Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Bentuk Planet Mengontrol Elemen Penting bagi Kehidupan

Prospek kehidupan di planet tertentu tidak hanya bergantung pada di mana ia terbentuk tetapi juga bagaimana, menurut para ilmuwan Universitas Rice.

Planet-planet seperti Bumi yang mengorbit di dalam zona Goldilocks tata surya, dengan kondisi yang mendukung air cair dan atmosfer yang kaya, kemungkinan besar memiliki kehidupan. Ternyata, bagaimana planet itu bersatu juga menentukan apakah ia menangkap dan mempertahankan elemen dan senyawa volatil tertentu, termasuk nitrogen, karbon, dan air, yang membangkitkan kehidupan.

IMAGES
Gambar: citrasatelit.files.wordpress.com

Dalam sebuah studi yang diterbitkan di Nature Geoscience , mahasiswa pascasarjana Rice dan penulis utama Damanveer Grewal dan Profesor Rajdeep Dasgupta menunjukkan persaingan antara waktu yang dibutuhkan material untuk berakumulasi menjadi protoplanet dan waktu yang dibutuhkan protoplanet untuk terpisah menjadi lapisan-lapisannya yang berbeda - sebuah inti logam, cangkang mantel silikat dan selubung atmosfer dalam proses yang disebut diferensiasi planet - sangat penting dalam menentukan elemen volatil apa yang dipertahankan oleh planet berbatu tersebut.

Menggunakan nitrogen sebagai proxy untuk volatil, para peneliti menunjukkan sebagian besar nitrogen lolos ke atmosfer protoplanet selama diferensiasi. Nitrogen ini kemudian hilang ke luar angkasa saat protoplanet mendingin atau bertabrakan dengan protoplanet lain atau benda kosmik selama tahap pertumbuhan berikutnya.

Proses ini menghabiskan nitrogen di atmosfer dan mantel planet berbatu, tetapi jika inti metalnya cukup kuat, itu masih bisa menjadi sumber nitrogen yang signifikan selama pembentukan planet mirip Bumi.

Laboratorium tekanan tinggi Dasgupta di Rice menangkap diferensiasi protoplanet yang sedang beraksi untuk menunjukkan afinitas nitrogen terhadap inti logam.

"Kami mensimulasikan kondisi suhu tekanan tinggi dengan memasukkan campuran logam yang mengandung nitrogen dan bubuk silikat hingga hampir 30.000 kali tekanan atmosfer dan memanaskannya di luar titik lelehnya," kata Grewal. "Gumpalan logam kecil yang tertanam dalam gelas silikat dari sampel yang ditemukan adalah analog dari inti dan mantel protoplanet."

Dengan menggunakan data eksperimen ini, para peneliti memodelkan hubungan termodinamika untuk menunjukkan bagaimana nitrogen mendistribusikan antara atmosfer, silikat cair, dan inti.

"Kami menyadari bahwa fraksinasi nitrogen di antara semua reservoir ini sangat sensitif terhadap ukuran tubuh," kata Grewal. "Dengan menggunakan ide ini, kami dapat menghitung bagaimana nitrogen akan terpisah di antara reservoir yang berbeda dari badan protoplanet sepanjang waktu untuk akhirnya membangun planet layak huni seperti Bumi."

Teori mereka menunjukkan bahwa bahan baku untuk Bumi tumbuh dengan cepat di sekitar embrio planet seukuran bulan dan Mars sebelum mereka menyelesaikan proses diferensiasi menjadi pengaturan uap logam-silikat-gas yang sudah dikenal.

Secara umum, mereka memperkirakan embrio terbentuk dalam 1-2 juta tahun sejak awal tata surya, jauh lebih cepat daripada waktu yang mereka butuhkan untuk berdiferensiasi sepenuhnya. Jika laju diferensiasi lebih cepat daripada laju pertambahan embrio-embrio ini, planet-planet berbatu yang terbentuk darinya tidak dapat memperoleh cukup nitrogen, dan kemungkinan volatil lainnya, yang penting untuk mengembangkan kondisi yang mendukung kehidupan.

"Perhitungan kami menunjukkan bahwa pembentukan planet seukuran Bumi melalui embrio planet yang tumbuh sangat cepat sebelum mengalami diferensiasi logam-silikat menetapkan jalur unik untuk memenuhi anggaran nitrogen Bumi," kata Dasgupta, peneliti utama CLEVER Planets, kolaboratif yang didanai NASA. proyek mengeksplorasi bagaimana elemen penting kehidupan mungkin berkumpul di planet berbatu di tata surya kita atau di exoplanet berbatu yang jauh.

"Pekerjaan ini menunjukkan ada afinitas yang jauh lebih besar dari nitrogen terhadap cairan logam pembentuk inti daripada yang diperkirakan sebelumnya," katanya.

Studi ini mengikuti penelitian sebelumnya, yang satu menunjukkan bagaimana dampak benda pembentuk bulan bisa memberi Bumi sebagian besar kandungannya yang mudah menguap, dan yang lainnya menunjukkan bahwa planet itu memperoleh lebih banyak nitrogen dari sumber-sumber lokal di tata surya daripada yang diyakini sebelumnya.

Dalam studi terakhir, Grewal berkata, "Kami menunjukkan bahwa protoplanet yang tumbuh di wilayah dalam dan luar tata surya menghasilkan nitrogen, dan Bumi memperoleh nitrogennya dengan mengakresi protoplanet dari kedua wilayah ini. Namun, tidak diketahui bagaimana caranya anggaran nitrogen Bumi telah ditetapkan. "

"Kami membuat klaim besar yang akan melampaui topik asal mula elemen volatil dan nitrogen, dan akan berdampak pada komunitas ilmiah yang tertarik pada pembentukan dan pertumbuhan planet," kata Dasgupta.

Powered By NagaNews.Net