PROBACA.COM – Kalau kamu mengambil segelas air laut, lalu membekukannya dan memecah esnya menjadi serpihan-serpihan kecil, apakah setiap serpihan akan memiliki rasa asin yang sama? Di Enceladus, salah satu bulan Saturnus, jawabannya ternyata bisa sangat berbeda.
Bulan mungil ini memang terkenal karena menyemburkan material dari lautan bawah permukaannya ke angkasa. Material itu ikut memasok cincin E Saturnus. Namun, penelitian terbaru menunjukkan bahwa “semburan es” Enceladus jauh lebih aneh daripada yang selama ini dibayangkan.
Antara 2004 dan 2017, instrumen Cosmic Dust Analyzer milik wahana antariksa Cassini milik NASA mengukur komposisi partikel-partikel es individual di cincin E. Tim yang dipimpin Profesor Frank Postberg dari Freie Universität Berlin kemudian memeriksa 961 spektrum massa dari partikel kaya garam yang disebut partikel Tipe 3.
Jika semua partikel itu hanyalah potongan kecil dari air laut Enceladus yang sama, komposisinya semestinya kurang lebih mirip. Tetapi kenyataannya tidak begitu. Sebagian partikel sangat kaya natrium klorida—garam dapur—sementara yang lain mengandung lebih banyak karbonat, fosfat, atau kalium klorida.
Ada pula pola yang cukup mencolok: klorida dan karbonat jarang muncul bersamaan dalam partikel kaya natrium yang sama. Seolah-olah satu serpihan membawa “bumbu” tertentu, sementara serpihan lain membawa campuran yang berbeda.
Jadi, bagaimana mungkin butiran-butiran itu berasal dari lautan yang sama?
Untuk mencari jawabannya, Profesor Yasuhito Sekine bersama koleganya dari Earth-Life Science Institute (ELSI) di Institute of Science Tokyo membuat tetesan air di laboratorium. Tetesan ini berisi garam-garam utama yang diperkirakan ada di lautan Enceladus. Ukurannya dibuat berbeda, lalu dibekukan dalam kondisi pendinginan yang berbeda pula.
Hasilnya mengarah pada satu tersangka utama: kecepatan pembekuan.
Pada tetesan berukuran sekitar 200 mikrometer—kira-kira beberapa kali lebih lebar daripada rambut manusia—garam-garam mulai memisahkan diri ke wilayah berbeda ketika tetesan membeku secara relatif lambat, sekitar 10 kelvin per menit atau lebih lambat. Sebaliknya, ketika pembekuan berlangsung lebih cepat, bahan-bahan kimia di dalam tetesan tetap tercampur lebih merata.
“Yang mengejutkan kami adalah keragaman yang dilihat Cassini bisa muncul dari tetesan yang pada dasarnya berasal dari air laut yang sama,” kata Sekine.
Bayangkan adonan kue yang dibekukan perlahan. Bahan-bahan di dalamnya punya waktu untuk bergeser dan mengelompok. Setelah membeku, adonan itu dipukul hingga pecah. Potongan yang satu bisa lebih banyak mengandung gula, sementara potongan lain lebih kaya tepung. Kurang lebih seperti itulah skenario yang mungkin terjadi di Enceladus—hanya saja bahan-bahannya berupa garam dan senyawa kimia lain.
Menurut penelitian ini, tetesan air laut berukuran puluhan hingga ratusan mikrometer mungkin mula-mula bergerak perlahan melalui sistem ventilasi atau retakan di dalam kerak es. Jalurnya rumit, dan perjalanan yang lambat memberi cukup waktu bagi tetesan untuk membeku sedikit demi sedikit. Saat itulah garam-garam memisahkan diri ke wilayah-wilayah berbeda.
Ketika mendekati permukaan, situasinya berubah. Gas bergerak lebih cepat, sementara saluran es menjadi lebih sempit. Tetesan yang sudah membeku bisa menghantam dinding saluran dengan kecepatan tinggi. Tumbukan itu memecahnya menjadi kepingan-kepingan yang jauh lebih kecil.
Setiap kepingan bisa berasal dari wilayah berbeda di dalam tetesan beku semula. Akibatnya, masing-masing butiran es yang lolos ke angkasa dapat membawa komposisi kimia yang sangat berbeda. Butiran-butiran itulah yang kemudian menjadi bagian dari cincin E Saturnus.
“Data Cassini menunjukkan bahwa butiran kaya garam ini jauh lebih beragam secara kimia daripada yang diperkirakan dari komposisi rata-rata lautan,” ujar Postberg. Menurutnya, pengamatan Cassini dan eksperimen pembekuan tersebut bersama-sama memberi penjelasan fisik: wahana itu mungkin mengambil sampel pecahan dari tetesan lautan yang lebih besar, bukan sampel lautan yang tercampur rata.
Temuan ini juga bisa membantu misi-misi masa depan yang ingin mempelajari Enceladus. Saat tetesan membeku lalu pecah, senyawa tertentu dapat terkonsentrasi dalam butiran tertentu. Prosesnya bukan cuma memisahkan garam.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa zat-zat organik juga dapat terpisah satu sama lain dan muncul dalam konsentrasi lebih tinggi pada partikel tertentu. Bagi para peneliti, ini seperti Enceladus melakukan persiapan sampel secara alami. Di laboratorium Bumi, ilmuwan sering harus memisahkan dan memekatkan bahan kimia sebelum menganalisisnya. Di Enceladus, pembekuan dan pecahan es mungkin melakukan pekerjaan itu sendiri.
Senyawa yang awalnya sangat encer di lautan dan bercampur dengan banyak zat lain bisa menjadi lebih mudah dideteksi ketika terkumpul dalam butiran es tertentu.
Pembekuan lambat juga mungkin penting bagi kimia prebiotik—serangkaian proses kimia yang dapat mendahului munculnya kehidupan. Ketika kristal es tumbuh, kantong-kantong kecil air asin atau brine bisa terjebak di antara kristal. Garam dan senyawa organik di dalam kantong itu dapat menjadi sangat pekat.
Hal ini menarik karena salah satu tantangan dalam kimia prebiotik adalah mempertemukan molekul-molekul yang biasanya terlalu encer agar dapat saling bereaksi. Di Enceladus, pembekuan mungkin membantu mendekatkan mereka. Karena sebagian besar material yang disemburkan akhirnya jatuh kembali ke permukaan bulan itu, proses pembekuan, pemekatan, dan daur ulang tersebut berpotensi berlangsung berulang kali.
Jadi, butiran es Enceladus bukan sekadar serpihan beku yang melayang menuju cincin Saturnus. Mereka bisa menjadi potongan-potongan kecil yang masing-masing menyimpan bagian berbeda dari sejarah perjalanan air laut: mulai dari pemisahan garam di bawah permukaan, pembekuan perlahan, hingga pecahnya tetesan saat melaju menuju angkasa.
Nah, teka-tekinya bukan mengapa satu lautan menghasilkan es yang berbeda-beda. Justru, perbedaan itu mungkin muncul karena satu tetesan besar sempat membeku dan memisahkan isinya—lalu pecah menjadi banyak “sampel” kecil yang dikirim Enceladus ke luar angkasa.
***
DISCLAIMER: Sebagian proses pengolahan artikel ini dibantu oleh teknologi AI. Pembaca disarankan memverifikasi kembali data dan informasi melalui sumber resmi atau sumber primer
Sumber: ScienceDaily
