Teleskop James Webb Mendeteksi Air Semi-Berat di WASP-39b

HDO merupakan molekul air yang salah satu dari dua atom hidrogennya digantikan oleh deuterium, isotop hidrogen yang memiliki satu neutron tambahan. Karena massanya sedikit lebih besar, deuterium meninggalkan pola spektral yang berbeda dari hidrogen biasa dan dapat dikenali melalui pengamatan atmosfer.

Rasio deuterium WASP-39b lebih tinggi

Dari sinyal tersebut, tim peneliti memperkirakan rasio deuterium terhadap hidrogen (D/H) dalam air di WASP-39b sebesar 4,0 +1,3/-1,1 × 10⁻³ .

Nilai ini jauh lebih tinggi dibandingkan rasio D/H yang diukur pada planet-planet raksasa di Tata Surya—Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Secara numerik, hasilnya juga tumpang tindih dengan rasio yang ditemukan di sejumlah lingkungan protobintang dan objek di bagian dalam Tata Surya .

Rasio D/H penting karena berfungsi seperti “rekaman kimiawi” yang dapat mengungkap asal-usul air serta perubahan yang dialami atmosfer sebuah planet sepanjang sejarahnya.

Dua kemungkinan asal pengayaan deuterium

Dalam makalah pracetaknya, para peneliti mengajukan dua skenario utama untuk menjelaskan tingginya kadar deuterium di atmosfer WASP-39b .

1. Terbentuk di wilayah dingin di luar garis salju

WASP-39b mungkin terbentuk jauh dari bintangnya, di bagian luar cakram protoplanet yang suhunya cukup rendah untuk membuat air mengembun menjadi es. Wilayah ini dikenal sebagai area di luar garis salju.

Dalam kondisi dingin tersebut, es yang kaya deuterium dapat lebih mudah mengembun dan masuk ke dalam material pembentuk planet. Setelah itu, WASP-39b mungkin bermigrasi ke orbitnya sekarang yang sangat dekat dengan bintang, sambil mempertahankan jejak isotop purba tersebut .

2. Diperkaya oleh proses di atmosfer

Kemungkinan lainnya, pengayaan deuterium terjadi secara bertahap setelah planet terbentuk. Reaksi fotokimia di atmosfer bagian atas, pencampuran vertikal, serta kecenderungan hidrogen yang lebih ringan untuk lolos ke ruang angkasa dapat meningkatkan proporsi deuterium yang tersisa di atmosfer .

Dengan kata lain, rasio tinggi itu mungkin bukan hanya menunjukkan tempat WASP-39b terbentuk, tetapi juga menggambarkan bagaimana atmosfernya berubah selama miliaran tahun.

Mengapa temuan ini penting untuk pencarian dunia layak huni?

WASP-39b sendiri bukan kandidat tempat tinggal bagi kehidupan sebagaimana yang kita kenal. Planet ini merupakan raksasa gas yang sangat panas. Jadi, penemuan HDO di sana bukan bukti adanya kehidupan.

Nilai pentingnya terletak pada metode yang berhasil digunakan JWST. Pengukuran rasio D/H dapat menjadi cara untuk menelusuri sejarah air sebuah planet. Di Bumi, rasio deuterium-hidrogen pada air laut membantu ilmuwan memahami dari mana air kita berasal, termasuk membedakan kemungkinan sumber seperti asteroid dan komet .

Pada masa depan, teknik yang sama dapat diterapkan pada eksoplanet batuan yang lebih kecil dan beriklim sedang. Astronom mungkin dapat menyelidiki beberapa pertanyaan penting:

• Apakah air di planet itu berasal dari material kaya es yang terbentuk di wilayah luar sistem keplanetannya?
• Seberapa besar radiasi bintang induk mengubah komposisi air dan atmosfernya?
• Apakah planet tersebut kehilangan banyak hidrogen ringan ke ruang angkasa?

Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini dapat membantu menilai apakah sebuah planet batuan mampu mempertahankan air cair di permukaannya—salah satu syarat penting dalam penilaian kelayakhunian .

Deteksi HDO di WASP-39b dengan demikian menjadi bukti konsep bahwa JWST memiliki kepekaan untuk melacak jejak isotop penting tersebut. Temuan ini belum menunjukkan adanya dunia berpenghuni, tetapi memberi astronom alat baru untuk memahami bagaimana air muncul, bertahan, atau hilang di planet-planet di luar Tata Surya.