Simulasi Membantu Ilmuwan Lebih Memahami Asal Usul Tata Surya Kita

Simulasi menambahkan pentingnya data gambar dan pengukuran yang diperoleh dari misi ruang angkasa: Berdasarkan sampel dari sebuah asteroid, astrofisikawan Universitas Bern, Martin Jutzi, menunjukkan bagaimana tabrakan asteroid itu dengan benda luar angkasa lainnya dapat direkonstruksi dan struktur internalnya bahkan dapat dideskripsikan. Model simulasi ini dengan demikian membantu dalam upaya memahami perkembangan sistem tata surya kita.

Empat setengah miliar tahun yang lalu, partikel debu dalam awan gas raksasa terkombinasi membentuk gumpalan yang kian membesar. Penggumpalan ini terus berakumulasi hingga bertumbuh menjadi planet. Namun di antara orbit planet Mars dan Jupiter, masih tetap tersisa ratusan ribu fragmen kecil lainnya. Fragmen-fragmen itu membentuk apa disebut sebagai sabuk asteroid dan nyaris tidak pernah mengubah komposisinya sejak saat itu. Dengan demikian, asteroid memendam informasi dalam jumlah yang tak terkira tentang asal-usul tata surya kita.

Dalam penelitian ini, perhatian khusus ditujukan pada sebuah asteroid bernama Vesta: Dengan ukurannya yang berdiameter sekitar 500 kilometer, Vesta menjadi salah satu dari tiga asteroid terbesar dan dianggap sebagai sebuah protoplanet. Selain itu, Vesta merupakan satu-satunya asteroid yang diketahui memiliki struktur mirip bumi - terdiri dari inti, mantel dan kerak.

Simulasi Komputer Merekonstruksi Tabrakan Antar Asteroid

Dengan menggunakan simulasi komputer tiga dimensi, Martin Jutzi dari Center for Space and Habitability (CSH) di Universitas Bern, kini secara detail merekonstruksi bagaimana Vesta mengalami dua kali tabrakan dengan asteroid lain pada lebih dari satu miliar tahun yang lalu. Model komputer menunjukkan bahwa kedua tabrakan tersebut menghasilkan bentuk elips pada protoplanet dan meninggalkan goretan pada struktur permukaannya.

Simulasi komputer juga untuk pertama kalinya menghadirkan kesimpulan terperinci tentang komposisi dan sifat-sifat interior Vesta, yang membantu kita untuk lebih memahami evolusi tata surya.

Selain itu, pembentukan planet sangat tergantung pada tabrakan antar benda-benda angkasa. “Metode kami pada khususnya memfasilitasi analisis informatif terhadap data gambar dan pengukuran dari misi ruang angkasa,” jelas Martin Jutzi.

Penelitian yang dikerjakan bersama dengan para peneliti dari EPFL, Perancis dan Amerika Serikat ini, melengkapi sampul Nature edisi 14 Februari.

Gambar dari simulasi 3D: Tabrakan asteroid Vesta dengan asteroid lain yang berukuran sekitar sepersepuluh darinya, menyemburkan sejumlah besar material. Dua tabrakan yang terjadi secara beruntun membentuk dua kawah raksasa yang saling tumpang tindih dan nyaris merentang di seluruh belahan selatan Vesta. (Kredit: Martin Jutzi, CSH, Universitas Bern / Pascal Coderay, EPFL)

Model Mengungkap Rahasia Tersembunyi

Sebelumnya, pengamatan dengan Teleskop Ruang Angkasa Hubble menyodorkan bukti awal adanya kawah raksasa di kutub selatan Vesta. Kemudian, di tahun 2007, satelit “Dawn” milik NASA memulai perjalanan ruang angkasanya ke dalam masa lalu tata surya. Dimulai pada musim panas tahun 2011, satelit itu mengorbit di seputar Vesta selama setahun. Gambar dalam kisaran yang bisa terlihat bersama data pengukuran lainnya menyediakan informasi tentang topografi asteroid dan komposisi mineral yang terlihat pada permukaannya. Hasilnya kemudian menjadi jelas bahwa kawah pada kutub selatan Vesta yang sebelumnya tertangkap oleh Hubble ternyata berupa dua cekungan yang sebagian saling tumpang tindih.

Berdasarkan informasi ini, simulasi komputer dari tim Jutzi menunjukkan secara persis bagaimana dua tabrakan secara berturut-turut menyebabkan terbentuknya cekungan tumpang tindih tersebut, yang merentang hampir di seluruh belahan selatan Vesta. Model simulasi menunjukkan ukurannya (diameter 66 dan 64 kilometer), kecepatan (5,4 kilometer per detik) serta sudut tumbukan pada dua objek yang bertabrakan dengan Vesta. Hal ini banyak mengungkap tentang sifat objek-objek yang berada di dekat protoplanet tersebut pada satu miliar tahun yang lalu.

Gambar-gambar akhir yang dihadirkan dalam simulasi sangat mirip dengan bentuk dan topografi belahan bagian selatan Vesta sebagaimana yang sebelumnya teramati oleh misi Dawn. Model ini bahkan secara akurat mereproduksi struktur berbentuk spiral di bagian dalam kawah termuda yang terlihat pada gambar dari misi Dawn.

“Ini menunjukkan betapa handalnya metode kami,” ujar Jutzi dengan gembira. Para peneliti berasumsi bahwa model ini juga menyediakan informasi tentang fitur-fitur Vesta yang sebelumnya tersembunyi. Misalnya, simulasi komputer mengungkapkan bahwa material yang tersingkap akibat dua tumbukan tersebut berasal dari kedalaman hingga 100 kilometer. “Berdasarkan pada jenis dan distribusi material ini, kami mampu merekonstruksi secara tepat berbagai lapisan di bagian dalam Vesta,” jelas Philippe Gillet, direktur Earth and Planetary Science Laboratory, EPFL.

“Fakta bahwa kita kini dapat melihat ke bagian dalam protoplanet menciptakan perspektif yang sama sekali baru dalam penelitian tentang sejarah tata surya kita,” kata Jutzi.

Kredit: Universitas Bern
Jurnal: M. Jutzi, E. Asphaug, P. Gillet, J.-A. Barrat, W. Benz. The structure of the asteroid 4 Vesta as revealed by models of planet-scale collisions. Nature, 2013; 494 (7436): 207 DOI: 10.1038/nature11892

Diposting Sabtu, 16 Februari 2013 jam 6:55 am oleh Gun HS