Sebuah studi baru menunjukkan bahwa banyak exoplanet - dunia yang mengorbit bintang jauh - mungkin memiliki gas beracun yang meluap-luap di atmosfernya. Jika demikian, itu akan membuat evolusi bentuk kehidupan yang kompleks menjadi lebih sulit.
Konsep artis tentang 7 planet seukuran Bumi yang diketahui dalam sistem TRAPPIST-1. Tiga dari planet-planet itu berada di zona layak huni, tetapi kita belum tahu jenis gas apa yang ada di atmosfer planet. Gambar melalui R. Hurt / NASA / JPL-Caltech / UC Riverside.
Seberapa umumkah kehidupan di alam semesta? Kami masih belum tahu jawabannya, tetapi penelitian lanjutan sepertinya menyarankan itu ada harus ada banyak planet (dan bulan) di luar sana yang mampu mendukung beberapa bentuk biologi. Tetapi bagaimana dengan kehidupan yang maju, khususnya? Sebuah studi baru menunjukkan bahwa jumlah dunia dengan bentuk kehidupan kompleks yang lebih berkembang, mungkin lebih sedikit dari yang diharapkan sebagian orang.
Temuan peer-review datang dari para peneliti di University of California Riverside (UCR), dan menunjukkan bahwa banyak planet mungkin memiliki penumpukan gas beracun di atmosfer mereka yang akan membuat sulit bagi kehidupan yang lebih maju untuk berkembang. Hasil ini dipublikasikan di Jurnal Astrofisika pada 10 Juni 2019.
Menurut Timothy Lyons, seorang ahli biogeokimia di UCR:
Ini adalah pertama kalinya batas fisiologis kehidupan di Bumi dianggap untuk memprediksi distribusi kehidupan kompleks di tempat lain di alam semesta.
Penelitian ini memiliki implikasi untuk "zona layak huni," wilayah di sekitar bintang di mana suhu bisa memungkinkan air cair ada di permukaan planet berbatu. Tingkat gas beracun yang tinggi dapat mempersempit zona itu atau bahkan menghilangkannya dalam beberapa kasus. Seperti yang dijelaskan Lyons:
Bayangkan 'zona layak huni untuk kehidupan kompleks' didefinisikan sebagai zona aman di mana masuk akal untuk mendukung ekosistem yang kaya seperti yang kita temukan di Bumi saat ini. Hasil kami menunjukkan bahwa ekosistem yang kompleks seperti ekosistem kami tidak dapat ada di sebagian besar wilayah zona layak huni sebagaimana didefinisikan secara tradisional.
Diagram menggambarkan batas-batas zona layak huni tradisional, bersama dengan tipe bintang dan beberapa contoh planet ekstrasurya yang dikenal. Gambar melalui Chester Harman / Wikipedia / CC BY-SA 4.0.
Para peneliti menggunakan model komputer untuk mempelajari iklim atmosfer dan fotokimia dalam berbagai kondisi planet. Salah satu gas yang paling berbahaya adalah karbon dioksida. Planet yang jauh dari bintangnya - termasuk Bumi - memerlukannya untuk mempertahankan suhu di atas titik beku, karena itu adalah gas rumah kaca yang hebat.
Tapi ada tangkapan untuk planet yang lebih jauh dari bintang mereka daripada Bumi. Mereka akan membutuhkan lebih banyak karbon dioksida untuk menjaga suhu tetap hangat, tetapi terlalu banyak gas dapat mematikan bagi makhluk hidup yang lebih maju seperti hewan dan manusia. Sebagai Edward Schwieterman, penulis utama studi ini, mencatat:
Untuk mempertahankan air cair di tepi luar zona layak huni konvensional, sebuah planet akan membutuhkan karbon dioksida puluhan ribu kali lebih banyak daripada yang dimiliki Bumi saat ini. Itu jauh melampaui level yang diketahui beracun bagi kehidupan manusia dan hewan di Bumi.
Untuk kehidupan hewan yang lebih sederhana, tingkat karbon dioksida semacam itu dapat menyusutkan zona layak huni tradisional menjadi sekitar setengahnya. Untuk hewan atau manusia yang lebih berevolusi, zona layak huni dikurangi menjadi kurang dari sepertiga.
Konsep artis Kepler-186f, exoplanet seukuran Bumi pertama yang ditemukan mengorbit di zona layak huni bintangnya. Dunia semacam itu mungkin dapat mendukung kehidupan, tetapi gas beracun dapat membatasi sejauh mana kehidupan dapat berevolusi. Gambar melalui NASA Ames / SETI Institute / JPL-Caltech / Astronomi.
Gas mematikan lainnya adalah karbon monoksida. Tidak banyak di bumi karena matahari menciptakan reaksi kimia di atmosfer yang menghancurkannya. Tetapi untuk beberapa planet yang mengorbit bintang katai merah - lebih kecil dan lebih dingin dari matahari - radiasi ultraviolet yang intens dapat menciptakan tingkat toksik karbon monoksida di atmosfer mereka. Seperti yang dikatakan Schwieterman:
Ini tentu bukan tempat yang baik untuk kehidupan manusia atau hewan seperti yang kita kenal di Bumi.
Para peneliti yang sama, bagaimanapun, memang mencatat sebelumnya bahwa kehidupan mikroba mungkin berjalan dengan baik di lingkungan seperti itu.
Jadi bagaimana kita menentukan exoplanet mana yang cocok untuk kehidupan dan mana yang mungkin tidak, karena faktor-faktor seperti gas beracun? Satu-satunya cara untuk melakukan itu saat ini adalah dengan mempelajari atmosfer mereka dari jarak jauh dengan teleskop. Seperti yang dikatakan Christopher Reinhard, rekan penulis makalah baru itu,
Penemuan kami memberikan satu cara untuk memutuskan mana dari banyak planet yang harus kita amati lebih detail. Kita dapat mengidentifikasi planet yang layak huni dengan kadar karbon dioksida atau karbon monoksida yang kemungkinan terlalu tinggi untuk mendukung kehidupan yang kompleks.
Seperti yang mungkin diharapkan, jenis kehidupan yang paling mudah dideteksi adalah yang hidup di permukaan planet dan mengubah atmosfernya, seperti di Bumi. Jika sebuah planet hanya memiliki kehidupan di bawah permukaan bumi (as mungkin seperti halnya Mars atau bulan samudera seperti Europa dan Enceladus), itu akan jauh lebih sulit ditemukan, terutama dari tahun cahaya jauhnya. Jika ada kehidupan yang sangat maju, seperti dalam peradaban yang berkembang atau lebih dari manusia, mereka mungkin dideteksi oleh teknologinya atau efek lainnya pada lingkungan planet ini. Tetapi kehidupan yang maju membutuhkan kondisi planet yang menguntungkan.
Di Bumi, karbon dioksida sangat penting untuk kehidupan tanaman, yang menyerapnya dari udara, dan kemudian menggabungkannya dengan air dan cahaya untuk membuat karbohidrat, proses yang dikenal sebagai fotosintesis. Tetapi terlalu banyak karbon dioksida dapat mematikan bentuk kehidupan yang lebih kompleks. Gambar melalui Jason Samfield / Flickr / CC BY-NC-SA / The Conversation.
Studi baru ini dapat membantu menetapkan batasan pada jenis kehidupan yang dapat berevolusi tergantung pada toksisitas atmosfer planet mereka. Ini juga merupakan pengingat betapa berharganya planet kita sendiri, yang dipenuhi dengan kehidupan dalam berbagai bentuk yang sangat beragam. Sebagaimana dicatat oleh Schwieterman:
Saya pikir menunjukkan betapa langka dan spesialnya planet kita hanya meningkatkan kasus untuk melindunginya. Sejauh yang kita tahu, Bumi adalah satu-satunya planet di alam semesta yang dapat menopang kehidupan manusia.
Intinya: Meskipun kita belum tahu seberapa umum, atau tidak, kehidupan mungkin ada di alam semesta, menentukan planet mana yang memiliki gas beracun berlimpah di atmosfernya akan membantu mempersempit pencarian, khususnya untuk jenis kehidupan yang lebih kompleks yang mengingatkan kita pada mereka yang ada di Bumi.