Jupiter, Si Raksasa Tata Surya, Ternyata Pernah Lebih Besar Lagi!

Jupiter memang sudah jadi “bos” di Tata Surya, planet yang massanya 2,5 kali lipat gabungan semua planet lainnya. Tapi, siap-siap kaget! Ternyata, di masa lalu, Jupiter pernah lebih besar lagi lho.

Menurut perhitungan terbaru dari astronom Konstantin Batygin dari Caltech dan Fred Adams dari University of Michigan, Jupiter di awal-awal pembentukannya bisa mencapai 2,5 kali volume saat ini!

Mereka meneliti dua bulan Jupiter dan menemukan bahwa hanya 3,8 juta tahun setelah materi padat pertama terbentuk di Tata Surya, volume Jupiter sudah 2 hingga 2,5 kali volume sekarang. Medan magnetnya juga jauh lebih kuat saat itu.

Temuan ini mendukung teori pembentukan planet raksasa gas dari bawah ke atas (bottom-up method).

“Tujuan utama kami adalah memahami dari mana kita berasal, dan mengetahui fase awal pembentukan planet sangat penting untuk memecahkan teka-teki ini,” kata Batygin. “Ini membawa kita lebih dekat untuk memahami bagaimana tidak hanya Jupiter, tetapi seluruh Tata Surya terbentuk.”

Kita percaya planet batuan seperti Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars terbentuk dari bawah ke atas. Debu dan batuan perlahan menumpuk hingga membentuk planet utuh dengan inti yang berbeda. Ini disebut akresi inti.

Planet raksasa gas juga diperkirakan dimulai dengan cara yang sama. Tapi, setelah mencapai massa tertentu (sekitar 10 kali massa Bumi), gravitasinya cukup kuat untuk menahan lapisan gas yang besar dan mulai mengumpulkannya juga. Proses ini diperkirakan terjadi di luar Tata Surya, karena di dekat Matahari tidak cukup material untuk membentuk inti sebesar itu.

Karena pembentukan dan evolusi Jupiter dianggap memainkan peran kunci dalam pembentukan dan evolusi arsitektur Tata Surya, rincian tentang bagaimana ia lahir dan tumbuh sangat menarik bagi para ilmuwan planet. Karena kita tidak bisa memutar kembali waktu Tata Surya, kita perlu melihat apa yang terjadi sekarang untuk mencoba merekonstruksi masa lalu.

Biasanya, ini melibatkan penggunaan model standar pembentukan planet yang dikumpulkan dari pengamatan sistem planet (termasuk milik kita sendiri) di seluruh Bima Sakti dan membangun model berdasarkan pengamatan tersebut. Namun, model-model ini melibatkan banyak tebakan dan menghubungkan titik-titik, sehingga cenderung meninggalkan ketidakpastian yang signifikan.

Batygin dan Adams mengambil pendekatan berbeda: mereka mempelajari gerakan orbit Amalthea dan Thebe, dua bulan Jupiter yang sangat kecil yang mengorbit dekat dengan planet ini, bahkan lebih dekat dari orbit Io. Orbit bulan-bulan kecil ini miring terhadap ekuator Jupiter.

Kemiringan ini, seperti yang ditunjukkan oleh penelitian sebelumnya, dapat digunakan untuk melacak kembali sejarah orbit bulan-bulan kecil ini. Batygin dan Adams menggunakan sejarah orbit itu untuk merekonstruksi evolusi awal Jupiter.

“Sungguh menakjubkan bahwa bahkan setelah 4,5 miliar tahun,” kata Adams, “cukup banyak petunjuk yang tersisa untuk memungkinkan kita merekonstruksi keadaan fisik Jupiter pada awal keberadaannya.”

Hasil penelitian mereka menunjukkan bahwa Jupiter mengalami periode pertumbuhan yang cepat dan intens di awal sejarah Tata Surya. Hanya 3,8 juta tahun setelah materi padat pertama muncul, volume Jupiter setidaknya dua kali volume saat ini.

Terlebih lagi, medan magnetnya 50 kali lebih tinggi dari sekarang, memfasilitasi laju akresi dari cakram material yang masuk ke planet sekitar 1,2 hingga 2,4 massa Jupiter per juta tahun. Fase pertumbuhan cepat ini mengembangkan planet dan menempatkannya pada jalur untuk menjadi Jupiter yang kita lihat hari ini.

Ketika material di sekitar Jupiter akhirnya menghilang, planet itu sendiri menyusut di bawah gravitasinya sendiri, mengurangi volumenya, dan meningkatkan kecepatan putarnya. Jupiter terus menyusut hingga hari ini karena suhu permukaan dan internalnya turun, memampatkan dan memanaskan intinya, dan dengan demikian kehilangan energi, meskipun ini terjadi pada tingkat yang sangat lambat.

Bahkan dengan volume yang lebih besar, Jupiter tidak pernah cukup masif untuk mencapai status bintang. Ia perlu setidaknya 85 kali massa saat ini untuk dapat memicu fusi hidrogen inti, fitur penentu semua bintang.

Apa yang diberikan oleh pekerjaan tim ini kepada kita adalah alat baru untuk memahami Jupiter dan perannya dalam Tata Surya, di mana ia dianggap memainkan peran penting dalam menstabilkan planet-planet sehingga kehidupan dapat muncul di Bumi.

“Apa yang telah kami tetapkan di sini adalah tolok ukur yang berharga,” kata Batygin. “Titik di mana kita dapat merekonstruksi evolusi Tata Surya kita dengan lebih percaya diri.”

Penelitian ini telah diterbitkan di Nature Astronomy.