Webb NASA Menemukan Sumber Karbon di Permukaan Europa, Bulan Jupiter

• Karbon dioksida yang teridentifikasi di permukaan es Europa kemungkinan besar berasal dari samudra bawah permukaan, bukan dari benda tumbukan eksternal, sehingga menjadi petunjuk utama dalam menilai potensi kehidupan
• Europa diketahui memiliki samudra cair asin dan dasar laut berbatu, tetapi belum dipastikan apakah samudra itu mengandung bahan kimia esensial seperti karbon
• Karbon dioksida terkonsentrasi di Tara Regio yang secara geologis muda, dan gangguan pada es permukaan mendukung kemungkinan pertukaran material antara samudra bawah permukaan dan permukaan
• Unit medan integral NIRSpec Webb menyediakan spektrum permukaan Europa dengan resolusi 200 x 200 mil, sehingga distribusi bahan kimia dapat dipersempit hanya dengan pengamatan selama beberapa menit
• Dalam pengamatan yang sama, semburan uap air tidak terdeteksi, tetapi aktivitas semburan dapat berubah dari waktu ke waktu sehingga kemungkinan keberadaannya belum sepenuhnya tersingkir

---

Samudra bawah permukaan Europa dan petunjuk karbon

• Europa termasuk di antara sedikit benda langit di Tata Surya yang dianggap dapat memiliki kondisi yang sesuai bagi kehidupan
• Studi sebelumnya menunjukkan bahwa di bawah kerak air-es Europa terdapat samudra cair asin dan dasar laut berbatu
• Hal utama yang masih belum pasti adalah apakah samudra itu mengandung bahan kimia yang diperlukan untuk kehidupan, khususnya karbon
• Analisis menggunakan data Webb mengidentifikasi karbon dioksida di wilayah tertentu pada permukaan es Europa
  • Karbon ini kemungkinan besar berasal dari samudra bawah permukaan, bukan dari meteorit atau sumber eksternal lain
  • Analisis menunjukkan karbon tersebut terendapkan di permukaan pada masa geologis yang relatif baru
• Temuan ini menjadi petunjuk penting untuk menilai potensi kelayakhunian samudra Europa

Karbon dioksida yang terkonsentrasi di Tara Regio

• Webb memastikan bahwa karbon dioksida di permukaan Europa paling banyak tersebar di Tara Regio
• Tara Regio adalah wilayah chaos terrain yang secara geologis muda dan telah mengalami pembentukan ulang permukaan
  • Es permukaannya berada dalam kondisi terganggu
  • Ada kemungkinan telah terjadi pertukaran material antara samudra bawah permukaan dan permukaan es
• Pengamatan terdahulu Hubble Space Telescope menunjukkan bukti garam yang berasal dari samudra di Tara Regio
• Karbon dioksida juga terkonsentrasi kuat di wilayah yang sama, mendukung kemungkinan bahwa asal akhir karbon tersebut adalah samudra internal

Metode pengamatan Webb dan resolusi

• Dua tim peneliti menggunakan data unit medan integral dari NIRSpec, Near-Infrared Spectrograph Webb, untuk mengidentifikasi karbon dioksida
• Mode instrumen ini menyediakan spektrum dengan resolusi 200 x 200 mil (320 x 320 km) di permukaan Europa
  • Diameter Europa adalah 1.944 mil
  • Resolusi ini memungkinkan peneliti mengetahui di mana bahan kimia tertentu berada
• Karbon dioksida tidak stabil di permukaan Europa
  • Kemungkinan besar dipasok pada masa geologis yang relatif baru
  • Konsentrasinya di medan yang muda juga memperkuat interpretasi ini
• Waktu observatorium Webb yang digunakan untuk pengamatan ini berada pada skala beberapa menit

Hasil pencarian semburan uap air

• Tim Villanueva juga mencari bukti semburan uap air yang keluar dari permukaan Europa
• Para peneliti yang menggunakan Hubble Space Telescope sebelumnya melaporkan deteksi sementara semburan pada 2013, 2016, dan 2017
• Dalam data Webb yang baru, bukti aktivitas semburan tidak ditemukan
  • Hasil ini memungkinkan penetapan batas atas yang ketat terhadap laju material yang berpotensi dilepaskan
  • Namun, tidak terdeteksinya semburan kali ini tidak berarti keberadaan semburan itu sendiri tersingkir
• Semburan dapat bersifat berubah-ubah, dan masih ada kemungkinan hanya terlihat pada waktu tertentu
• Yang pasti hanya bahwa pada saat pengamatan Webb ini, semburan di Europa tidak terdeteksi

Eksplorasi lanjutan dan makalah

• NASA berencana meluncurkan wahana antariksa Europa Clipper pada Oktober 2024
  • Europa Clipper akan melakukan puluhan kali terbang lintas dekat Europa
  • Misi ini akan menyelidiki lebih lanjut apakah Europa dapat memiliki kondisi yang sesuai bagi kehidupan
• Temuan ini dapat memberikan informasi bagi misi Europa Clipper NASA dan JUICE, Jupiter Icy Moons Explorer milik ESA
• Dua makalah independen dijadwalkan terbit di Science pada 21 September
• Makalah terkait:
  • Makalah G. Villanueva et al.
  • Makalah S. Trumbo et al.

[GN⁺]

Opini Hacker News

• Kalau kita membawa pulang satu wadah berisi air dari Europa ke Bumi, saya penasaran apakah itu akan menjadi jumlah air baru terbesar yang masuk ke Bumi sejak tabrakan setingkat planet miliaran tahun lalu
  Setelah mencari sebentar, saya menemukan penjelasan seperti “air di Bumi saat ini pada dasarnya adalah air yang sama yang sudah ada di sini selama hampir 5 miliar tahun; kita tidak membuat air baru, dan hanya sebagian sangat kecil yang lolos ke luar angkasa”
  Ini bukan bidang yang saya kuasai, tapi menarik sebagai eksperimen pikiran

  • Sesekali saya diingatkan bahwa orang belum tentu punya latar belakang pengetahuan sains
    Molekul air bukan sesuatu yang tak bisa dipecah; banyak proses biologis telah memisahkan atau menggabungkan kembali hidrogen dan oksigen, begitu juga proses industri
    Jadi “air baru” yang terbentuk dari oksigen di udara dan sebagainya jumlahnya cukup banyak, dan benda langit bercampur es seperti komet juga relatif sering membawa air, oksigen, dan hidrogen baru ke Bumi
  • Pernyataan “air di Bumi adalah air yang sama yang sudah ada selama hampir 5 miliar tahun” mungkin benar dalam garis besar, tetapi air dibuat dalam jumlah besar sebagai produk sampingan berbagai proses industri, dan itu bisa dianggap air “baru”
    Hanya saja, pada skala keseluruhan, jumlahnya memang tidak signifikan
  • Komet kadang jatuh, dan Bumi mengumpulkan sekitar 5.000 ton puing dari luar angkasa setiap tahun, jadi saya kira dari waktu ke waktu kita juga mendapat beberapa ton air
  • Tergantung definisi “membuat air baru”
    Saat minyak mentah dipompa dari dalam tanah, hidrogen dihasilkan sebagai produk sampingan, dan hal serupa terjadi dalam proses industri lain
    Jika hidrogen itu terbakar bersama oksigen di atmosfer dan menjadi air, itu bisa dianggap air baru
    Matahari adalah gumpalan hidrogen raksasa, dan flare Matahari besar juga bisa membawa atom hidrogen baru ke Bumi, lalu teroksidasi menjadi air
    https://www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/Solar_Flare_S...
  • Roket hidrogen-oksigen telah menghasilkan jutaan galon air baru di Bumi, dan membakar bensin juga menghasilkan sejumlah air baru

• Memang disebut “Webb milik NASA”, tetapi meski secara teknis dimiliki dan terutama dioperasikan oleh NASA, sejak awal ini dikembangkan sebagai proyek internasional
  https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope#Par...

  • Saya tidak suka sentrisme Amerika, tetapi dalam hal ini tampaknya cukup beralasan. Di bagian akhir, ESA dan CSA juga disebutkan secara khusus
    Menurut dokumen itu, total biaya NASA diperkirakan 9,7 miliar dolar AS, sedangkan kontribusi ESA dan CSA masing-masing sekitar 700 juta euro dan 200 juta dolar Kanada
    Berdasarkan kurs saat ini, kira-kira Eropa 7,0%, Kanada 1,5%, AS 91,5%, jadi kesimpulannya: kerja bagus, Kanada

• Mengapa salah satu satelit acak Jupiter punya begitu banyak air? Dan mengapa benda langit berbatu berukuran serupa di Tata Surya tidak semuanya seperti itu?
  Rasanya ini lebih aneh daripada air di Bumi

  • Ada juga https://en.wikipedia.org/wiki/Enceladus, jadi satelit yang kaya air bukan cuma satu
  • Episode terbaru Planetary Radio membahas topik ini, dan katanya Io pun mungkin dulu merupakan dunia air
    https://www.planetary.org/planetary-radio/2023-lost-oceans-a...
    Batuan juga bisa mengonsumsi banyak air. Karena struktur mineral dapat menyerap banyak air, kita perlu melihat bukan hanya samudra di permukaan, tetapi juga seberapa banyak air yang tersimpan di bagian dalam benda langit
  • Ada banyak air di Tata Surya. Misalnya, komet sebagian besar terdiri dari air
  • Saya penasaran apakah materi cenderung tenggelam ke orbit yang berbeda dan mengalami akresi sesuai berat atau densitasnya

• Saya penasaran apakah arti keberadaan karbon dioksida adalah 1) karena ia bahan yang diperlukan bagi kehidupan seperti yang kita kenal, 2) karena mungkin merupakan produk sampingan kehidupan, atau keduanya

  • Lebih dekat ke yang pertama. Karbon dioksida juga bisa terbentuk melalui proses nonbiologis dan cukup stabil, tetapi diperlukan untuk “kehidupan seperti yang kita kenal”
    Kalau oksigen gas, itu termasuk yang kedua. Karena sangat reaktif, jika terdeteksi di atmosfer berarti ada aktivitas tertentu yang terus mengisinya kembali, dan di Bumi aktivitas itu dilakukan oleh kehidupan
  • Atmosfer Mars memiliki karbon dioksida lebih banyak per satuan volume daripada Bumi. Itu benar meskipun Mars hampir tidak punya atmosfer, jadi jelas bukan sebagai produk sampingan kehidupan
  • Perubahan cepat konsentrasi karbon dioksida bisa menjadi petunjuk bahwa sesuatu seperti kehidupan sedang menyusun ulang molekul-molekul sebuah planet
    Sebenarnya saya pikir mungkin alien telah mengamati kita dengan spektrograf selama jutaan tahun dan menebak bahwa kita ada di sini

• Europa adalah tempat paling menarik di Tata Surya yang memicu imajinasi. Secara harfiah ada ventilasi hidrotermal di samudra gelap pekat sedalam ratusan mil, dan tampak cocok bagi kehidupan
  Membayangkan makhluk asing seukuran leviathan berkeliaran di samudra dalam Europa membuat saya bersemangat seperti anak kecil; saya penasaran apakah hanya saya yang begitu

  • Film Europa Report: https://www.youtube.com/watch?v=avzqYgtpdMQ saya menikmatinya
  • Ada kalimat seperti ini dalam novel Arthur C. Clarke
    “Semua dunia ini adalah milik kalian — kecuali Europa.”
    “Jangan mencoba mendarat di sana.”
    Jadi ya. Clarke juga melihat Europa sebagai sesuatu yang istimewa
  • Enceladus juga jangan dilupakan. Ia punya samudra raksasa, plus keunggulan berupa geiser besar yang menyembur ke luar angkasa
    Akan keren kalau setidaknya ada 3 dunia dengan kehidupan laut di Tata Surya kita
    https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/enceladus
  • Mungkinkah ada hewan seukuran leviathan tanpa fitoplankton? Ventilasi hidrotermal sepertinya menyediakan energi jauh lebih sedikit daripada Matahari, tapi ini juga bukan bidang yang saya pahami

• Jika di lingkungan seperti itu ditemukan bahkan satu mikroba saja, itu hampir berarti bahwa kehidupan lazim di alam semesta.
  Namun satu hal lain yang perlu dipahami orang adalah bahwa “kehidupan” dan “kehidupan cerdas yang berevolusi sepenuhnya” adalah dua hal yang sangat berbeda.

  • Tidak demikian. Karena dekat dengan Bumi, kemungkinannya jauh lebih besar bahwa ia berbagi nenek moyang yang sama atau reaksi kimia prekursor yang sama.
  • Kalau memiliki nenek moyang yang sama dengan kehidupan di Bumi, ceritanya jadi berbeda. Bahkan dalam kasus itu pun, perlu ditinjau lagi apakah itu bermula di Tata Surya ini atau tidak.

• Linda Moulton-Howe pernah membahas kesaksian “orang dalam”, yang mengklaim bahwa di bawah lautan Europa yang tertutup es hidup spesies mirip gurita.
  Entah episode Earthfiles yang mana, tetapi kalau benar, itu menarik.

• Bisakah Webb memotret Europa?

  • Seperti yang dikatakan orang lain, gambar di artikel itu adalah gambarnya. Untuk melihat gambar Europa yang benar-benar bagus, kita perlu menunggu sedikit lagi.
    Europa Clipper milik NASA adalah misi khusus pertama untuk menjelajahi dunia dengan lautan global di luar Bumi, dijadwalkan diluncurkan pada Oktober 2024 dan tiba di Europa pada 2030.
    Misi ini akan meneliti permukaan dan bagian dalam Europa untuk memastikan apakah ada bahan-bahan yang dapat menopang kehidupan, dan akan melakukan sekitar 50 kali lintas-dekat Europa sambil mengorbit Jupiter.
    Jika ingin melihat foto satelit yang lebih baik, gambar dari Juno juga layak dijadikan rujukan.
  • Dalam rilis NASA, adanya gambar “Europa Carbon Dioxide Distribution” yang dimuat dengan NIRCam dan NIRSpec IFU berarti hal itu memang mungkin.
  • Benar. Gambar NIRCam yang ada di artikel berasal dari teleskop Webb.
  • Artikel itu menuliskannya dengan cukup akurat.
    “Kedua tim mengidentifikasi karbon dioksida menggunakan data dari unit medan integral pada Spektrograf Inframerah Dekat (NIRSpec) Webb. Mode instrumen ini menyediakan spektrum dengan resolusi 200 x 200 mil (320 x 320 kilometer) pada permukaan Europa, yang berdiameter 1.944 mil, sehingga memungkinkan para astronom menentukan lokasi bahan kimia tertentu.”
    Artikel Wikipedia tentang NIRSpec: https://en.wikipedia.org/wiki/NIRSpec
  • Di artikel ada gambar Europa yang diambil oleh Webb.