Dunia Air di Planet GJ 1214b

Tahun 2009,  planet GJ 1214b ditemukan oleh tim astronom. Planet yang satu ini menarik perhatian karena ia merupakan planet pertama yang ditemukan memiliki atmosfer yang cukup tebal. Apalagi dengan posisinya yang juga tidak jauh dari bintang induknya meskipun planet GJ 1214b merupakan planet yang dingin, tapi ia cukup hangat untuk bisa mempertahankan air di dalamnya untuk tetap berwujud cair.
Dalam pengamatan di tahun 2009 saat planet GJ 1214b ditemukan para astronom menduga 3 teori kemungkinan untuk keberadaan atmosfer di planet tersebut. Teori pertama menyebutkan kalau planet ini dikelilingi oleh air, dalam bentuk uap air. Hal ini karena si planet berada dekat dengan bintang.  Yang kedua adalah kemungkinan kalau planet GJ 1214b merupakan planet batuan yang atmosfernya sebagian besar merupakan hidrogen. Dan kemungkinan ketiga adalah  GJ 1214b  merupakan Neptunus mini dengan inti batuan dan atmosfer bagian dalam kaya dengan hidrogen.
Di tahun 2010, hasil pengamatan spektroskopik yang dipimpin oleh Jacob Bean (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics) menunjukkan tidak ada tanda-tanda keberadaan hidrogen di atmosfer GJ 1214b. Dengan demikian kemungkinan ke-3 pun gugur.  Terisa dua kemungkinan lain terkait kandungan atmosfer di planet GJ 1214b. Apakah ia kaya dengan uap air atau justru diselimuti awan dan kabut.
Apakah GJ 1214b akan tetap menjadi misteri?
Dunia Baru GJ 1214b
Jika kita menilik Tata Surya, maka planet yang mengelilingi Matahari tidaklah seragam. Ada setidaknya 3 tipe planet yakni planet batuan atau dikenal juga sebagai planet kebumian (Merkurius, Venus, Bumi dan Mars), planet gas raksasa (Jupiter dan Saturnus) dan planet es raksasa (Uranus dan Neptunus). Itu baru di Tata Surya. Pada sistem keplanetan yang mengorbit bintang selain matahari, tipe planet yang ditemukan jauh lebih beragam, termasuk di dalamnya planet lava dan planet Jupiter panas.
Pengamatan Teleskop Hubble pada planet GJ 1214b ternyata menghasilkan cerita baru sekaligus menambahkan satu lagi tipe baru planet. Astronom Zachory Berta dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, melakukan analisa data GJ 1214b dan berhasil membuktikan kalau planet GJ 1214b tersebut merupakan sebuah planet air yang diselimuti atmosfer uap tebal.
Dan menariknya lagi, GJ 1214b ini tidak seperti planet lain yang sudah diketahui selama ini. Sebagian besar massanya justru tersusun oleh air!
Exoplanet GJ 1214b

GJ 1214b planet air dengan atmosfer tebal. Kredit : NASA, ESA, & D. Aguilar (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Planet GJ 1214b ditemukan pada tahun 2009 dalam proyek landas Bumi MEarth (baca: mirth) yang dipimpin oleh David Charbonneau dari (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics). Planet yang tergolong sebagai planet Super Bumi tersebut memiliki ukuran 2,7 diameter Bumi dan  massanya hampir 7 kali massa Bumi. Dari komposisi ukuran tersebut, GJ 1214b tergolong berada di antara ukuran Bumi dan planet es raksasa Uranus dan Saturnus.
Exoplanet GJ 1214b bergerak mengelilingi bintang induknya setiap 38 jam pada jarak 2 juta km dari sang bintang, atau sekitar 70 kali lebih dekat dari orbit Matahari – Bumi (150 juta km). Dperkirakan temperatur permukaan planet GJ 1214b mencapai 232º Celsius.
Planet GJ 1214b mengorbit bintang GJ 1214 yang massanya lima kali lebih kecil dari massa Matahari dan kecerlangan 300 kali lebih redup. Bintang ini berada pada jarak 40 tahun cahaya di rasi Ophiuchus. GJ 1214 merupakan bintang kelas M atau bintang katai merah yang masih tergolong bintang dingin dengan temperatur permukaan hanya berkisar 2700 derajat Celcius. (- temperatur permukaan Matahari mencapai kisaran 5500 derajat Celsius)
Dunia Air
Tahun 2010, Jacob Bean melakukan penelitian pada atmosfer GJ 1214b dan menemukan atmosfer di planet tersebut memiliki air sebagai penyusun utama. Tapi, sebagai argumentasi dapat juga dijelaskan dengan keberadaan kabut di atmosfer GJ 1214b.
Dalam pengamatan dan penelitian exoplanet GJ 1214b kali ini, Berta dan rekan-rekannya menggunakan instrumen WFC3 milik Hubble untuk mempelajari GJ 1214b saat ia melintas di depan bintang (dari sudut pandang pengamat). Saat terjadi transit seperti itu, cahaya bintang disaring melalui atmosfer planet sehingga pengamat bisa mendapatkan petunjuk  campuran kandungan gas di dalamnya. Dalam kasus GJ 1214b, Berta menggunakan Hubble untuk mengukur warna inframerah dari terbenamnya bintang di planet tersebut.
Jika yang ada di atmosfer itu adalah kabut, maka kabut akan transparan terhadap cahaya inframerah dibanding cahaya tampak. Karena itu, pengamatan Hubble dapat memberikan perbedaan antara atmosfer yang disusun oleh uap atau kabut.
Hasil analisa pengamatan menunjukkan spektrum GJ 1214b tidak memiliki sifat khusus pada rentang panjang gelombang yang luas. Model atmosfernya tetap konsisten dengan data Hubble yakni atmosfer rapat yang disusun oleh uap air.
Karena massa dan ukuran planet sudah diketahui, maka para astronom pun dapat menghitung kerapatan planet yakni sekitar 2 gram / cm³. Air dalam hal ini memiliki kerapatan 1 gram/cm³, sementara di Bumi kerapatan rata-rata adalah 5,5 gram/cm³. Karena itu disimpulkan kalau GJ 1214b memiliki lebih banyak air dan hanya memiliki sedikit batuan.
Dari karakteristik planet tersebut maka bisa disimpulkan kalau struktur internal GJ 1214b akan sangat berbeda dari Bumi yang kita kenal. Temperatur dan tekanan yang tinggi akan membentuk material eksotik seperti “es panas” atau “air superfluida” -substansi yang benar-benar asing bagi manusia.
Bagaimana planet ini terbentuk? Para ahli teoritis menduga GJ 1214b terbentuk di lokasi yang lebih jauh dari bintang dimana air es berlimpah dan kemudian melakukan migrasi ke bagian dalam sistem di awal sejarah sistem keplanet di bintang GJ 1214. Dalam proses migrasi, GJ 1214b juga melintasi zona laik huni bintang. Tapi berapa lama ia akan bertahan di sana belum diketahui.
Keberadaan GJ 1214b yang hanya berjarak 40 tahun cahaya dari Bumi di rasi Ophiuschus menjadikan planet ini sebagai kandidat utama yang akan dipelajari oleh Teleskop James Webb.