Asal muasal gunung api di Io dan keberadaan cincin Jupiter

Asal muasal gunung api di Io dan keberadaan cincin Jupiter
Oleh
Suryadi Siregar
KK-Astronomi, Institut Teknologi Bandung
Pendahuluan
Perhatian pertama terhadap keluarga Jupiter bermula pada tahun 1610 ketika Galilei
Galileo mengarahkan teropongnya ke planet Jupiter sebagai bagian upayanya untuk
mengetahui hakekat alam semesta. Konsep yang lebih jelas mengenai Jupiter
tampaknya baru dimulai pada beberapa dasawarsa terakhir ini. Jaman penjelajahan
angkasa luar, terutama dengan ditemukannya fenomena baru di Jupiter dan
satelitnya, lewat penginderaan dekat misi Pioneer dan Voyager baru baru ini. Artikel
ini tidak akan menceritakan apa yang telah dilakukan oleh kedua wahana di atas.
Interpretasi ilmiah kiranya lebih menarik untuk diungkap.
Tatanan Jupiter
Banyak teori telah diungkapkan orang mengenai sifat dan tatanan planet
Jupiter. Pendapat yang sering didengar dan merupakan teori yang paling
dapat diandalkan adalah Jupiter dibangun oleh material ringan. “Bintik
merah” (red spot) berbentuk oval berlokasi di sekitar ekuator merupakan
sesuatu khas Jupiter, telah lama diamati sejak zaman Galilei Galileo.
Pengamatan landas Bumi memperlihatkan bahwa bintik merah tersebut
berpindah dari saat ke saat dalam interval waktu tertentu dan ritme teratur.
Dahulu para astronom menduga bahwa bintik merah itu adalah gumpalan
molekul Hidrogen padat, tetapi penginderaan oleh Pioneer 11 pada tahun
1975 menunjukkan bahwa tempat tersebut tak lain merupakan jejak-jejak
cyclon, akibat tekanan atmosfer dua daerah berbeda. Belahan utara dan
belahan selatan. Gerak dan perpindahan tempat bintik ini dijadikan
speedometer oleh astronom untuk menghitung periode rotasi Jupiter.
Jupiter hanya memerlukan waktu 9 jam 50 menit untuk melengkapi
rotasinya (bandingkan dengan rotasi Bumi 24 jam). Oleh sebab itu dapat
1
dimengerti kenapa Jupiter terlihat lebih lonjong dari Bumi. Pepat di kutub
melebar ke ekuator, manifestasi adanya aliran massa dari daerah kutub ke
ekuator. Jejarinya 11,2 kali jejari Bumi atau 71400 kilometer. Walaupun
besar volumenya tapi rapat massanya kecil sama dengan air. Namun
demikian planet ini mempunyai gaya tarik gravitasi tiga kali lebih besar
gravitasi Bumi. Temperaturnya 150 derajad lebih rendah dari suhu ratarata Bumi. Inilah sebabnya kenapa hanya molekul berat seperti methan
dan amoniak yang ada. Gerak partikel semacam ini masih dapat dikontrol
oleh gaya tarik Jupiter. Kecepatan thermal methan dan amoniak masih
lebih kecil dibanding kecepatan lepas Jupiter. Azas ini pula, dipakai orang
untuk menjelaskan kenapa Hidrogen dan unsur ringan lainnya absen di
atmosfer Bumi. Disamping itu beberapa komet tertangkap oleh gaya
gravitasi Jupiter . Komet ini beredar mengitari Matahari dalam lintasan
berbentuk ellip, dalam posisi sedemikian rupa sehingga kala edarnya
ekivalen dengan periode revolusi Jupiter. Paling sedikit ada 40 komet
terperangkap oleh medan gravitasi ini, semua komet ini dikenal sebagai
komet keluarga Jupiter. Ciri komet ini, aphelium (jarak terjauh dari
Matahari) disekitar planet raksasa, periode kurang dari 20 tahun dan
kemiringan bidang orbit terhadap ekliptika dibawah 30 derajad, asal
muasal di kawasan Centaurus dan sabuk Kuiper. Planet Jupiter yang
jaraknya 5 sa (sa= satuan astronomi, jarak rata-rata Bumi-Matahari, yaitu
150 juta km) hanya menerima energy sebesar 25% panas Matahari yang
diterima Bumi. Dengan demikian tidaklah mengherankan kalau suhu
Jupiter rendah sekali. Dari Jupiter Matahari tampak sebesar bola tenis.
Jupiter sebagai dunia yang dingin dan gelap telah lama diketahui
lewat pengamatan optis di Bumi. Empat buah satelit besar Io, Europa,
Ganymede dan Callisto ditemukan oleh Galilei Galileo pada tahun 1610.
Satelit ke lima baru dideteksi pada tahun 1892 oleh Barnard, sedangkan
bulannya yang ke-enam sampai dua belas ditemukan pada tahun 1951 oleh
astronom amerika, Nicholson. Satelit ke tiga belas oleh Charles T.Kowal
seorang pelacak planet terkenal dengan penemuannya planet kerdil Chiron
di tahun 1977. Kini dengan semakin seringnya wahana antariksa yang
mendekati Jupiter terungkap planet ini mempunyai 64 satelit dan ini terus
bertambah.
2
Eksistensi Cincin Jupiter
Karl Jensky seorang insinyur Bell Telephone Laboratory, boleh berbangga
melihat perkembangan radio astronomi dewasa ini. Derau kosmik yang
didengarnya secara tidak disengaja, 86 tahun yang lalu ternyata dapat
memberikan aselerasi bagi perkembangan ilmu pengetahuan astronomi,
lewat pengejawantahan sinyal-sinyal benda langit.
Pengukuran suhu Jupiter dengan teknik radio astronomi, mendapatkan
bahwa temperature Jupiter -110 derajad Celcius. Namun bila digunakan
frekuensi yang lebih pendek ternyata diperoleh temperature lebih tinggi.
Bertolak dari kenyataan ini orang menduga bahwa tentu ada mekanisme
lain yang menyebabkan disparitas. Jupiter tidak hanya mempunyai sumber
thermal, tetapi juga radiasi synchroton (radiasi akibat adanya gerak
partikel yang dipercepat oleh medan maknet). Indikasi ini diperkirakan
berasal dari konsentrasi partikel yang mengorbit disekitar Jupiter. Oleh
sebab itu dapat dimengerti kenapa diawal tahun tujuh puluhan terdengar
beberapa pendapat tentang eksistensi cincin Jupiter. Dan ini semua telah
dibuktikan oleh pengamatan terbang lintas Voyager beberapa waktu tahun
lalu. Pertanyaannya bagaimanakah mekanisme pembentukan cincin
tersebut?
Diskursus mengenai asal mula partikel yang tersebar disekitar
Jupiter akan lebih mudah kalau kita tinjau kemungkinan itu dari berbagai
aspek; Pertama, sisa kehancuran satelit akibat gaya pasang surut . Kedua,
anasir kosmik atau komet keluarga Jupiter yang terperangkap oleh
gravitasi. Ketiga, sisa-sisa ledakan planet ke 10 anggota Tata Surya
terletak diantara Mars dan Jupiter (eksistensi planet ke-10 diajukan
astronom Sovyet A.N Savaritski) untuk menjelaskan asal muasal asteroid
bentuk tak beraturan diantara Mars dan Jupiter. Telaah Dr. Smith dan
kelompok University of Hawaii atas foto dan data yang dikirim oleh
Voyager ke Bumi memperlihatkan bahwa semua zarah terletak pada
suatu kawasan berjarak sekitar 1,8 kali radius Jupiter, suaru posisi yang
sangat dekat ke planet induk. Dalam jargon astronomi dikenal sebagai
ruang lingkup Roche. Kalau satelit alami berada pada jarak sama atau
3
lebih kecil 2,5 kali radius planet akan mengalami destruksi total sebagai
akibat gaya pasang surut yang ditimbulkan oleh planet induk. (Bulan akan
hancur berantakan bila jaraknya dari Bumi,15000 km atau lebih kecil.
Dengan demikian pendapat yang mengatakan bahwa cincin berasal dari
sisa satelit yang telah hancur, bisa jadi bukan sesuatu yang mustahil.
Fakta adanya cincin Jupiter
Dua hari sebelum penemuan cincin itu dipublish oleh NASA, E.E.Becklin
dan C.G Wynn-Williams dua astronom Mauna Kea Observatory, telah
mencoba untuk membuktikannya. Penelitian astrometri yang dilakukan
adalah mengukur refleksi cahaya Matahari disekeliling Jupier, pada
panjang gelombang 2,2 mikron. Akibatnya serapan methan yang ada di
atmosfer Jupiter praktis terlihat gelap. Dr. Becklin kemudian
membandingkannya dengan telaah 2,2 mikron atas cincin Saturnus.
Hasilnya ternyata terang cincin Jupiter adalah 10 magnitudo lebih lemah
dari cincin saturnus. Ini berkorelasi dengan fakta bahwa partikel yang
membangun cincin Jupiter hampir 1000 kali lebih sedikit dari partikel
yang terdapat di cincin Saturnus.
Apa komentar A.J.R Perentice dari Departemen Matematika. Monash
University, Australia dan D.Teer Haar dari Institut voor Theoritische
Fysica, Netherland. Menurut mereka kalau dilihat dari komposisinya ada
kesamaan antara Io, Europa, Ganymede dan Callisto dengan cincin ini.
Dengan demikian dugaan pertama mempunyai peluang besar untuk
diperhatikan. Cincin dibentuk oleh partikel yang sedikit itu merupakan
sisa dari sebuah satelit. Hipothesa ke-tiga, saat ini hanya mempunyai nilai
sejarah saja. Jawab final semua ini masih menunggu telaah dari keluarga
Jupiter lainnya.
Aktivitas Vulkanik di Io
Berbeda dengan Ganymede yang mempunyai atmosfer. Io adalah satelit
tuna-angkasa, mirip Bulan demikian pula besarnya. Menurut Pioneer 11
bahan pembentuk Io terdiri dari CaTiO3, MgSiO3, FeS dan lain-lain yang
berwujud padat. Foto yang dikirim Voyager menceritakan kisah lain
tentang Io. Ditemukan jumbaian sinar yang melejit ke angkasa
menyisakan seribu satu pertanyaan. Dulu dikira, Io tak mempunyai
4
atmosfer, tapi kini memperlihatkan aktivitas vulkanik. Disinilah bedanya
dengan Bulan kita. Dalam sistim Bumi-Bulan, planet Bumi yang
mempunyai gunung api. Namun untuk Jupiter dan Io. Satelitnya yang
mempunyai gunung api. Ditilik dari massanya Io berbobot 73  10 24 kg .
radiusnya 1660 km, rapat massanya sekitar 4 kilogram persendok makan.
Walaupun Io mempunyai medan gravitasi yang besar, namun suhu
permukaannya yang tinggi (sekitar 500 Kelvin) membuat satelit tidak
mampu untuk menahan molekul angkasa, melepaskan diri. Hanya unsur
berat yang masih bertahan di sana. Permukaan dan bagian dalam Io
mengalami perubahan yang drastis akibat evolusi pasang surut Jupiter.
Permukaannya mengembang dan kempis sampai 100 meter, pada
peristiwa ini dilepaskan sejumlah energi. Inilah faktor yang membuat Io
mempunyai gunung api.
Lantas berapa besar energy yang dilepas selama kembang-kempis ini
berlangsung??. Teman saya Dr. Alex Iskandar dari Dept. Fisika-ITB
berbaik hati menghitungnya, andaikan sebab utama kembang-kempisnya
Io berkaitan dengan posisi terdekat dan terjauh dari Jupiter maka energy
yang dilepaskannya setara dengan…Seandainya energy ini bisa didulang
untuk keperluan umat manusia..hem
5