Bumi dan Theia Bertetangga Sebelum Bertabrakan

Gambaran artistik tabrakan antara Bumi purba dan Theia. Karena Theia berasal dari Tata Surya bagian dalam. Kredit & ©: MPS/Mark A. Garlick.

Menurut teori utama tentang pembentukan sistem Bumi-Bulan (Hipotesis Tumbukan Raksasa), sebuah objek seukuran Mars (bernama Theia) bertabrakan dengan proto-Bumi 4,5 miliar tahun yang lalu.

Tumbukan ini mengubah kedua objek tersebut menjadi lava cair, yang akhirnya menyatu dan mendingin membentuk Bumi dan Bulan.

Seiring waktu, Bulan bermigrasi ke luar, akhirnya mencapai orbitnya saat ini yang terkunci pasang surut mengelilingi Bumi, di mana salah satu sisinya selalu menghadap kita.

Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah memperdebatkan asal usul Theia, apakah terbentuk di Tata Surya bagian dalam atau luar.

Menurut penelitian terbaru dari Institut Max Planck untuk Penelitian Tata Surya (MPS), Theia dan Bumi sebenarnya adalah "tetangga" (dalam arti kosmik).

Sebagaimana mereka nyatakan dalam sebuah makalah yang baru-baru ini diterbitkan, Theia kemungkinan besar berasal dari Tata Surya bagian dalam.

Analisis mereka didasarkan pada pemeriksaan rasio isotop besi dalam batuan bulan yang dibawa oleh astronaut Apollo, dibandingkan dengan yang ditemukan di Bumi.

Hal ini memungkinkan tim untuk membatasi komposisi Theia dan melacak asal-usulnya.

Tim ini dipimpin oleh Timo Hopp, seorang geosains dan Manajer Laboratorium di MPS dan Departemen Ilmu Geofisika di Universitas Chicago.

Ia didampingi oleh rekan-rekan dari kedua institusi, serta para peneliti dari Departemen Ilmu Bumi dan Planet di Universitas Hong Kong, CNRS Laboratoire Magmas et Volcans di Université Clermont Auvergne, dan Departemen Ilmu Bumi dan Lingkungan di Universitas Negeri Michigan.

Studi mereka, "Theia, Penumbuk Pembentuk Bulan, Berasal dari Tata Surya Bagian Dalam," terbit pada 20 November di jurnal Science.

Para ilmuwan pertama kali mulai menduga bahwa Bumi dan Bulan terbentuk bersamaan ketika astronaut Apollo membawa sampel batuan bulan ke Bumi.

Batuan-batuan ini mengungkapkan bahwa kerak Bulan sangat mirip dengan Bumi, yang sebagian besar terdiri dari mineral silikat dan logam.

Eksperimen lanjutan yang melibatkan seismometer menunjukkan bahwa Bulan juga memiliki struktur serupa, terdiri dari kerak dan mantel silikat, serta inti besi-nikel.

Hal ini memunculkan Hipotesis Dampak Raksasa, tetapi masih terdapat pertanyaan mengenai ukuran, komposisi, dan titik asal Theia di Tata Surya.

Mengingat nasib Theia yang dahsyat dan perjalanan waktu, menjawab pertanyaan-pertanyaan ini sangatlah menantang.

Untungnya, jejak Theia masih tersisa di bebatuan yang ditemukan di Bumi dan Bulan saat ini, yang kemudian dibandingkan oleh para ilmuwan untuk menentukan apakah mereka berasal dari Theia.

Hal inilah yang dilakukan Hopp dan rekan-rekannya dengan memeriksa isotop besi dalam 15 batuan terestrial dan enam sampel bulan, membandingkannya satu sama lain dan dengan beberapa meteorit.

Rasio isotop-isotop ini dalam suatu benda dapat mengungkapkan di mana ia terbentuk, karena para ilmuwan percaya bahwa isotop dari berbagai unsur kemungkinan besar tidak terdistribusi secara merata di Tata Surya awal.

Singkatnya, diteorikan bahwa miliaran tahun yang lalu, ketika planet-planet masih terbentuk, isotop besi, silika, karbon, dan unsur-unsur penyusun lainnya terdapat dalam rasio yang berbeda di Tata Surya bagian luar dibandingkan dengan yang ditemukan di dekat Matahari.

Selain isotop besi, tim juga mempertimbangkan isotop kromium, molibdenum, dan zirkonium.

Rekan penulis, Nicolas Dauphas dari Universitas Chicago dan Universitas Hong Kong, mengatakan:

Unsur-unsur ini memiliki afinitas yang berbeda terhadap logam dan oleh karena itu terbagi ke dalam mantel planet dalam proporsi yang berbeda; inilah mengapa emas begitu langka dan berharga! Emas memberi kita akses ke berbagai fase pembentukan planet.

Dengan menggunakan perhitungan neraca massa dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya, hasil mereka menunjukkan bahwa Bumi dan Bulan memiliki komposisi isotop besi yang tidak bergantung pada massa dan tidak dapat dibedakan.

Hal ini mendukung pengukuran rasio isotop sebelumnya untuk unsur-unsur lain, termasuk kromium, kalsium, titanium, dan zirkonium, yang telah menunjukkan bahwa Bumi dan Bulan tidak dapat dibedakan dalam hal ini.

Sayangnya, kesamaan ini tidak mendukung kesimpulan langsung tentang Theia, karena terlalu banyak kemungkinan skenario tabrakan dan pertanyaan yang belum terjawab tentang bagaimana tabrakan tersebut mendistribusikan ulang materialnya.

Meskipun sebagian besar model berpendapat bahwa Bulan terbentuk hampir seluruhnya dari material Theia, Bulan mungkin sebagian besar terdiri dari material mantel proto-Bumi.

Selain itu, ada kemungkinan material Bumi dan Theia bercampur hingga tak terpisahkan.

Namun, hasil penelitian tim memungkinkan mereka untuk mempertimbangkan skenario berdasarkan komposisi proto-Bumi dan Theia yang berbeda, serta ukuran Theia yang berbeda.

Dari sini, mereka dapat memperoleh gambaran yang lebih jelas tentang planet-planet dan peristiwa tumbukan, berdasarkan bagaimana peristiwa tersebut membentuk sistem Bumi-Bulan yang kita lihat saat ini.

Skenario paling tepat yang mereka temukan adalah Bumi dan Theia berasal dari Tata Surya bagian dalam. Hal ini didukung oleh pemeriksaan meteorit yang dilakukan tim.

Karena meteorit pada dasarnya merupakan material sisa dari pembentukan Tata Surya (dan kelas yang berbeda terbentuk di wilayah yang berbeda), meteorit dapat mengungkapkan material penyusun apa yang tersedia selama masa awal Tata Surya.

Berdasarkan analisis tim, mereka menentukan bahwa Theia kemungkinan terbentuk lebih dekat ke Matahari daripada planet kita.

“Skenario yang paling meyakinkan adalah sebagian besar penyusun Bumi dan Theia berasal dari Tata Surya bagian dalam,” kata Hopp. “Bumi dan Theia kemungkinan besar bertetangga.”

Hasil ini memberikan petunjuk tambahan tentang seperti apa Tata Surya awal.

Di antara Dampak Raksasa yang menciptakan sistem Bumi-Bulan, Pengeboman Berat Akhir, dan bagaimana objek-objek yang terlontar dari Tata Surya bagian luar bermigrasi ke dalam (menyebabkan tabrakan di sepanjang perjalanan), tampaknya aman untuk mengatakan bahwa lingkungan Tata Surya kita adalah tempat yang keras dan penuh kekerasan!

Namun, dari kehancuran dan rekombinasi inilah planet kita dan satu-satunya satelit alaminya muncul, yang akhirnya melahirkan kehidupan seperti yang kita kenal.

Kata-kata terkenal Pablo Picasso terlintas dalam pikiran: "Setiap tindakan penciptaan pada awalnya adalah tindakan penghancuran".