AS2005 Astronomi & Lingkungan
Exoplanet & Exolife
Lanjutan penjelasan mengenai metode pencarian Eksoplanet
2
3
1. Kecepatan Radial (Spektroskopi Doppler)
2. Astrometri
3. Fotometri Transit
4. Gravitational Microlensing
5. Pencitraan Secara Langsung (Direct Imaging)
6. Pulsar Timing
7. Reflection/emission modulations
8. Polarimetri (pemantulan radiasi bintang di atmosfer planet)
Metode Pencarian Planet Ekstrasolar
Jelaskanlah mengenai metode ini.
Berikan juga contoh hasil pengamatannya.
Metode Pulsar Timing
4
Jelaskanlah mengenai metode ini.
Berikan juga contoh hasil pengamatannya.
Metode Reflection/Emission Modulations
5
Jelaskanlah mengenai metode ini.
Berikan juga contoh hasil pengamatannya.
Metode Polarimetri
6
Penemuan Exoplanet Berdasarkan Tahun Penemuan (Data sampai 2020)
7
8
Habitable Zone
8
Habitable Worlds
Offers environmental conditions where some form of life could originate or survive.
(NOT whether the planet has life or not).
Growing evidence for:
- Habitability of Early Mars
- Habitability of Oceans of Europa (moon of Jupiter)
Artists’ rendition of what Early Mars may have looked like
Photo of Jupiter with moons Europa (near Red Spot) and Callisto (left) - 2001 Cassini Spacecraft image.
10
Habitable Zone (HZ):
wilayah dalam orbit yang berpusat pada
bintang, dimana pada planet mirip Bumi yang berada pada wilayah tersebut, mendukung
untuk tumbuhnya kehidupan.
HZ merupakan irisan dari dua wilayah:
Circumstellar habitable zone (CHZ)
Galactic habitable zone (GHZ)
Definisi
11
HZ bergantung pada faktor-faktor:
Evolusi, usia, dan aktivitas bintang pusat
Atmosfer, magnetosfer, dan jarak planet ke bintang pusat
Kestabilan sistem keplanetan
Lingkungan galaktik dari sistem keplanetan
Definisi
12
Habitable Zone (Ukuran Bintang)
13
Karenanya, saat mencari mekanisme yang mengawali kehidupan di Bumi, kita tidak tahu kemana perhatian kita seharusnya terutama diarahkan:
Atmosfer
Lautan
Sistem hidrotermal
Permukaan Bumi
Lapisan bawah permukaan Bumi
Kutub es
Periode waktu setelah tumbukan besar atau erupsi gunung api
Danau
Sungai
atau lainnya.
Kehidupan Di Bumi
14
Ini diperumit dengan adanya kebolehjadian asal kehidupan di Bumi berawal dari luar
angkasa hipotesis panspermia
Kebolehjadian transfer bentuk kehidupan microbial dari satu planet ke planet lainnya.
Transfer seperti itu bukan hanya mungkin bagi Mars – Bumi, tapi sulit dihindari jika kehidupan ternyata muncul lebih dulu
dalam sejarah Mars.
Hipotesis Panspermia
15
5% batuan yang dilontarkan dari Mars mendarat di Bumi.
Bakteri bisa bertahan dari tumbukan yang
dibutuhkan untuk melontarkan batuan Mars ke angkasa, saat pemanasan saat memasuki atmosfer Bumi, dan saat menubruk
permukaan Bumi (Mastrapa et al. 2001).
Hipotesis Panspermia
16
Berada dalam batuan yang terlontar
tersebut, bakteri bisa bertahan terhadap fluks radiasi kosmik (Horneck et al. 1994).
Kebolehjadian panspermia antarbintang juga digagas menjadi kemungkinan
mekanisme awal kehidupan di Bumi (Napier 2004).
Hipotesis Panspermia
17
Saat ini, seberapa besar peran hipotesis
panspermia sulit ditentukan secara ilmiah karena ketiadaan alat untuk menguji
hipotesis tersebut.
bagaimana pandangan saintis saat ini tentang hipotesis panspermia?
Hipotesis Panspermia
18
Sebagai pendekatan praktis (sebagaimana yang banyak dianut dalam studi mengenai habitability pada objek astrofisika), konsep habitable tidak mengacu pada “di mana makhluk hidup bisa eksis”, tapi pada “di mana air dalam bentuk cair bisa eksis”.
Habitability
19
Keberadaan air dalam bentuk cair menjadi media reaksi biokimia yang mengawali
timbulnya kehidupan
Fraksi alam semesta dimana air dapat
berada dalam bentuk cair, dirujuk sebagai habitable universe.
Habitability
20
Didefinisikan oleh Hart (1979):
daerah dimana air bisa berada dalam bentuk cair di permukaan planet.
rentang jarak orbit dimana permukaan planet bisa distabilisasi oleh proses iklim dan proses geofisika
sedemikian rupa sehingga temperatur dan tekanan
memungkinkan keberadaan air dalam bentuk cair (T = 273-647 K, P = 0,006-220 bar)
Habitable Zone
21
Temperatur permukaan planet bergantung pada:
jumlah energi bintang induk yang sampai ke permukaannya
distribusi spektral energi bintang induk
properti radiatif atmosfer planet (absorpsi, hamburan, emisi)
properti refleksi (albedo) permukaan planet dan awan
Habitable Zone
22
Habitable Zone (Temperatur Bintang)
23
Habitable Zone
24
HZ cenderung bergerak ke arah luar, karena bintang deret utama menjadi semakin
terang
Luminositas Matahari berubah dari keadaan awal 0,75 L menjadi yang sekarang 1 L
Untuk kehidupan bisa berevolusi menjadi
kehidupan tingkat tinggi, planet harus selalu berada di dalam HZ selama evolusi bintang
Habitable Zone
25
Continously Habitable Zone (CHZ):
wilayah dimana planet tetap berada dalam HZ untuk selang waktu tertentu hab
Untuk kasus Bumi, makhluk berintelegensi tinggi membutuhkan waktu ~4 Ga. Selang waktu ini biasanya diambil untuk harga hab
Sebagian ilmuwan mengambil harga hab = 3 Ga
Untuk kasus bentuk kehidupan mikrobiologi: hab
= 1 Ga
Habitable Zone
26
Habitable Zone
Continuosly HZ, untuk hab = 1 Ga Source: Lectures in Astrobiology, Vol. II
27
Habitable Zone
28
Berdasarkan kesimpulan dari Hart:
Ratio ro/ri menjadi semakin kecil untuk bintang yang makin kecil massanya.
Konvergen ro=ri untuk bintang dengan massa M ~ 0,83 M
Bintang dingin bermassa rendah (yang kelas spektrumnya lebih lanjut dari K1) tidak
memiliki CHZ
Habitable Zone
29
Komposisi, ekstensi, dan ketebalan atmosfer adalah faktor penting dalam masalah habitability
Kasting et al. memberikan definisi yang lebih akurat tentang HZ dengan mengikutsertakan peran
atmosfer
Model iklim satu dimensi untuk planet mirip Bumi yang memiliki atmosfer CO2, H20, N2, dan
keberadaan air dalam bentuk cair dipermukaannya Habitable Zone & Atmosfer Planet
30
Kasting et al.:
Pinggir luar: didefiniskan dari jarak planet ke bintang induk dimana pembentukan awan CO2 dimulai. Awan ini akan
mendinginkan permukaan planet dengan meningkatkan albedonya
Pinggir dalam: karena jarak planet yang dekat dengan bintang induknya, terjadi kehilangan air lewat peristiwa photolysis
Air menguap menuju stratosfer
Radiasi UV memecah molekul air menjadi H2 dan O
Hidrogen (H2) lepas dari atmosfer
moist greenhouse effect
Habitable Zone & Atmosfer Planet
31
Untuk Bumi, HZ diperkirakan berada pada:
0,95 < CHZ < 1,15 au
Habitable Zone & Atmosfer Planet
32
Habitable Zone
33
Gliese 581:
Bintang katai merah di rasi Libra
Massa: 0,31 M
Jarak: 20,3 thc
Kelas Spektrum:
M2,5V
Magnitudo (V):
10,550
HZ: 0,09-0,20 AU
Habitable Zone Pada Bintang Gliese 581
34
Jumlah planet yang terdeteksi: 4 buah
Planet terkecil:
Nama: Gliese 581 e
Massa: 1,94 M
Salah satu
exoplanet terkecil (pada bintang
normal) yang
dideteksi sampai saat ini
Habitable Zone Pada Bintang Gliese 581
35
Statistik Katalog Habitable Exoplanets (26 Nov. 2013)
--> data di-update via http://phl.upr.edu/projects/habitable- exoplanets-catalog
http://phl.upr.edu/
36
10 Exoplanet Potensial Layak Huni
37
38
Milky Way: Home of Billions of Stars
39
Lokasi Exoplanet Yang Saat Ini Dideteksi
40
Pertama kali digagas tahun 1991 oleh
Guillermo Gonzalez
(Iowa State University) dan Donald Brownlee &
Peter Ward (Washington University)
7 - 9 kiloparsek (23.000 - 29.000 tahun cahaya) dari pusat galaksi
Galactic Habitable Zone
41
Batasan jarak ke pusat galaksi:
Terlalu dekat: sumber radiasi ionisasi transien (misalnya supernova, GRB) dan tumbukan komet.
Terlalu jauh: evolusi kimiawi galaksi, terutama kelimpahan unsur berat (misalnya karbon)
Galactic Habitable Zone
42
Galactic Habitable Zone
43
Terraforming
44
Terraforming: proses hipotesis pada
benda langit (planet, satelit, atau lainnya) yang dilakukan untuk mengubah
atmosfernya, temperatur, topografi
permukaan, atau ekologinya, agar mirip seperti Bumi dan bisa ditinggali oleh
makhluk-makhluk Bumi
Definisi
45
Mars
Venus
Europa
Titan
Kandidat Dalam Tata Surya
46
Memiliki elemen-elemen yang dibutuhkan manusia:
Air, yang mungkin berada dalam keadaan beku di tudung es di kutub planet
Karbon dan oksigen dalam bentuk karbon dioksida (CO2)
Nitrogen
Komposisi atmosfer:
95,3% karbon dioksida
2,7% nitrogen
1,6% argon
0,2% oksigen
Kasus: Mars
Pandangan NASA mengenai terraforming di Mars:
https://www.nasa.gov/press- release/goddard/2018/mars- terraforming
47
Properti mirip Bumi:
Periode rotasi 24j 37m (Bumi: 23j 56m).
Kemiringan sumbu orbit: 24 (Bumi 23,5).
Gravitasi permukaan: sepertiga Bumi
Cukup dekat dengan Matahari sehingga bisa mengalami musim. Jarak Mars-Matahari
sekitar 50% lebih jauh dari jarak Bumi- Matahari.
Kasus: Mars
48
Perubahan yang dilakukan:
1. Membangun atmosfer:
Sublimasi karbon dioksida
Pengimportan amonia, hidrokarbon, hidrogen
Pemakaian perfluorocarbon
2. Membangun kandungan air
Sumber air: pelelehan air di kutub-kutub dan
lapisan bawah tanah, dari asteroid, hujan buatan (setelah meningkatkan temperatur)
Kasus: Mars
49
Perubahan yang dilakukan:
3. Meningkatkan temperatur
Orbiting mirror.
Mengubah albedo. Salah satunya dengan memperkenalkan makhluk hidup.
Pemakaian senjata nuklir.
Mengimport bahan bakar fossil.
Menggunakan tumbukan asteroid untuk melepaskan uap air (sebagai gas rumah kaca) ke udara. Lebih baik lagi jika
asteroidnya mengandung amonia.
4. Menjaga atmosfernya tidak lepas
Medan magnetik artifisial dan proteksi dari radiasi matahari
Kasus: Mars
50
Proses Terraforming Mars
51
52
