huni?

Pekerjaan baru telah dilakukan, dipimpin oleh Laboratorium Bumi dan Planet Carnegie. Mereka menggunakan mimikri berbasis laboratorium untuk mengungkap struktur kristal baru yang memiliki implikasi besar bagi pemahaman kita tentang interior planet ekstrasurya yang besar dan berbatu. Temuan mereka diterbitkan oleh Proceedings of the National Academy of Sciences pada 14 Februari 2022 dengan melampirkan judul "Ultrahigh-pressure disordered eight-coordinated phase of Mg₂GeO₄: Analogue for super-Earth mantles".

"Dinamika interior planet kita sangat penting untuk mempertahankan lingkungan permukaan tempat kehidupan dapat berkembang, menggerakkan geodinamo yang menciptakan medan magnet kita dan membentuk komposisi atmosfer kita," jelas Rajkrishna Dutta dari Carnegie, penulis utama studi ini, seperti yang dilaporkan Tech Explorist. "Kondisi yang ditemukan di kedalaman planet ekstrasurya yang besar dan berbatu seperti Bumi super akan lebih ekstrem lagi," imbuhnya.

Berdasarkan pada perhitungan kepadatannya, mineral silikat membentuk sebagian besar mantel bumi dan dianggap sebagai komponen utama interior planet berbatu lainnya. Di Bumi, perubahan struktural yang disebabkan oleh silikat di bawah tekanan tinggi dan kondisi suhu menentukan batas-batas utama di bagian dalam Bumi, seperti antara mantel atas dan bawah.

Dalam studi baru ini, tim peneliti tertarik untuk menyelidiki kemunculan dan perilaku bentuk-bentuk baru silikat dalam kondisi yang meniru yang ditemukan di planet ekstrasurya.

"Selama beberapa dekade, para peneliti Carnegie telah menjadi pemimpin dalam menciptakan kembali kondisi interior planet dengan menempatkan sampel kecil material di bawah tekanan besar dan suhu tinggi," tutur Thomas Duffy dari Universitas Princeton.

Namun ada keterbatasan pada kemampuan ilmuwan untuk menciptakan kembali kondisi interior exoplanet di laboratorium. Pemodelan teoretis telah menunjukkan bahwa fase baru silikat muncul di bawah tekanan yang diperkirakan akan ditemukan di mantel planet ekstrasurya berbatu yang setidaknya empat kali lebih masif dari Bumi. Akan tetapi transisi ini belum diamati.

Namun, germanium adalah pengganti yang baik untuk silikon. Kedua elemen membentuk struktur kristal yang serupa, tetapi germanium menginduksi transisi antara fase kimia pada suhu dan tekanan yang lebih rendah, yang lebih mudah diatur untuk dibuat dalam eksperimen laboratorium.

Baca Juga: Eksoplanet yang Punya Atmosfer Berlapis seperti Bumi Ditemukan

Baca Juga: Eksoplanet Aneh Seperti Neptunus Ini Mungkin Memiliki Awan Air

Baca Juga: Lagi, Satelit Kepler Temukan Planet Ekstrasurya Kembaran Bumi

Bekerja dengan magnesium germanate, Mg₂GeO₄, analog dengan salah satu mineral silikat paling melimpah di mantel, tim dapat mengumpulkan informasi tentang potensi mineralogi super-Bumi dan planet ekstrasurya besar berbatu lainnya.

Di bawah sekitar 2 juta kali tekanan atmosfer normal, fase baru pun muncul dengan struktur kristal berbeda yang melibatkan satu germanium yang terikat dengan delapan oksigen.

"Hal yang paling menarik bagi saya adalah bahwa magnesium dan germanium, dua elemen yang sangat berbeda, saling menggantikan dalam strukturnya," kata Ron Cohen dari University of Nevada Las Vegas.

Dalam kondisi sekitar, sebagian besar silikat dan germanat diatur dalam apa yang disebut struktur tetrahedral, satu silikon pusat atau germanium terikat dengan empat atom lainnya. Namun, dalam kondisi ekstrem, ini bisa berubah.

"Penemuan bahwa di bawah tekanan ekstrem, silikat dapat mengambil struktur yang berorientasi pada sekitar enam ikatan, bukan empat, adalah pengubah permainan total dalam hal pemahaman ilmuwan tentang dinamika Bumi yang dalam," jelas Sally June Tracy dari Carnegie. "Penemuan orientasi delapan kali lipat ini bisa memiliki implikasi revolusioner yang sama untuk bagaimana kita berpikir tentang dinamika interior planet ekstrasurya," simpulnya.

Tim berharap, akan melakukan penelitian ini lebih lanjut, agar dapat lebih memahami lagi dinamika interior planet ekstrasurya yang tentunya ini dapat bermanfaat bagi potensi kelayakhunian mereka.

Penelitian ini didukung oleh US National Science Foundation, Departemen Energi AS, Gauss Center for Supercomputing dan sumbangan dari Carnegie Institution for Science.