Sejak eksoplanet pertama disahkan pada tahun 1992, para astronom telah menemui ribuan dunia di luar Sistem Suria kita. Dengan semakin banyak penemuan yang berlaku sepanjang masa, fokus penyelidikan exoplanet mula beralih secara perlahan dari penemuan exoplanet ke pencirian eksoplanet. Pada dasarnya, saintis kini berusaha untuk menentukan komposisi eksoplanet untuk menentukan sama ada mereka dapat menyokong kehidupan atau tidak.
Bahagian penting dari proses ini adalah mengetahui berapa banyak air yang ada di eksoplanet, yang sangat penting bagi kehidupan seperti yang kita ketahui. Semasa persidangan ilmiah baru-baru ini, sekumpulan saintis mengemukakan penyelidikan baru yang menunjukkan bahawa air mungkin merupakan komponen utama eksoplanet tersebut yang berukuran antara dua hingga empat kali ganda dari Bumi. Penemuan ini akan membawa implikasi serius ketika mencari kehidupan di luar Sistem Suria kita.
Penyelidikan ini adalah subjek persembahan yang bertajuk "Interthation Model Growth Model of Planet Size Distribution", yang berlangsung pada Persidangan Goldschmidt 2018 di Boston. Semasa sesi bertajuk "Peranan Pelarian Atmosfera Ekstrem dari Eksoplanet Panas", tim menyampaikan penemuan yang menunjukkan bahawa dunia air mungkin lebih biasa daripada yang difikirkan sebelumnya.
Penemuan ini berdasarkan data dari Teleskop Angkasa Kepler dan Gaia misi, yang dianalisis oleh pasukan saintis antarabangsa yang diketuai oleh Dr Li Zeng - seorang penyelidik dari Jabatan Bumi dan Sains Planet Universiti Harvard. Seperti yang mereka nyatakan, Kepler misi telah tepat mengukur radius lebih dari 4000 calon exoplanet, bersama dengan tempoh orbitnya dan parameter lain.
Calon eksoplanet ini dapat dibahagikan kepada dua kategori ukuran: mereka yang memiliki radius 1,5 kali Bumi, dan mereka yang rata-rata sekitar 2,5 radius Bumi. Digabungkan dengan ukuran massa dan radius terbaru dari Gaia misi, pasukan dapat mengembangkan model struktur dalaman planet ini. Manakala planet yang termasuk dalam kategori sebelumnya dipercayai berbatu, yang terakhir umumnya dianggap berkisar dari Bumi super hingga gergasi gas bersaiz Neptunus.
Namun, menurut model yang dikembangkan oleh Li dan rakan-rakannya, banyak eksoplanet yang disahkan yang berukuran antara dua hingga empat kali ganda dari ukuran bumi sebenarnya adalah dunia air. Di planet-planet ini, kira-kira 50% jisim terdiri dari air, sedangkan air membentuk hanya 0.2% dari jisim Bumi. Seperti yang dijelaskan oleh Dr. Zeng semasa pembentangan:
"Ini adalah kejutan besar untuk menyedari bahawa pasti ada banyak dunia air ... Kami telah melihat bagaimana massa berkaitan dengan radius, dan mengembangkan model yang mungkin menjelaskan hubungannya. Model ini menunjukkan bahawa eksoplanet yang memiliki radius sekitar x1.5 Jari-jari Bumi cenderung menjadi planet berbatu (biasanya x5 jisim Bumi), sedangkan yang dengan radius x2.5 Jari-jari Bumi (dengan massa sekitar x10 Bumi) mungkin dunia air ”.
Walau bagaimanapun, apabila seseorang mempertimbangkan ciri-ciri orbit planet-planet ini (iaitu seberapa dekat mereka mengorbit ke bintang masing-masing), gambar yang sangat menarik mula muncul. Seperti yang dijelaskan Li, "dunia air" ini bukanlah planet berbatu yang ditutupi lautan dalam, tetapi jenis planet yang sama sekali baru dan tidak ada yang setara dengan Sistem Suria.
"Ini adalah air, tetapi tidak seperti yang biasa dijumpai di Bumi. Suhu permukaan mereka dijangka berada dalam lingkungan 200 hingga 500 darjah Celsius, ”katanya. "Permukaan mereka mungkin diselimuti atmosfer yang didominasi uap air, dengan lapisan air cair di bawahnya. Melangkah lebih dalam, seseorang akan menjangkakan bahawa air ini berubah menjadi es tekanan tinggi sebelum kita mencapai teras berbatu yang padat. Keindahan model adalah bahawa ia menjelaskan bagaimana komposisi berkaitan dengan fakta yang diketahui mengenai planet-planet ini. "
Mungkin yang lebih mengejutkan adalah betapa biasa planet ini kelihatan. Menurut kajian mereka, Li dan rakan-rakannya menunjukkan bahawa sekitar 35% dari semua eksoplanet yang diketahui lebih besar daripada Bumi semestinya kaya dengan air. Terlebih lagi, mereka membuat hipotesis bahawa kemungkinan mereka terbentuk dengan cara yang serupa dengan inti raksasa gas yang dipercayai terbentuk - teras berbatu yang dikelilingi oleh lapisan bahan mudah menguap yang dibuat padat oleh tekanan.
Secara semula jadi, penemuan ini mempunyai implikasi yang signifikan ketika mencari kehidupan di luar Sistem Suria kita. Sehingga kini, idea bahawa air sangat penting bagi kehidupan seperti yang kita ketahui bahawa ini merupakan kesimpulan yang terdahulu bagi para saintis. Tetapi jika kajian ini betul, maka nampaknya air jauh lebih banyak di eksoplanet daripada sebelumnya, dan boleh menjadi penghalang kehidupan seperti yang kita ketahui.
Sekiranya memang dunia perairan terdiri dari atmosfer yang panas, beruap, dan lapisan ais yang lebat lebih dekat dengan terasnya, maka sukar bagi kehidupan untuk muncul di dunia ini. Pada asasnya, panas terik dan kurangnya akses ke cahaya matahari yang mencukupi, aktiviti hidroterma dan massa darat akan menjadikan persekitaran yang cukup bermusuhan. Walaupun begitu, kajian ini menawarkan beberapa kemungkinan menarik untuk mencirikan eksoplanet dan melihat apa yang ada di luar sana.
Melihat ke masa depan, Li dan rakan-rakannya berharap agar mereka yang baru dilancarkan Melancarkan Satelit Survey Exoplanet (TESS) akan menemui lebih banyak lagi dunia air ini. Ini kemudian akan ditindaklanjuti oleh teleskop darat - dan yang akan segera dilancarkan Teleskop Angkasa James Webb (JWST) - yang akan memberikan pengukuran spektroskopi yang akan membantu para saintis mencirikan komposisi dan atmosfera planet ini.
Sebagai Profesor Sara Seager, seorang profesor Sains Planetari di Massachusetts Institute of Technology (MIT), dan timbalan pengarah sains misi TESS, berkata:
"Sangat mengagumkan apabila berfikir bahawa eksoplanet berukuran menengah yang misterius boleh menjadi dunia air dengan sejumlah besar air. Semoga pemerhatian atmosfera di masa depan – atmosfera wap tebal — dapat menyokong atau membantah penemuan baru. ”
Sementara itu, masih banyak dunia berbatu di luar sana untuk diterokai untuk tanda-tanda kehidupan!
