Menelusuri Riwayat Terungkapnya Cincin Saturnus, Berapakah Umurnya?
Riwayat Terungkapnya Cincin Saturnus Studi baru yang dipimpin oleh fisikawan Sascha Kempf di CU Boulder telah memberikan bukti terkuat bahwa cincin Saturnus berumur sangat muda. Tentu saja hal ini berpotensi menjawab pertanyaan yang telah membingungkan para ilmuwan selama lebih dari satu abad.
Penelitian yang diterbitkan 12 Mei 2023 di jurnal Science Advances bertajuk “Micrometeoroid infall onto Saturn’s rings constrains their age to no more than a few hundred million years,” mematok usia cincin Saturnus tidak lebih dari 400 juta tahun.
Pernyataan tersebut, memberikan jawaban bahwa cincin itu ternyata jauh lebih muda dari Saturnus itu sendiri, yaitu sekitar 4,5 miliar tahun.
James Clerk Maxwell
“Di satu sisi, kami telah menyelesaikan pertanyaan yang dimulai dengan James Clerk Maxwell,” kata Kempf, profesor asosiasi di Laboratorium Fisika Atmosfer dan Luar Angkasa (LASP) di CU Boulder.
Para peneliti memberikan kesimpulan usia tersebut dengan mempelajari apa yang tampak seperti subjek yang tidak biasa, yaitu debu.
Kempf menjelaskan bahwa butir-butir kecil material batuan menyapu tata surya Bumi hampir secara konstan. Dalam beberapa kasus, fluks ini dapat meninggalkan lapisan debu tipis pada benda-benda planet, termasuk es yang membentuk cincin Saturnus.
Dalam studi baru, dia dan rekan-rekannya menetapkan tanggal pada cincin Saturnus dengan mempelajari seberapa cepat lapisan debu ini menumpuk – mirip seperti mengetahui berapa umur sebuah rumah dengan menggerakkan jari Anda di sepanjang permukaannya.
“Pikirkan tentang cincin seperti karpet di rumah Anda,” kata Kempf. “Jika Anda memiliki karpet bersih, Anda hanya perlu menunggu. Debu akan mengendap di karpet Anda. Hal yang sama berlaku untuk cincin-cincin itu.”
Cosmic Dust Analyzer
Itu adalah proses yang sulit: Dari 2004 hingga 2017, tim menggunakan instrumen yang disebut Cosmic Dust Analyzer di atas pesawat ruang angkasa Cassini milik NASA untuk menganalisis bintik debu yang beterbangan di sekitar Saturnus.
Selama 13 tahun itu, para peneliti hanya mengumpulkan 163 butiran yang berasal dari luar lingkungan terdekat planet ini. Tapi itu sudah cukup. Berdasarkan kalkulasi mereka, cincin Saturnus kemungkinan besar hanya berdebu selama beberapa ratus juta tahun.
Cincin planet, dengan kata lain, adalah fenomena baru, muncul (dan bahkan berpotensi menghilang) dalam sekejap mata dalam istilah kosmis.
“Kami tahu kira-kira berapa umur cincin itu, tapi itu tidak menyelesaikan masalah kami yang lain,” kata Kempf. “Kami masih belum tahu bagaimana cincin ini terbentuk pada awalnya.”
Para peneliti telah terpikat oleh cincin yang tampaknya tembus pandang ini selama lebih dari 400 tahun. Pada tahun 1610, astronom Italia Galileo Galilei pertama kali mengamati cincin itu melalui teleskop, meskipun dia tidak tahu apakah itu. (Gambar asli Galileo membuat cincin-cincin itu terlihat seperti pegangan pada kendi air).
Pada tahun 1800-an, Maxwell, seorang ilmuwan dari Skotlandia, menyimpulkan bahwa cincin Saturnus tidak mungkin padat, melainkan terdiri dari banyak bagian individu.
Membentang hampir 282.000 km
Saat ini, para ilmuwan mengetahui bahwa Saturnus memiliki tujuh cincin yang terdiri dari bongkahan es yang tak terhitung jumlahnya, kebanyakan tidak lebih besar dari sebuah batu besar di Bumi. Secara keseluruhan, es ini beratnya sekitar setengah berat bulan Saturnus Mimas dan membentang hampir 282.000 km dari permukaan planet.
Kempf menambahkan bahwa selama sebagian besar abad ke-20, para ilmuwan berasumsi bahwa cincin tersebut kemungkinan besar terbentuk pada waktu yang sama dengan Saturnus.
Namun gagasan itu menimbulkan beberapa masalah, yakni, cincin Saturnus berkilau bersih. Pengamatan menunjukkan bahwa fitur ini terdiri dari sekitar 98% es air murni berdasarkan volume, dengan hanya sejumlah kecil materi batuan.
“Hampir tidak mungkin untuk mendapatkan sesuatu yang begitu bersih,” kata Kempf.
Cassini menawarkan kesempatan untuk menetapkan usia pasti pada cincin Saturnus. Pesawat ruang angkasa ini pertama kali tiba di Saturnus pada tahun 2004 dan mengumpulkan data hingga sengaja menabrak atmosfer planet pada tahun 2017. Cosmic Dust Analyzer, yang berbentuk seperti ember, mengambil partikel-partikel kecil saat mereka melintas.
Baca juag: Ancaman Keindahan Pesisir Karimunjawa
Insinyur dan ilmuwan di LASP
Insinyur dan ilmuwan di LASP merancang dan membangun penganalisa debu yang jauh lebih canggih untuk misi Europa Clipper NASA yang akan datang, yang di jadwalkan di luncurkan pada tahun 2024.
Tim memperkirakan bahwa kotoran antarplanet ini akan menyumbang jauh lebih sedikit dari satu gram debu ke setiap 0,3 meter persegi cincin Saturnus setiap tahun. Sedikit percikan, tetapi cukup untuk bertambah seiring waktu. Studi sebelumnya juga menunjukkan bahwa cincin itu mungkin masih muda tetapi tidak termasuk ukuran akumulasi debu yang pasti.
Cincin itu mungkin sudah menghilang. Dalam penelitian sebelumnya, para ilmuwan NASA melaporkan bahwa es perlahan menghujani planet ini dan bisa hilang seluruhnya dalam 100 juta tahun lagi.
Bagaimana cincin itu muncul? Beberapa ilmuwan, misalnya, berpendapat bahwa cincin Saturnus mungkin terbentuk ketika gravitasi planet merobek salah satu bulannya.