Tata Surya yang kita kenal sekarang, dengan delapan planet yang mengorbit relatif stabil, menyembunyikan masa lalu yang jauh lebih bergejolak. Penelitian baru dipublikasikan di jurnalIkarusmenunjukkan bahwa, dalam 100 juta tahun pertama keberadaannya, lingkungan kosmik kita mungkin memiliki hingga enam planet raksasa. Dua di antaranya adalah Bumi super, dunia dengan massa antara Bumi dan Neptunus, yang akhirnya terlempar ke ruang antarbintang setelah interaksi gravitasi yang hebat.
Kesimpulan ini berasal dari simulasi komputer terperinci yang menguji lebih dari 120 kemungkinan lintasan evolusi Tata Surya awal. Tim internasional, dipimpin oleh Matthew Clement, dari Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins, termasuk peneliti Brasil Rogério Deienno, dari Southwest Research Institute. Hasilnya menunjukkan bahwa kehadiran planet tambahan ini sangat penting dalam menjelaskan konfigurasi bulan gas raksasa saat ini.
Selama ketidakstabilan planet-planet raksasa, suatu periode kekacauan orbit yang terjadi ratusan juta tahun setelah pembentukan Matahari, pertemuan jarak dekat antara dunia-dunia ini menyebabkan reorganisasi total. Planet-planet tambahan tersebut bertindak sebagai penyangga gravitasi, mengurangi risiko tabrakan dahsyat yang dapat menghancurkan sistem bulan Jupiter dan Uranus sepenuhnya. Tanpa mereka, kemungkinan kelangsungan hidup bulan-bulan reguler planet-planet ini secara bersamaan akan turun drastis, di bawah 15% dalam banyak skenario simulasi.
Bulan-bulan Uranus patut mendapat perhatian khusus dalam konteks ini. Miranda, salah satu yang terkecil dan paling menarik, menampilkan permukaan yang ditandai dengan patahan, tebing, dan kawasan yang tampak seperti telah dibangun kembali. Nathan Kaib, salah satu penulis studi dan ilmuwan di Planetary Science Institute, menjelaskan bahwa interaksi dengan Bumi super yang hilang menghasilkan ketidakstabilan yang menyebabkan beberapa episode tabrakan dan fragmentasi antara bulan-bulan aslinya. Apa yang kita lihat saat ini adalah hasil rekonstruksi setelah kehancuran tersebut.
Model ini berbeda dengan usulan sebelumnya, yang umumnya hanya mempertimbangkan empat atau lima raksasa. Analisis baru ini memperkuat bahwa Tata Surya saat ini adalah produk dari evolusi yang tidak terduga. Pertemuan yang sangat dekat, dengan jarak kurang dari 0,02 unit astronomi dalam beberapa kasus, secara praktis menjamin kehancuran sistem satelit. Para peneliti hanya mengidentifikasi satu skenario di mana bulan-bulan Jupiter dan Uranus dapat bertahan hidup secara konsisten dengan planet-planet ekstra kecil.
Apa yang diungkapkan bulan tentang masa lalu yang penuh kekerasan
Bulan berfungsi sebagai fosil dinamis. Orbit dan komposisinya menyimpan bukti adanya gangguan kuno. Dalam kasus Uranus, penelitian ini menunjukkan bahwa planet ini kemungkinan besar mengalami setidaknya dua ketidakstabilan yang signifikan: satu terkait dengan dampak yang menyebabkan sumbu rotasinya miring dan satu lagi karena ketidakstabilan raksasa tersebut. Peristiwa ini menjelaskan mengapa komposisi es Miranda tampak seperti “tambal sulam” geologis, dengan material dari asal berbeda yang disatukan setelah tumbukan.
Untuk Jupiter, simulasi menunjukkan bahwa skenario dengan dua raksasa ekstra kecil menawarkan kondisi kelangsungan hidup yang lebih baik untuk bulan-bulan besarnya, seperti Io, Europa, Ganymede, dan Callisto. Resonansi Laplace di antara keduanya, yang masih ada hingga saat ini, mungkin tidak akan bertahan jika sistem tersebut mengalami tabrakan destruktif berskala besar.
Implikasinya terhadap pembentukan planet
Visi tata surya awal yang lebih padat penduduknya sejalan dengan pengamatan para astronom di sistem bintang lain. Super-Earth biasa terjadi di sekitar bintang lain, sering kali terdeteksi oleh misi seperti Kepler dan TESS. Dalam kasus kami, ketidakhadiran mereka saat ini menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana lingkungan dinamis awal mempengaruhi perkembangan planet berbatu bagian dalam dan distribusi materi dalam piringan protoplanet.
Pengusiran dunia ekstra ini juga berkontribusi pada pemahaman tentang planet jahat, yang berkeliaran di ruang antarbintang tanpa bintang induk. Beberapa objek yang baru terdeteksi ini mungkin memiliki asal usul yang mirip dengan Bumi super yang hilang di sistem kita.
Penelitian ini juga menyoroti peran migrasi planet dan pertemuan jarak dekat. Model seperti Model Nice, yang menggambarkan reorganisasi raksasa, menjadi lebih kokoh dengan rincian tentang satelit ini. Tanpa penyangga gravitasi ekstra, Jupiter atau Uranus bisa saja kehilangan sebagian besar bulannya, sehingga secara drastis mengubah tampilan Tata Surya yang kita amati.
Mengapa hal ini penting bagi astronomi saat ini
Memahami masa lalu yang kacau ini membantu menyempurnakan simulasi pembentukan planet dan menafsirkan data dari misi luar angkasa di masa depan. Pesawat luar angkasa seperti Europa Clipper milik NASA, yang akan mempelajari bulan-bulan Jovian, dan kemungkinan misi ke Uranus dan Neptunus mendapat manfaat dari konteks yang lebih tepat tentang sejarah sistem ini. Lebih jauh lagi, penelitian ini memperkuat pentingnya peneliti Brazil dalam ilmu planet internasional.
Rogério Deienno menyumbangkan keahliannya dalam dinamika Tata Surya bagian luar, membantu memvalidasi skenario yang paling menjelaskan pengamatan saat ini. Makalah ini menguji hipotesis yang menghubungkan kerapuhan bulan-bulan Uranus secara langsung dengan keberadaan planet tambahan, menawarkan jalan untuk mendamaikan perbedaan antara model evolusi yang berbeda.
Meskipun planet-planet yang terlempar tidak lagi dapat diamati secara langsung, pengaruhnya tetap terpatri dalam orbit miring, resonansi, dan komposisi beberapa bulan yang tidak teratur. Tata Surya bukanlah peninggalan statis, melainkan hasil masa kecil yang penuh gejolak yang membentuk kondisi kehidupan di Bumi dan keanekaragaman dunia yang masih kita jelajahi.
Penelitian di masa depan, dengan data yang lebih tepat dari teleskop seperti James Webb atau misi khusus, dapat mencari bukti tidak langsung dari peristiwa ini, seperti tanda kimia atau distribusi objek di Sabuk Kuiper. Untuk saat ini, simulasi menunjukkan bahwa Tata Surya kita, pada masa mudanya, merupakan lingkungan yang jauh lebih padat dan penuh kekerasan daripada yang kita bayangkan.
