Jika dunia berbatu berada di zona layak huni bintang mirip Matahari, maka hal tersebut terlihat bagus di atas kertas. Air cair? Memeriksa. Suhu yang tepat? Memeriksa. Tapi ada batasannya. Jika planet ini terlalu kecil, maka ia tidak dapat menampung udara yang dibutuhkannya untuk tetap hidup.
Jadi, seberapa kecilkah itu terlalu kecil? Bisakah Bumi menyusut dan tetap mempertahankan selimutnya yang bisa bernapas?
Ilmuwan planet Universitas California Riverside, Michelle Hill, baru-baru ini menjalankan simulasi untuk menjawab pertanyaan ini. Temuan ini sangat jelas: sebuah planet ekstrasurya setidaknya harus berukuran sebesar Mars agar dapat mempertahankan atmosfernya selama beberapa miliar tahun agar kehidupan dapat berakar. Dunia yang lebih kecil cenderung kehilangan gasnya lebih cepat dibandingkan kemampuan mereka untuk menggantinya.
Jebakan Zona Layak Huni
Zona layak huni adalah kawasan utama bagi kehidupan alien. Ini adalah pita sempit di sekitar bintang yang suhunya memungkinkan air cair menggenang di permukaan. Ini juga merupakan lingkungan yang berbahaya.
Kedekatan dengan bintang berarti paparan angin bintang dan radiasi yang intens. Kekuatan-kekuatan ini bertindak seperti amplas di atmosfer planet. Semakin dekat Anda dengan bintang, semakin kencang angin bertiup. Semakin tipis atmosfer Anda, semakin mudah untuk dihilangkan.
Hill dan timnya mensimulasikan planet mirip Bumi dengan berbagai ukuran yang mengorbit di zona tersebut. Mereka ingin mengetahui secara pasti kapan sebuah planet menjadi terlalu kecil untuk melawan erosi bintang tersebut.
Jawabannya?
Planet yang dapat menopang atmosfer harus memiliki lebar rata-rata sekitar 80% dari Bumi. Secara teoritis, beberapa dapat bertahan pada tingkat 60%, tetapi hanya dalam kondisi tertentu dan beruntung. Bagi ahli astrobiologi yang mengamati “kebanyakan” planet ekstrasurya yang ditemukan, data ini adalah sebuah filter. Tidak ada cukup waktu teleskop untuk memeriksa setiap kandidat. Mempersempit pencarian bukan lagi suatu pilihan; itu penting.
Gunung berapi vs. Angin
Model yang dikembangkan tim, “Smaller Than Earth Habitability Model,” memperlakukan planet digital seperti Bumi. Proporsi inti-mantel-kerak sama. Garis dasar kimia yang sama. Kemudian mereka mengubah variabelnya: lebih banyak karbon, ukuran inti berbeda, suhu awal berbeda.
Selama miliaran tahun, dua kekuatan bersaing untuk mendominasi:
1. Pengupasan: Angin bintang dan radiasi meniupkan gas.
2. Pengisian ulang: Gunung berapi memompa gas (kebanyakan CO2) kembali keluar.
Planet-planet kecil kalah dalam pertempuran.
Mereka memiliki gravitasi yang lebih lemah. Medan magnetnya lebih tipis sehingga memberikan lebih sedikit perlindungan terhadap partikel bermuatan. Mantel mereka mendingin dan mengeras lebih cepat, sehingga menghentikan mesin vulkanik lebih awal. Ketika gunung berapi tidak aktif lagi, atmosfer tidak memiliki cadangan cadangan. Itu lenyap.
Untuk menjaga atmosfer dalam jangka panjang, sebuah planet umumnya memerlukan ambang batas 80% radius Bumi. Di bawahnya, kebocoran melebihi keran.
Kartu Pengganti Karbon
Tidak semuanya merupakan malapetaka bagi dunia kecil. Model tersebut menunjukkan bahwa planet sekecil 0,6 jari-jari Bumi dapat mempertahankan atmosfernya—jika kaya akan karbon.
Karbon dioksida adalah molekul berat. Lebih sulit bagi angin bintang untuk menghilangkan molekul-molekul berat dibandingkan molekul-molekul ringan. Atmosfer CO2 murni merupakan skenario terbaik untuk retensi.
Namun menuju ke sana sulit. Negara-negara kecil yang kaya akan karbon memerlukan:
* Mantel lebih besar dibandingkan dengan intinya.
* Jumlah unsur radioaktif yang lebih tinggi untuk menjaga interior tetap panas lebih lama.
* Mantel awal yang lebih dingin.
Tunggu, awal yang lebih dingin membantu? Ya. Mantel yang sangat panas langsung meletus dengan dahsyat, memuntahkan gas yang segera tersapu oleh nyala api bintang yang baru lahir. Mantel yang lebih dingin menahannya. Itu menunggu. Ketika bintang menjadi tenang dan nyala apinya mereda, planet tersebut akhirnya melepaskan gasnya. Pada saat itu, lingkungan sudah cukup stabil untuk membiarkan atmosfer bertahan.
Kehidupan di Dunia Tanpa Udara?
Apakah kehilangan atmosfer pertama berarti permainan berakhir? Belum tentu.
Bahkan planet tanpa udara pun mungkin mendapat kesempatan kedua. Tabrakan komet dan asteroid dapat menghasilkan unsur-unsur yang mudah menguap seperti hidrogen, oksigen, dan karbon lama setelah planet ini terbentuk. Jika dampak ini terjadi di kemudian hari dalam kehidupan sistem bintang, maka atmosfer baru dapat dibangun dari awal.
“Sementara planet yang lebih kecil menghadapi tantangan yang lebih besar… model kami menunjukkan bahwa mereka dapat mengembangkan atmosfer,” tulis Hill.
Mereka tidak boleh langsung diabaikan. Dunia berbatu seukuran Mars, yang dilanda dampak selama satu miliar tahun, mungkin baru saja menghirup udara untuk kedua kalinya.
Melihat ke Depan
Model ini mengarah pada target baru. Katai merah. Bintang-bintang kecil dan sejuk ini membentuk 75% galaksi kita. Bintang seperti TRAPPIST-1 menampung banyak dunia berbatu di zona layak huni. Keremangannya memudahkan teleskop seperti JWST mendeteksi filter atmosfer saat planet transit.
Simulasi di masa depan juga akan mengamati planet-planet yang mengalami pasang surut. Dunia dimana satu sisi selalu menghadap bintang. Di mana gaya pasang surut menjaga bagian dalam tetap aktif secara seismik, seperti bulan Jupiter, Io.
Pencarian kehidupan di luar bumi sedang mengalami pergeseran. Kami tidak lagi hanya mencari kembaran Bumi. Kami mencari penyintas yang tangguh. Planet-planet seukuran Mars. Pencilan yang banyak mengandung karbon. Dunia tanpa udara menunggu kesuksesan besar berikutnya.
Alam semesta berantakan. Kehidupan mungkin tidak memerlukan panggung seukuran Bumi untuk menampilkannya. Mungkin saja diperlukan gravitasi yang cukup agar tirai tidak tertiup angin.
