Merkurius: Planet yang seharusnya tidak ada

Merkurius, yang berukuran jauh lebih kecil dari planet lainnya, dan lebih dekat dengan matahari, telah lama membingungkan astronom. Musababnya, keberadaannya bertentangan dengan banyak hal yang kita ketahui tentang pembentukan planet. Misi ruang angkasa baru yang akan tiba pada 2026 mungkin dapat memecahkan misteri ini.

Secara sekilas, Merkurius mungkin merupakan planet paling membosankan di Tata Surya.

Permukaannya yang gersang tidak memiliki fitur menonjol, tidak ada bukti adanya air di masa lalu, dan atmosfernya yang tipis dan lemah. Kemungkinan adanya kehidupan di antara kawah-kawah terbakar di permukaannya hampir tidak ada.

Namun, jika dilihat lebih dekat, Merkurius adalah dunia yang menarik dan tak terduga yang diselimuti misteri.

Para ilmuwan planet masih bingung dengan keberadaan planet terdekat dengan matahari.

Planet aneh ini sangat kecil, 20 kali lebih ringan dari bumi dan hampir sama lebarnya dengan Australia.

Namun, Merkurius adalah planet kedua terpadat di Tata Surya setelah bumi, berkat inti logam besar yang menyumbang banyak pada massanya.

Orbit Merkurius – yang sangat dekat dengan matahari kita – juga berada di lokasi yang aneh. Belum dapat dijelaskan sepenuhnya oleh astronom.

Semua ini mengarah pada satu poin krusial – kita tidak tahu bagaimana Merkurius terbentuk. Sejauh yang kita ketahui, planet ini seharusnya tidak ada.

"Ini agak memalukan," kata Sean Raymond, seorang ahli dalam pembentukan dan dinamika planet di Universitas Bordeaux, Prancis. "Ada beberapa hal subtil yang kita lewatkan."

Rahasia asal-usul Merkurius, bagaimana planet ini terbentuk, dan mengapa ia memiliki penampilan seperti sekarang ini merupakan salah satu misteri terbesar di Tata Surya.

Namun, beberapa jawaban mungkin sudah di depan mata. Misi bersama Eropa dan Jepang bernama BepiColombo diluncurkan pada 2018 dan saat ini sedang dalam perjalanan menuju Merkurius.

Penjelajah ini akan menjadi pengunjung pertama ke planet tersebut dalam lebih dari satu dekade. Ketika memasuki orbit pada November 2026, setelah masalah mesin pendorong menunda perjalanannya, salah satu tujuan utamanya adalah mencoba menentukan secara tepat asal-usul Merkurius.

Menyelidiki bagaimana Merkurius terbentuk tidak hanya penting untuk memahami asal-usul Sistem Tata Surya kita, tapi juga untuk mempelajari planet-planet di sekitar bintang lain – eksoplanet.

"Merkurius mungkin adalah planet yang paling mirip dengan eksoplanet yang kita miliki," kata Saverio Cambioni, seorang ilmuwan planet di Massachusetts Institute of Technology di Amerika Serikat. "Ini adalah dunia yang menarik."

Para astronom pertama kali menyadari ada yang tidak beres dengan Merkurius setelah wahana antariksa Mariner 10 milik NASA melintas tiga kali di dekat planet tersebut pada 1974 dan 1975. Ini merupakan kunjungan pertama umat manusia ke dunia terdekat Matahari di Tata Surya.

Penerbangan tersebut memberi pengukuran gravitasi awal planet, termasuk menunjukkan gambaran pertama kali tentang bagian dalam Merkurius dan mengungkap struktur dalamnya yang aneh.

Bumi, Venus, dan Mars semuanya memiliki inti yang kaya akan besi, yang membentuk sekitar setengah dari jari-jari mereka.

Di bumi, inti ini terbagi menjadi inti dalam yang padat dan inti luar yang cair. Mereka berputar untuk menghasilkan medan magnet pelindung bumi. Di atasnya terdapat mantel dan kemudian kerak, tempat kita tinggal.

Merkurius sangat berbeda. Di sini, inti planet tersebut menyumbang sekitar 85% dari radiusnya, dengan hanya mantel dan kerak batuan tipis di atasnya.

Inilah yang mendasari kepadatan luar biasa planet tersebut, tapi mengapa strukturnya berakhir seperti ini, belum sepenuhnya jelas.

"Pembentukan Merkurius merupakan masalah besar," kata Nicola Tosi, seorang ilmuwan planet di Pusat Antariksa Jerman di Berlin. "Masih belum jelas mengapa Merkurius terlihat seperti sekarang."

Misi NASA ke Merkurius, Misi Messenger yang mengorbit planet tersebut antara 2011 dan 2015, justru menimbulkan lebih banyak pertanyaan.

Berada pada jarak 36 juta mil (60 juta km) dari matahari, suhu di siang hari di Merkurius dapat mencapai 430°C (800°F), sementara di malam hari dapat turun hingga -180°C (-290°F).

Namun, meskipun suhu ekstrem ini, Messenger menemukan bahwa Merkurius memiliki unsur-unsur volatil seperti kalium dan torium radioaktif di permukaannya, yang seharusnya telah menguap akibat radiasi matahari sejak lama.

Molekul-molekul kompleks seperti klorin dan bahkan es air yang terjebak di kawah-kawah kutub yang teduh di planet tersebut, juga terungkap tersembunyi di permukaan planet.

Penemuan seperti ini semakin memperkuat gagasan bahwa Merkurius sebenarnya tidak seharusnya berada di orbitnya saat ini di sekitar matahari.

Para astronom telah lama bingung dengan posisi Merkurius di Sistem Tata Surya, di wilayah di mana kita tidak yakin planet seperti Merkurius dapat terbentuk dengan mudah.

Kita tahu bahwa sistem tata surya seperti milik kita bermula sebagai cakram debu dan gas di sekitar bintang.

Secara perlahan, planet-planet membentuk celah di cakram ini, tumbuh semakin besar saat mereka mengumpulkan lebih banyak materi.

Namun, Merkurius terlalu jauh dari Venus untuk menjelaskan hal ini berdasarkan model pembentukan planet.

Tidak peduli parameter apa yang disesuaikan oleh para ahli dinamika, mereka tidak bisa membuat Merkurius seperti yang kita lihat hari ini sesuai dengan model.

"Ini menyulitkan," kata Raymond. "Anda tidak akan mendapatkan Merkurius seperti ini."

Para astronom telah menghabiskan bertahun-tahun menyempurnakan model dan menguji ide-ide tentang bagaimana Merkurius mungkin terbentuk, dan ada beberapa skenario utama.

Salah satu yang paling dibahas adalah teori Merkurius pernah jauh lebih besar, mungkin dua kali ukuran saat ini dan hampir sebesar Mars. Ia juga mungkin pernah mengorbit lebih jauh dari matahari.

Hal ini didukung oleh tingkat kalium dan torium yang terdeteksi di Merkurius, yang jauh lebih mirip dengan yang ada di Mars, planet yang terbentuk lebih jauh dari matahari.

Teori tersebut menyatakan, pada suatu titik dalam 10 juta tahun pertama keberadaannya, proto-Merkurius ini dihantam oleh objek raksasa, mungkin planet seukuran Mars.

Tabrakan tersebut mengikis lapisan luar planet – kerak dan mantel – sehingga hanya tersisa inti padat yang kaya akan besi, yang membentuk sebagian besar dunia yang kita lihat hari ini.

Penjelasan ini mungkin yang paling banyak didukung oleh astronom saat ini, kata Alessandro Morbidelli, seorang ahli dinamika planet di Observatorium Côte d'Azur di Nice, Prancis.

"Penafsiran umum adalah bahwa Merkurius mengalami tabrakan raksasa yang menghilangkan sebagian besar mantelnya," katanya.

Tabrakan tersebut harus bersifat gesekan, sehingga tidak menghancurkan Merkurius sepenuhnya.

Namun, meskipun tabrakan umum terjadi di awal Sistem Tata Surya, menghilangkan begitu banyak material dari Merkurius memerlukan tabrakan yang sangat dahsyat dengan kecepatan lebih dari 224.000 mph (100 km/s), kata Cambioni.

Skenario ini dianggap tidak mungkin karena sebagian besar objek bergerak mengelilingi matahari dengan arah dan kecepatan relatif yang serupa, seperti mobil di bundaran.

Tabrakan semacam itu juga seharusnya mengikis elemen-elemen volatil Merkurius, termasuk thorium, sehingga penemuan Messenger terhadap elemen-elemen tersebut sama membingungkannya.

Bagaimana elemen-elemen tersebut dapat bertahan dalam peristiwa eksplosif semacam itu?

Bahkan tanpa adanya tabrakan, belum jelas bagaimana elemen-elemen ini masih bisa ada di Merkurius.

"Sesuatu yang begitu dekat dengan matahari seharusnya tidak kaya akan zat volatil," kata David Rothery, seorang ahli geosains planet dari The Open University di Inggris yang memimpin bersama instrumen Mercury Imaging X-ray Spectrometer (MIXS) dalam misi BepiColombo yang akan mempelajari zat volatil di planet tersebut.

"Jadi, apakah Merkurius awalnya berada lebih jauh, atau apakah benda-benda yang menggumpal untuk membentuk Merkurius awalnya berada lebih jauh?"

Mungkin Merkurius tidak mengalami tabrakan, tapi justru menjadi objek penabrak yang menabrak dunia lain – seperti Venus – sebelum berakhir di posisinya saat ini.

Ide ini menjanjikan karena mungkin lebih mudah untuk mengupas mantel Merkurius dalam tabrakan semacam itu.

"Lebih mudah menjelaskan Merkurius jika ia adalah objek yang menabrak, bukan yang ditabrak," kata Olivier Namur, seorang ahli geologi planet dari Universitas Katolik Leuven di Belgia.

Ia tidak akan menjadi satu-satunya batu besar seukuran planet yang melesat di sekitar Sistem Tata Surya awal. Bulan kita diyakini terbentuk ketika objek seukuran Mars bernama Theia menabrak bumi awal, memotong sepotong besar darinya.

Dalam skenario dampak apa pun untuk Merkurius, tidak jelas mengapa puing-puing batuan yang dilemparkan ke ruang angkasa tidak akan jatuh kembali ke planet tersebut atau membentuk bulan-bulan sendiri (Merkurius tidak memiliki bulan).

Salah satu kemungkinan adalah proses yang disebut penggilingan kolisional, di mana material yang dilontarkan dari Merkurius dihancurkan menjadi debu yang kemudian terbawa oleh hembusan angin matahari.

"Penggilingan kolisional adalah proses di mana puing-puing itu sendiri dihancurkan menjadi potongan-potongan yang semakin kecil," kata Jennifer Scora, ahli pembentukan planet dari Universitas Toronto di Kanada.

"Akhirnya, Anda mendapatkan Merkurius yang lebih kecil dan juga lebih padat."

Namun, laju penggilingan yang diperlukan sangat tinggi untuk proses ini berhasil, mungkin lebih tinggi dari yang kita harapkan, katanya.

Skenario lain adalah tidak ada tabrakan raksasa sama sekali, melainkan Merkurius benar-benar terbentuk dari material yang lebih dekat dengan matahari dan lebih kaya akan besi.

Dalam situasi ini, yang didukung oleh Anders Johansen, ahli pembentukan planet di Universitas Kopenhagen di Denmark dan Universitas Lund di Swedia, Merkurius terbentuk di wilayah Tata Surya yang jauh lebih panas daripada planet-planet lain.

Ia terbentuk lewat letusan matahari muda yang pada dasarnya menguapkan sebagian besar debu ringan di posisi Merkurius dan meninggalkan hanya material yang lebih berat dan kaya besi untuk bersatu.

"Maka Anda bisa membentuk planet yang kaya besi," kata Johansen.

Lagi-lagi ada masalah. Jika ini benar, mengapa Merkurius berhenti tumbuh pada ukuran saat ini, daripada terus mengumpulkan material kaya besi?

"Akan ada banyak material di sekitarnya," kata Johansen, jadi tidak jelas mengapa kita berakhir dengan planet kecil yang kita lihat hari ini.

Di sekitar bintang-bintang lain, kita memang menemukan bukti adanya planet-planet yang lebih besar dari Merkurius, yang dikenal sebagai Super Mercuries. Planet-planet padat yang kaya akan besi, lebih masif dan lebih besar dari bumi, namun tetap memiliki inti besi yang besar.

Alasan kita belum menemukan planet seukuran Merkurius adalah karena planet-planet tersebut terlalu kecil untuk terdeteksi di tengah cahaya terang dan gravitasi yang kuat dari bintang induknya.

Pengamatan bintang-bintang lain menunjukkan, Super Mercuries mungkin cukup umum di galaksi kita, kata Cambioni, mungkin mencapai 10% hingga 20% dari semua planet di luar sana.

Itu sedikit menjadi masalah, karena seperti Merkurius, kita tidak tahu bagaimana mereka terbentuk – mereka terlalu besar untuk terbentuk melalui skenario tabrakan, misalnya.

"Mereka terlalu umum," kata Cambioni.

Ada teori lain tentang bagaimana Merkurius terbentuk – satu di mana planet-planet dalam tidak terbentuk di tempat mereka sekarang, tapi malah berpindah-pindah.

Dalam satu model Sistem Tata Surya, planet-planet dalam Merkurius, Venus, bumi, dan Mars mungkin terbentuk dalam dua cincin material terpisah di sekitar matahari.

Bumi dan Venus terbentuk bersama Merkurius di cincin dalam, sebelum mereka "berpindah dan meninggalkan Merkurius di belakang", kata Raymond, karena massa Merkurius yang lebih rendah.

Model yang dibuat oleh Matt Clement, seorang ahli dinamika planet di Universitas Oxford di Inggris, menyarankan planet-planet berbatu mungkin terbentuk jauh lebih dekat ke matahari, di dalam orbit Merkurius saat ini, sebelum berpindah ke luar.

"Merkurius terlempar dari aksi dan kehabisan materi," katanya.

Ide ini belum sepenuhnya menjelaskan mengapa Merkurius memiliki inti yang begitu besar, kecuali jika ia berpindah ke wilayah Tata Surya yang lebih kaya akan besi. Tapi ide ini menjelaskan mengapa planet tersebut memiliki ukuran seperti sekarang dan jaraknya dari Venus.

"Saya pikir migrasi diperlukan," kata Clement.

Ada juga beberapa ide yang lebih tidak biasa. Bagaimana jika Merkurius bukanlah planet berbatu secara harfiah, melainkan inti telanjang dari planet raksasa gas seperti Jupiter yang atmosfernya terlepas?

Meskipun ide ini pernah diusulkan, Cambioni menganggapnya tidak mungkin.

"Sangat sulit untuk menghilangkan atmosfer planet seukuran Jupiter," katanya, karena gravitasi mereka yang sangat besar.

Semua ini memberikan para astronom banyak petunjuk, namun belum ada kesepakatan mengenai bagaimana Merkurius terbentuk.

BepiColombo mungkin dapat memberikan beberapa jawaban.

Ketika misi ini – yang sebenarnya terdiri dari dua wahana antariksa yang dioperasikan oleh Badan Antariksa Eropa (Esa) dan Badan Antariksa Jepang (Jaxa) yang digabungkan – memasuki orbit di sekitar Merkurius, kedua wahana tersebut akan terpisah.

Mereka kemudian akan menggunakan instrumen mereka untuk memetakan komposisi permukaan Merkurius, sambil mempelajari gravitasi planet tersebut dan medan magnetnya yang lemah.

"BepiColombo akan melakukan pengukuran tambahan yang dapat memberi tahu kita tentang asal usul planet tersebut," kata Tosi.

Yang paling menarik adalah menemukan apa yang membentuk permukaan dan lapisan bawah permukaan planet tersebut.

"Mengetahui komposisi tersebut membatasi pembentukan planet," kata Tosi.

Jika Merkurius pernah jauh lebih besar, tapi kemudian terkelupas, hal itu seharusnya menciptakan mantel yang sementara meleleh, lautan magma yang luas yang dapat kita lihat bukti-buktinya hari ini.

"Ini mengeras dengan cara tertentu," kata Tosi, bukti yang dapat dicari oleh BepiColombo.

Gambar awal yang dikirimkan oleh wahana antariksa saat melintas di dekat Merkurius awal tahun ini belum menunjukkan bukti adanya lautan magma kuno.

Namun, gambar tersebut memperlihatkan permukaan planet yang dipenuhi kawah tabrakan dan jejak aliran lava kuno.

Sisa-sisa banjir lava dari sekitar 3,7 miliar tahun yang lalu juga terlihat, di mana lava tersebut telah mengeras menjadi permukaan "halus" yang luas dan mengisi kawah-kawah yang lebih tua.

Meskipun jauh lebih baru daripada lautan magma yang mungkin pernah ada, kerutan khas pada permukaan halus tersebut menunjukkan, planet ini telah mengalami kontraksi dramatis seiring pendinginan selama miliaran tahun.

Pengukuran gravitasi wahana antariksa, yang melacak seberapa banyak planet ini berubah bentuk sebagai respons terhadap gravitasi matahari dengan memantulkan laser ke permukaannya. Juga, akan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang struktur inti planet, bagian penting lainnya dalam sejarah planet ini.

"Mengetahui komposisi inti juga akan membantu merekonstruksi asal-usul Merkurius," kata Tosi.

BepiColombo juga diharapkan mengungkap lebih banyak tentang unsur-unsur volatil di Merkurius, yang masih membingungkan.

"Kami tahu Merkurius kaya akan unsur volatil, tetapi kami tidak tahu semua unsur volatil tersebut," kata Rothery.

Hal ini juga dapat membantu memecahkan misteri lain tentang Merkurius – seperti mengapa permukaan yang dipenuhi kawah tersebut begitu gelap.

Planet ini hanya memantulkan sekitar dua pertiga cahaya yang dipantulkan oleh bulan bumi, menyarankan adanya lapisan material gelap seperti grafit yang menutupi permukaannya.

Untuk benar-benar memahami asal-usul Merkurius, para ilmuwan bermimpi suatu hari dapat mendarat di planet tersebut – sesuatu yang awalnya menjadi bagian dari proposal BepiColombo tapi dibatalkan sejak awal karena biaya dan kompleksitas – dan mungkin bahkan mengembalikan sampel ke Bumi.

"Yang kami inginkan sebenarnya adalah sampel Merkurius," kata Rothery. Sampel ini memungkinkan para ilmuwan menganalisis secara detail bahan apa saja yang membentuk planet tersebut.

Tidak ada misi semacam itu yang direncanakan dalam waktu dekat, tapi ada beberapa usulan.

Sebagai pengganti pendarat, "harapan terbaik kita adalah menemukan meteorit yang berasal dari Merkurius," kata Rothery, sesuatu yang tidak mustahil.

Ratusan meteorit dari Mars telah ditemukan di bumi, tapi tidak ada yang secara pasti berasal dari Merkurius (atau Venus, untuk itu).

Ada dugaan, jenis meteorit langka di Bumi, yang disebut aubrit diduga pecahan dari proto-Merkurius. Meteorit ini diduga berasal dari planet awal yang lebih besar yang ditabrak oleh benda lain.

Namun, gagasan menyelidiki aubrit dan disamakan sebagai pecahan Merkurius tetap "spekulasi liar," kata Morbidelli.

Tapi ia tak menutup mata, bahwa itu tetap menarik karena kemiripan kimia dan mineraloginya dengan apa yang kita bayangkan sebagai proto-Merkurius.

Baca tentang analogi geologis untuk batuan Merkurius yang ditemukan di bumi di sini.

Camille Cartier, seorang petrologis di Universitas Lorraine di Prancis, memimpin studi tentang aubrit. Penyelidikan untuk mengetahui apakah pecahahan tersebut berasal dari Merkurius kemungkinan bisa dilakukan dalam dua tahun ke depan.

"Kami memiliki koleksi yang luar biasa" dari meteorit aubrite, katanya. Ia bersama timnya mengumpulkan sampel dari sekitar 20 aubrite yang berbeda.

Kini mereka akan meneliti sampel-sampel tersebut di laboratorium untuk menyelidiki apakah benar-benar itu merupakan potongan dari Merkurius.

"Kami seharusnya memiliki bukti kuat yang mendukung atau tidak mendukung hipotesis ini," kata Cartier.

Untuk memahami pembentukan Merkurius, kita perlu memahami proses pembentukan planet itu sendiri.

Apakah planet ini hanyalah kebetulan belaka, hasil dari tabrakan berkecepatan tinggi yang kebetulan terjadi di Sistem Tata Surya kita, ataukah sesuatu yang lebih umum?

"Mungkin Merkurius bukanlah objek yang langka dan merupakan hasil alami dari pembentukan planet," kata Tosi.

Untuk saat ini, misteri asal usul Merkurius tetap bertahan. Mengapa kita memiliki planet kecil yang aneh, dan sangat mengandung logam ini di Sistem Tata Surya kita, dan apakah bintang lain juga memiliki Merkurius?

Di permukaannya, Merkurius mungkin tampak seperti dunia abu-abu yang penuh lubang dan tidak menarik, tapi di kedalamannya, dunia misterius ini mungkin saja menjadi salah satu tempat paling menarik di Sistem Tata Surya.

"Mungkin Merkurius hanyalah planet yang tidak mungkin ada," kata Scora, sebuah planet yang dalam kebanyakan skenario seharusnya tidak ada – tapi dalam skenario kita, ia ada.