Jika kita mengambil Bumi dan Venus - dan membuat mereka mengorbit bintang merah yang keren, tidak terlalu jauh - bisakah James Webb Space Telescope mengetahui planet mana yang bisa dihuni?
Konsep artis tentang James Webb Space Telescope via ESA / C. Carreau.
Apakah dunia lain seperti Bumi - nyaman, kaya air, mampu mendukung kehidupan - di luar sana? Sejak 1990-an, para astronom telah menemukan sekitar 2.000 exoplanet, atau planet jauh yang mengorbit bintang selain matahari kita. Banyak yang disebut astronom sebagai hot-Jupiters yang mengorbit di dekat bintang-bintang mereka, tetapi beberapa berbatu dan tampak lebih mirip Bumi. Kami tahu planet-planet ini ada di sana, tetapi - di luar keberadaan mereka, ukuran dan jarak dari bintang-bintang mereka - kami tidak tahu banyak tentang mereka. Banyak yang berharap bahwa peluncuran James Webb Space Telescope (JWST) - dijadwalkan untuk 2018 - akan memberikan pandangan pertama kita ke atmosfer planet ekstrasurya yang mirip Bumi. Astronom Joanna Barstow berbicara tentang kemungkinan ini minggu ini (8 Juli 2015) pada Pertemuan Astronomi Nasional (GNB) di Wales. Dia mengatakan bahwa, meskipun JWST mungkin akan dapat mendeteksi dunia seperti Bumi yang jauh, itu tidak akan mudah.
Barstow, dari Universitas Oxford, mengatakan dalam sebuah pernyataan:
Atmosfer sebuah planet memberikan panduan yang baik untuk kemungkinan kondisi di permukaan.
Atmosfer Bumi mengandung sejumlah besar nitrogen, oksigen, ozon, dan air. Sebaliknya, 'kembaran jahat' yang tidak ramah, Venus, memiliki atmosfer yang sebagian besar terbuat dari karbon dioksida, yang mendorong suhu permukaannya mencapai 450 derajat Celcius.
JWST adalah penerus Hubble Space Telescope. Ini akan mempelajari alam semesta dalam panjang gelombang inframerah. Barstow melakukan penelitian yang menunjukkan bahwa JWST mungkin dapat membedakan antara sebuah planet dengan atmosfer yang mirip Bumi, dan planet yang lebih bermusuhan seperti yang ditemukan di planet tetangga kita, Venus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa JWST akan memiliki kemampuan untuk mendeteksi penanda kunci yang dapat menunjukkan keberadaan iklim seperti kita ketika melihat planet seukuran Bumi di sekitar bintang yang lebih kecil dan lebih merah dari matahari kita. Menurut pernyataan itu:
Gas-gas yang berbeda telah berhasil diidentifikasi di atmosfer beberapa planet besar, panas, berukuran Jupiter dengan mempelajari variasi kecil dalam cahaya bintang yang melewati atmosfer mereka ketika mereka menyeberang di depan bintang induknya. Namun, variasi ini sangat kecil: cahaya yang disaring melalui atmosfer planet ekstrasurya adalah seperseribu dari total cahaya bintang yang terdeteksi.
Mempelajari planet seukuran Bumi adalah tantangan yang bahkan lebih besar. Meskipun JWST akan berjuang dengan menganalisis tata surya persis seperti kita, itu akan mampu mempelajari planet seperti Bumi di sekitar bintang-bintang yang lebih dingin - jika sistem seperti itu dapat ditemukan.
Membedakan antara Bumi yang jauh dan Venus yang jauh mungkin melibatkan pengamatan lapisan ozon. Jika Bumi jauh, lapisan ozonnya menghadirkan fitur jelas yang bisa dilihat menggunakan teleskop seperti JWST. Venus, bagaimanapun, tidak memiliki lapisan ozon sehingga fitur tidak ada. Gambar melalui J Barstow
Barstow menambahkan:
Jika kami mengambil Bumi dan Venus, dan menempatkannya di orbit di sekitar bintang merah yang dingin dan tidak terlalu jauh, penelitian kami menunjukkan bahwa JWST dapat membedakan mereka. Lapisan ozon bumi, 10 kilometer di atas permukaan, diproduksi ketika cahaya dari matahari berinteraksi dengan molekul oksigen di atmosfer kita, dan itu menghasilkan sinyal yang tidak salah lagi yang dapat dideteksi oleh JWST. Venus, tanpa lapisan ozon yang substansial, akan terlihat sangat berbeda.
Itu dengan asumsi bahwa planet yang dimulai seperti Bumi dan Venus akan berevolusi dengan cara yang sama di sekitar bintang yang keren!
Barstow menunjukkan dalam pernyataannya bahwa JWST akan digunakan untuk berbagai aplikasi astronomi, tidak hanya mendeteksi planet ekstrasurya. Dia juga menyebutkan bahwa mengamankan waktu di JWST akan sangat kompetitif. Barstow mengatakan bahwa, untuk membedakan antara Bumi dan Venus, para astronom perlu mengamati planet ekstrasurya setidaknya 30 kali, mengambil waktu teleskop yang berharga. Dia menyimpulkan:
Teleskop masa depan yang didedikasikan untuk mengamati atmosfer banyak planet berbatu di sekitar bintang yang berbeda akan diperlukan untuk sepenuhnya menyelesaikan pertanyaan tentang kelayakhunian pada eksoplanet. Sementara itu, JWST akan mengamati banyak planet aneh dan indah lainnya dalam detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Intinya: Sebuah penelitian menunjukkan bahwa James Webb Space Telescope - penerus Hubble, yang dijadwalkan untuk diluncurkan pada 2018 - dapat membedakan antara Bumi dan Venus yang mengorbit bintang merah yang dingin dan tidak terlalu jauh. Tetapi - dengan asumsi kita dapat menemukan sistem seperti itu - membuat pengamatan itu tidak mudah.