Navid Marvi/Institut Carnegie
Interaksi formatif antara lautan magma dan atmosfer awal mungkin menjadi kunci untuk memahami asal usul air di planet – tanpa air, kita tidak akan berada di sini, dan kita mulai memahaminya dengan lebih baik.
Menurut penelitian baru yang diterbitkan dalam jurnal Nature oleh Francesca Miozzi dan Anat Shahar, dari Carnegie Institute, jenis planet paling melimpah di Galaksi kita mungkin kaya akan air cair karena interaksi formatif antara lautan magma dan atmosfer awal selama tahun-tahun awalnya.
Dari lebih dari 6.000 eksoplanet yang diketahui di Bima Sakti, sub-Neptunus adalah yang paling umum. Mereka lebih kecil dari Neptunus dan lebih masif dari Bumi dan diperkirakan demikianm interior berbatu dengan atmosfer tebal yang didominasi oleh hidrogen.
Hal ini menjadikan mereka kandidat yang baik untuk menguji gagasan tentang bagaimana planet berbatu seperti kita mendapatkan banyak air – yang sangat penting bagi munculnya kehidupan di Bumi dan dianggap sebagai sebuah tantangan. komponen mendasar dari kelayakhunian planet.
“Peningkatan pengetahuan kita tentang keragaman eksoplanet yang luas telah memungkinkan kita membayangkan detail baru tentang tahap awal pembentukan dan evolusi planet berbatu,” jelas Miozzi. “Hal ini membuka pintu bagi pertimbangan mengenai sumber pasokan air baru bagi planet ini. – sebuah misteri yang telah lama diperdebatkan di kalangan ilmuwan bumi dan planet – namun eksperimen yang dirancang untuk tujuan ini tidak ada.”
Penelitian ini berfokus terutama pada upaya menghubungkan pengamatan atmosfer planet dengan evolusi dan dinamika batuannya.
Penelitian sebelumnya tentang pemodelan matematika menunjukkan bahwa interaksi antara hidrogen di atmosfer dan lautan magma yang mengandung besi selama pembentukan planet dapat menghasilkan air dalam jumlah besar. Namun, hingga saat ini, pengujian eksperimental ekstensif terhadap usulan sumber air planet ini belum dilakukan.
Miozzi dan Shahar memimpin tim peneliti internasional dari IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris) dan UCLA (University of California, Los Angeles) untuk menciptakan kondisi di mana interaksi antara hidrogen – yang mewakili atmosfer planet awal – dan silika cair yang kaya akan besi – yang mewakili pembentukan lautan magmatik – akan terjadi di planet muda.
Mereka mengerti mengompresi sampel hingga sekitar 600.000 kali tekanan atmosfer (60 gigapascal) dan memanaskannya hingga lebih dari 4000º C.
Lingkungan eksperimentalnya meniru fase kritis dalam proses evolusi planet berbatu. Benda-benda tersebut terbentuk dari piringan debu dan gas yang mengelilingi bintang muda setelah kelahirannya.
Materi ini terakumulasi menjadi benda-benda yang saling bertabrakan dan menjadi lebih besar dan lebih panas, akhirnya menyatu menjadi lautan magma yang luas. Planet-planet muda ini sering kali dikelilingi oleh selubung tebal molekul hidrogen, H2, Apa dapat bertindak sebagai “selimut termal”, mempertahankan lautan magma selama miliaran tahun sebelum mendingin.
“Pekerjaan kami memberikan bukti eksperimental pertama dari dua proses penting dalam evolusi awal planet,” kata Miozzi. “Kami menunjukkan bahwa a sejumlah besar hidrogen terlarut dalam lelehan dan sejumlah besar air dihasilkan oleh reduksi oksida besi oleh molekul hidrogen.”
Secara keseluruhan, temuan ini menunjukkan bahwa sejumlah besar hidrogen dapat disimpan di lautan magmatik saat air terbentuk. Hal ini mempunyai implikasi penting bagi sifat fisik dan kimia interior planet, dengan dampak potensial juga terhadap perkembangan inti dan komposisi atmosfer.
“Kehadiran air dalam bentuk cair dianggap penting bagi kelayakhunian planet ini,” pungkas Shahar. “Pekerjaan ini menunjukkan bahwa sejumlah besar air tercipta sebagai konsekuensi alami dari pembentukan planet. Ini merupakan langkah maju yang besar dalam cara kita berpikir tentang pencarian dunia jauh yang mampu menampung kehidupan.”
