Asal usul air di Bumi menjadi misteri sains sejak lama. Fungsi vitalnya untuk menunjang kehidupan mestinya tak secara acak terjadi. Bagaimana unsur ini bisa muncul?
Ada berbagai hipotesis dan teori yang menjelaskan bagaimana air bisa sampai di sini dengan beberapa bukti pendukung.
Sebuah penelitian yang terbit di GeoScience World Elements bertajuk ‘We Drink Good 4.5-Billion-Year-Old Water’ menunjukkan tata surya muda lainnya memiliki air yang melimpah.
Di tata surya seperti milik kita, air mengikuti perjalanan saat bintang muda tumbuh dan planet terbentuk. Buktinya, ada kandungan air berat di Bumi, dan itu menunjukkan air planet kita berumur 4,5 miliar tahun.
Dua penulis penelitian itu, yakni astronom Italia di Institute for Planetary Sciences and Astrophysics di Grenoble, Prancis, Cecilia Ceccarelli dan astronom di Observatorium Purple Mountain di Nanjing, China, Fujun Du, merunut muasal keberadaan air.
1. Periode Tata Surya
Pembentukan tata surya dimulai dengan awan molekul raksasa. Awan sebagian besar terdiri dari hidrogen, komponen utama air.
Berikutnya adalah helium, oksigen, dan karbon, dalam urutan kelimpahan. Awan juga mengandung butiran kecil debu silikat dan debu karbon. Penelitian juga membawa untuk menelusuri sejarah air di Bumi, dan dari sinilah asal mulanya.
Di awan molekuler yang dingin, ketika oksigen bertemu dengan butiran debu, keduanya membeku dan melekat ke permukaan. Tapi air sebelumnya bukanlah air yang mengandung hidrogen dan oksigen.
Molekul hidrogen yang lebih ringan di awan, melompat-lompat di atas butiran debu yang membeku sampai bertemu dengan oksigen.
Ketika itu terjadi, mereka bereaksi dan membentuk es air dalam dua jenis, yakni air biasa dan air berat yang mengandung deuterium.
Deuterium adalah isotop hidrogen yang disebut hidrogen berat (HDO.) Ia memiliki satu proton dan satu neutron dalam nukleusnya. Hal itu memisahkannya dari hidrogen “biasa” yang disebut protium.
Protium memiliki proton tetapi tidak memiliki neutron. Kedua isotop hidrogen ini stabil dan bertahan hingga hari ini, dan keduanya dapat bergabung dengan oksigen membentuk air.
Ketika es air membentuk mantel pada butiran debu, peneliti menyebutnya fase dingin, langkah pertama dalam proses yang mereka uraikan dalam artikel mereka.
Gravitasi mulai mengerahkan diri di awan saat materi menggumpal di tengahnya. Lebih banyak massa jatuh ke pusat awan molekuler dan mulai membentuk proto-bintang (bintang muda).
Beberapa gravitasi diubah menjadi panas, dan dalam beberapa satuan astronomi (AU) dari pusat awan, gas dan debu di piringan mencapai 100 Kelvin (K) atau setara -173 derajat Celcius. Secara kimia, kondisi amat dingin itu cukup untuk memicu sublimasi, dan es berubah fase menjadi uap air.
Sublimasi terjadi di wilayah corino (selubung hangat yang mengelilingi pusat awan) yang panas. Meskipun mereka juga mengandung molekul organik kompleks, air menjadi molekul paling melimpah di area tersebut meski masih dalam bentuk uap.
“Corino panas mengandung sekitar 10.000 kali air dari lautan Bumi,” tulis para peneliti.
Itu langkah kedua dalam proses yang digariskan oleh penulis, dan mereka menyebutnya fase protobintang.
2. Periode planet
Selanjutnya, bintang mulai berotasi, dan gas serta debu di sekitarnya membentuk piringan pipih yang berputar, disebut piringan protoplanet atau planet tahap awal. Segala sesuatu yang pada akhirnya akan menjadi planet tata surya dan fitur lainnya ada di dalam piringan itu.
Protobintang muda masih mengumpulkan massa, dan masa fusi pada deret utama masih baik di masa depan.
Es air yang terbentuk pada langkah pertama dilepaskan menjadi gas pada langkah kedua tetapi mengembun kembali lagi di bagian terdingin dari piringan protoplanet.
Populasi butiran debu yang sama kembali tertutup mantel es. Tapi sekarang, molekul air di mantel es itu mengandung sejarah air di Tata Surya.
“Jadi, butiran debu adalah penjaga warisan air,” tulis para penulis.
Pada langkah selanjutnya, Tata Surya mulai terbentuk dan menyerupai sistem yang lebih lengkap. Semua hal yang biasa kita lakukan, seperti planet, asteroid, dan komet, mulai terbentuk dan mengambil orbitnya.
Dan dari mana mereka berasal? Butiran debu kecil dan molekul air yang dua kali dibekukan.
Ini adalah situasi yang kita temukan pada diri kita hari ini. Meskipun para astronom tidak dapat melakukan perjalanan ke masa lalu, mereka menjadi lebih baik dalam mengamati tata surya muda lainnya dan menemukan petunjuk untuk keseluruhan proses.
Dikutip dari Science Alert, air Bumi juga mengandung petunjuk penting, yaitu rasio air berat dengan air biasa. Ketika es air terbentuk pada langkah pertama, suhunya sangat rendah.
Hal ini memicu fenomena tidak biasa yang disebut super-deuterasi atau memasukkan lebih banyak deuterium ke dalam es air daripada suhu lainnya.
Deuterium baru terbentuk pada detik-detik setelah Big Bang. Tidak banyak yang terbentuk hanya satu deuterium untuk setiap 100.000 atom protium.
Artinya, jika deuterium dicampur secara merata dengan air Tata Surya, kelimpahan air berat dinyatakan sebagai 10-5.
Proses kimia selanjutnya lebih rumit dengan melibatkan HDO (molekul air yang mengandung dua isotop deuterium), H2O (air biasa yang mengandung dua isotop protium), hingga D2O atau air deuterasi ganda.
Terlepas dari itu, para peneliti mengatakan yang penting sejauh ini adalah ada dua episode sintesis air. Yang pertama terjadi ketika tata surya belum terbentuk dan hanya berupa awan dingin; yang kedua adalah saat planet terbentuk.
Kedua proses ini terjadi dalam kondisi yang berbeda dan kondisi tersebut meninggalkan jejak isotopnya di air dari sintesis pertama yang berusia 4,5 miliar tahun.
Untuk mengetahuinya, penulis mengamati dua hal yang mereka bisa, jumlah air secara keseluruhan dan jumlah air yang dideuterasi yaitu rasio berat air normal HDO/H2O.
Hasil dari semua penelitian ini menunjukkan antara 1 hingga 50 persen air Bumi berasal dari fase awal kelahiran Tata Surya.
Penulis merangkum hal-hal dalam kesimpulan mereka yaitu komet dan asteroid mengandung air yang diwariskan sejak awal dalam jumlah besar.
Bumi kemungkinan besar mewarisi air dari planetesimal, yang dianggap sebagai pendahulu asteroid dan planet yang membentuk Bumi, bukan dari komet yang menghujaninya.
Intinya, para peneliti mengungkapkan bahwa sebagian air berasal dari awal Tata Surya terbentuk.
“Sebagian besar air terestrial kemungkinan besar terbentuk pada awal kelahiran Tata Surya ketika itu adalah awan gas dan debu yang dingin, membeku dan terawetkan selama berbagai langkah yang mengarah pada pembentukan planet, asteroid, dan komet dan akhirnya ditransmisikan ke Bumi yang baru lahir,” tulis peneliti, dikutip dari .
Sumber : CNN Indonesia
