Sumber air Bumi adalah misteri abadi yang meluas hingga ke eksoplanet dan gagasan tentang kelayakhunian.

Secara umum, air Bumi merupakan bagian dari planet tersebut sejak awal pembentukannya di nebula matahari atau dikirim kemudian, mungkin oleh asteroid dan komet.

Penelitian baru menunjukkan bahwa angin matahari Matahari yang tak henti-hentinya mungkin berperan.

Para ilmuwan telah bekerja keras untuk memahami bagaimana Bumi memiliki begitu banyak air yang memberi kehidupan. Ada banyak penelitian yang mendukung skenario pengiriman asteroid/komet.

Ada juga bukti bahwa Bumi mengumpulkan air saat tumbuh.

Selama fase akresi, Bumi mungkin telah menyerap planetesimal yang kaya air.

Untuk mencoba memahami bagaimana air Bumi cocok dengan sejarah planet dan Tata Surya, para peneliti memeriksa rasio isotop di Bumi dan di meteorit.

Komposisi isotop air Bumi paling mirip dengan meteorit primitif. Di sisi lain, hal ini berbeda dengan komet dan gas nebula.

Ini menyiratkan bahwa air Bumi berasal dari reservoir kosmokimia yang sama yang juga merupakan sumber meteorit primitif.

Ini masalah yang rumit. Mungkin air Bumi memiliki banyak sumber. Mungkin sebagian darinya tercipta di luar angkasa lama setelah Bumi dan seluruh Tata Surya terbentuk, lalu dikirim ke Bumi.

Penelitian baru dalam The Astrophysical Journal mengeksplorasi bagaimana air dapat tercipta oleh angin matahari saat menghantam permukaan yang mengandung mineral yang mengandung oksigen.

Judulnya adalah "Kontribusi Angin Bintang terhadap Asal Mula Air di Permukaan Mineral yang Mengandung Oksigen."

Penulis utama adalah Svatolpuk Civiš dari Institut Kimia Fisik J. Heyrovský di Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko di Praha.

Angin matahari adalah aliran partikel bermuatan yang stabil—kebanyakan proton dan elektron—yang berasal dari Matahari.

Ion H+, yang secara sederhana adalah proton, adalah partikel yang paling melimpah dalam angin matahari.

Mereka memberikan kontribusi besar terhadap sifat-sifat angin matahari. Dapatkah angin memicu terciptanya molekul air?

Para peneliti melakukan eksperimen laboratorium untuk mencari tahu. Mereka menguji 14 mineral yang mengandung oksigen.

"Untuk menyelidiki proses pembentukan air pada permukaan material oksida dan kelimpahan air, kami menggunakan teknik pemboman permukaan dengan atom dan ion hidrogen atau deuterium," tulis para penulis dalam makalah mereka.

Eksperimen tersebut memiliki dua fase: yang pertama menguji apakah mineral akan menghasilkan air saat terkena angin matahari, dan yang kedua menguji kapasitas penyerapannya.

Terpisah dari penyerapan, penyerapan adalah pelekatan sampel ke permukaan.

Tim tersebut menghasilkan air dan kemudian mengukurnya menggunakan dua metode: eksperimen pelepasan gelombang mikro (MW) dan penyinaran pistol semprot.

Mereka menguji hasilnya dengan jenis analisis spektrometri yang disebut spektrometri inframerah transformasi Fourier (FTIR) dan analisis desorpsi terprogram suhu (TPD).

"Kedua percobaan ini mencakup sampel mineral yang dibombardir oleh ion hidrogen/deuterium, yang, di antara kemungkinan lainnya, bereaksi dengan oksigen permukaan dalam kisi mineral dan membentuk molekul air," tulis para penulis.

Sampel material oksida tidak hanya terpapar arus kuat H, H+, dan molekul hidrogen yang menyerupai angin matahari. Sampel tersebut juga terpapar radiasi sinar tampak dan UV intens yang dihasilkan dalam pelepasan hidrogen.

"Iradiasi angin bintang pada mineral berbatu yang mengandung oksigen menghasilkan reaksi antara ion H+ dan mineral silikat untuk menghasilkan air dan OH, yang dapat menjelaskan keberadaan air di regolith dunia tanpa udara seperti Bulan, serta kelimpahan air di asteroid," tulis para penulis.

Penelitian sebelumnya telah menetapkan bahwa reaksi kimia terjadi antara ion hidrogen dan mineral silikat saat material berbatu terpapar radiasi angin matahari.

Beberapa peneliti telah mengamati pembentukan OH (hidroksida) dan air, sementara yang lain hanya menemukan OH. Penelitian ini lebih mendalam dengan menguji material berbatu untuk penyerapan air.

Para peneliti menguji kapasitas penyerapan air sampel. Kemudian, mereka menghitung berapa banyak material yang dibutuhkan untuk mencapai Bumi agar sesuai dengan jumlah air di Bumi kontemporer.

"Selain material yang diperoleh Bumi selama akresi, asal usul air dari angin matahari dan pengirimannya ke Bumi dapat terus berlanjut bahkan selama pemboman pasca-akresi," tulis para penulis.

Di sini, mereka merujuk pada Pengeboman Berat Akhir yang hipotetis.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa "dampak asteroid dan komet selama Pengeboman Berat Akhir klasik akan membawa sekitar £1020 kg material," tulis para penulis.

"Jika permukaan material itu sepenuhnya jenuh dengan air yang diserap yang terdiri dari salah satu mineral kita, perhitungan kami menunjukkan bahwa setidaknya satu air yang setara dengan samudra dapat dibawa masuk."

Tidak banyak keraguan tentang hasil pengujian ini dan kemampuan angin matahari untuk menciptakan air.

“Hasil percobaan yang dirangkum dalam karya ini, yang difokuskan pada pemboman permukaan dengan atom hidrogen, dengan jelas mengonfirmasi teori interaksi atom dan ion Rydberg hidrogen atau deuterium yang tereksitasi dengan oksigen permukaan mineral oksida,” jelas para penulis.

“Percobaan kami berupaya menjelaskan asal usul air di area material padat yang mengandung oksigen (misalnya, debu, meteoroid, asteroid, komet) yang terpapar aliran partikel bermuatan yang dekat dengan bintang induk.”

Atmosfer dan magnetosfer Bumi melindunginya dari angin matahari, jadi tidak mungkin angin dapat menciptakan air tepat di permukaan Bumi.

Namun, seperti yang ditunjukkan penelitian, angin dapat menciptakan air di permukaan benda lain seperti asteroid, dan air dapat diserap dan ditahan dengan kuat, kemudian dikirim ke Bumi melalui tumbukan.

“Skenario ini juga berlaku untuk asal usul air di Bumi,” tulis para penulis.

"Karena efek ini, molekul air dapat diserap pada permukaan partikel yang mengandung oksigen dan kemudian diangkut melalui jarak dan waktu yang jauh," tulis para peneliti.

Penelitian ini tidak akan menjadi akhir dari upaya yang sedang berlangsung untuk menghitung air di Bumi.

Dengan cara berputar yang menarik, penelitian ini membawa kita kembali ke asteroid dan meteorit yang mengalirkan air ke Bumi.

Jika hal itu dapat terjadi di sini, hal itu dapat terjadi di exoplanet di tempat lain di galaksi. (kpo)