Gambar Uranus yang diperbesar ini, yang ditangkap oleh Kamera Inframerah Dekat (NIRCam) Webb pada 6 Februari 2023, mengungkap pemandangan cincin planet yang menakjubkan. Planet ini menampilkan rona biru dalam gambar warna representatif ini, dibuat dengan menggabungkan data dari dua filter (F140M, F300M) pada 1,4 dan 3,0 mikron, yang masing-masing ditampilkan di sini sebagai biru dan oranye (Kredit: NASA, ESA, CSA, STScI. Pemrosesan gambar: J. DePasquale (STScI))
AUSTIN — Bayangkan sebuah pesawat ruang angkasa menari dengan bulan-bulan yang jauh, mendeteksi goyangan kecil yang dapat mengungkap lautan luas yang tersembunyi di bawah lapisan es yang tebal. Ini bukanlah fiksi ilmiah; ini adalah pendekatan mutakhir yang dilakukan para peneliti untuk menjelajahi salah satu planet paling misterius di tata surya: Uranus.
Para ilmuwan di Universitas Texas memelopori metode baru untuk mendeteksi lautan air cair di bulan-bulan Uranus – yang berpotensi membuka kemungkinan menarik untuk menemukan kehidupan di luar Bumi. Model komputer inovatif mereka, dijelaskan dalam jurnal Surat Penelitian Geofisikadapat membantu misi NASA yang akan datang untuk menentukan apakah bulan-bulan jauh ini menyimpan bahan paling mendasar bagi kehidupan: air.
“Menemukan lautan air cair di dalam bulan-bulan Uranus akan mengubah pemikiran kita tentang berbagai kemungkinan keberadaan kehidupan,” kata ilmuwan planet Doug Hemingway, yang mengembangkan model terobosan tersebut, dalam rilis universitasnya.
Penelitian ini berfokus pada fenomena luar biasa: bulan bergoyang. Berbeda dengan benda diam, bulan tidak kaku sempurna. Mereka secara halus bergoyang saat mengorbit, dan gerakan ini dapat mengungkap apa yang terjadi di bawah permukaan esnya. Bulan yang memiliki lautan cair di dalamnya akan lebih bergoyang dibandingkan bulan padat – bayangkan bagaimana balon berisi air bergerak secara berbeda dari bola karet padat.
Dengan menganalisis pergerakan mikroskopis ini, para peneliti dapat memperkirakan ukuran dan kedalaman potensi lautan. Misalnya, mereka menghitung bahwa jika bulan Uranus, Ariel, bergoyang hanya 300 kaki selama orbitnya, kemungkinan besar ia berisi lautan sedalam 100 mil yang dilindungi oleh lapisan es setebal 20 mil.
Teknik ini bukanlah hal yang sepenuhnya baru. Para ilmuwan sebelumnya menggunakan pendekatan serupa untuk memastikan bahwa bulan Saturnus, Enceladus, memiliki lautan global. Sekarang, mereka menerapkan metode ini pada bulan-bulan Uranus, yang sangat menarik karena mereka termasuk dalam kelas planet yang disebut “raksasa es” – jenis planet yang lebih umum di galaksi daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Implikasi potensialnya sangat besar. Jika bulan-bulan Uranus mengandung air cair, hal ini menunjukkan bahwa planet-planet yang memiliki lautan serupa mungkin jauh lebih umum di alam semesta daripada yang kita pahami saat ini. Setiap lautan yang ditemukan mewakili potensi habitat kehidupan lainnya, sehingga memperluas perspektif kosmik kita.
NASA saat ini sedang dalam tahap awal perencanaan misi ke Uranus, dan penelitian ini akan membantu perancang misi mengoptimalkan pendekatan mereka. Dengan menyediakan model prediktif untuk deteksi lautan, tim Universitas Texas pada dasarnya menciptakan “slide rule” yang canggih untuk memaksimalkan potensi ilmiah misi tersebut.
“Ini bisa menjadi perbedaan antara menemukan lautan atau menemukan bahwa kita tidak memiliki kemampuan tersebut ketika kita tiba di sana,” kata Krista Soderlund, seorang profesor peneliti yang terlibat dengan konsep misi NASA.
Langkah selanjutnya melibatkan penyempurnaan model dengan mengintegrasikan pengukuran dari berbagai instrumen, yang dapat memberikan gambaran lebih rinci tentang dunia es yang jauh ini. Satu hal yang pasti: pemahaman kita tentang potensi kehidupan di alam semesta akan menjadi semakin menarik.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Studi ini menyelidiki apakah lautan bawah permukaan ada di bulan-bulan es Uranus dengan memeriksa hubungan antara amplitudo librasi (goyangan selama rotasi) dan struktur internal. Para peneliti memodelkan setiap bulan memiliki dua lapisan (cangkang es dan inti berbatu) atau tiga lapisan (es, lautan, dan inti).
Mereka menghitung bagaimana ketebalan lapisan es dan keberadaan lautan cair mempengaruhi besaran terukur seperti amplitudo librasi dan medan gravitasi. Dengan menggunakan kepadatan, jari-jari, dan parameter orbit yang diketahui, mereka memperkirakan perilaku librasi di dalam dan di luar lautan untuk memahami struktur bulan.
Hasil Utama
Para peneliti menemukan bahwa beberapa bulan Uranus, seperti Miranda, Ariel, dan Umbriel, lebih cenderung menunjukkan amplitudo librasi yang besar jika mereka memiliki cangkang es tipis dan lautan di bawahnya. Untuk bulan-bulan ini, lapisan es yang lebih tipis dari 30 kilometer akan menghasilkan librasi yang nyata.
Sebaliknya, bulan seperti Titania dan Oberon, dengan orbit lebih besar dan cangkang lebih tebal, akan memiliki amplitudo librasi yang terlalu kecil untuk dideteksi dengan mudah. Temuan mereka menunjukkan bahwa lautan yang tebal lebih mudah dideteksi, sedangkan lautan yang tipis mungkin tidak terdeteksi tanpa instrumen yang tepat.
Keterbatasan Studi
Mendeteksi librasi kecil memerlukan instrumen dengan presisi sangat tinggi, yang mungkin tidak dapat dilakukan dengan desain pesawat ruang angkasa saat ini. Studi ini mengasumsikan keseimbangan hidrostatik (lapisan seragam) dan sifat material tertentu, yang mungkin terlalu menyederhanakan struktur kompleks bulan yang sebenarnya. Faktor-faktor seperti peristiwa pemanasan di masa lalu, ketebalan cangkang yang tidak seragam, dan komposisi kimia lautan yang bervariasi dapat mempengaruhi hasil secara signifikan.
Diskusi & Kesimpulan
Penelitian ini menyoroti bahwa pengukuran librasi dapat memberikan wawasan penting mengenai keberadaan lautan di bawah permukaan dan ketebalan lapisan es. Informasi ini penting untuk memahami sejarah energi dan termal bulan-bulan ini, yang berdampak pada kelayakhunian mereka.
Namun, mendeteksi lautan tipis memerlukan pengukuran yang sangat akurat, terutama untuk bulan-bulan yang lebih kecil. Temuan ini mendorong misi masa depan untuk memprioritaskan instrumen yang mampu mengukur librasi kecil dan medan gravitasi untuk meningkatkan peluang mengkonfirmasi keberadaan lautan di bawah permukaan.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh Institut Geofisika Universitas Texas dan Jackson School of Geosciences. Para penulis mengungkapkan tidak ada konflik kepentingan, dan data yang digunakan tersedia secara bebas dalam literatur yang diterbitkan.
