Fragmen-fragmen kecil batuan dapat mengungkapkan banyak hal ketika dianalisis dengan instrumen laboratorium yang canggih.

Penelitian baru terhadap fragmen-fragmen kecil asteroid Ryugu yang diambil sampelnya oleh misi Hayabusa2 JAXA menunjukkan bahwa air mengalir melaluinya lebih dari satu miliar tahun setelah pembentukannya.

Wawasan baru ini membalikkan pemahaman sebelumnya bahwa asteroid hanya mengalami aktivitas air pada tahap-tahap paling awal pembentukan tata surya.

Ketika misi Hayabusa2 JAXA mengembalikan sampel dari asteroid Ryugu, para peneliti dengan antusias menunggu akses ke sampel tersebut.

Setelah JAXA melakukan analisis awal, mereka menyediakan sampel, dan para peneliti di seluruh dunia mengajukan proposal penelitian.

Upaya ini membuahkan hasil karena berbagai penelitian terus muncul di jurnal-jurnal ilmiah.

Ryugu adalah asteroid tumpukan puing, dan hingga 50% volumenya adalah ruang kosong.

Penelitian terbaru di jurnal Nature menunjukkan bahwa fluida mengalir melalui asteroid berkarbon lebih dari satu miliar tahun setelah pembentukannya, kemungkinan besar akibat tumbukan yang mencairkan es dan membuka saluran bagi air lelehan untuk mengalir.

Penelitian ini berjudul "Aliran fluida akhir pada asteroid primitif yang diungkapkan oleh isotop Lu–Hf di Ryugu," dan penulis utamanya adalah Tsuyoshi Iizuka, seorang Profesor Madya di Departemen Ilmu Bumi dan Planet di Universitas Tokyo.

Bagi para astronom, asteroid memberikan petunjuk penting tentang bagaimana Tata Surya terbentuk.

Mereka adalah blok penyusun dasar yang membentuk planet, dan tidak seperti benda langit seperti Mars dan Bumi, mereka belum banyak dimodifikasi oleh hal-hal seperti diferensiasi, pemanasan, dan proses geologis.

Studi tentang asteroid telah membantu para ilmuwan memahami materi asli yang ada di awal Tata Surya.

Salah satu hal yang telah membantu para peneliti pahami dari asteroid adalah bagaimana Bumi mendapatkan airnya.

Asteroid berkarbon (tipe-C) seperti Ryugu mengandung senyawa organik dan mineral yang mengandung air yang mereka bawa ke Bumi ketika planet dan Tata Surya masih muda.

Namun, meskipun para ilmuwan memiliki pemahaman dasar tentang bagaimana Tata Surya terbentuk, termasuk bagaimana Bumi mendapatkan airnya, masih terdapat kekosongan besar dalam pemahaman tersebut.

Para ilmuwan telah menghabiskan banyak waktu dan energi untuk mencoba memahami air di Bumi. Ada dua jalur umum yang kemungkinan keduanya berkontribusi.

Pertama, melibatkan pelepasan oksigen dari magma selama fase samudra magma Bumi, bergabung dengan hidrogen di atmosfer, dan membentuk air.

Kedua, melibatkan pengiriman oleh asteroid dan komet, yang juga mengirimkan unsur-unsur penyusun kehidupan.

Salah satu masalah dengan pemahaman pengiriman air oleh asteroid adalah bukti menunjukkan bahwa hal itu pasti terjadi relatif cepat.

Mungkin terlalu cepat untuk menjelaskan bagaimana Bumi mendapatkan airnya.

Namun, dengan menunjukkan bahwa air mengalir melalui Ryugu lebih dari satu miliar tahun setelah Tata Surya terbentuk, penelitian baru ini mungkin telah mengisi kekosongan dalam pemahaman kita.

“Kami menemukan bahwa Ryugu menyimpan catatan aktivitas air yang murni, bukti bahwa cairan bergerak melalui batuannya jauh lebih lambat dari yang kami perkirakan,” kata penulis utama Iizuka dalam siaran pers. “Ini mengubah cara kita berpikir tentang nasib jangka panjang air di asteroid.

Air tersebut bertahan lama dan tidak habis secepat yang diperkirakan.” Jika air tersebut bertahan di asteroid lebih lama dari yang diperkirakan, maka mereka mungkin telah mengirimkannya ke Bumi lebih lama dari yang diperkirakan.

Hasil ini didasarkan pada penanggalan Lutetium–hafnium. Ini adalah alat umum dalam penanggalan geokronologis yang didasarkan pada peluruhan lutetium-176 (¹⁷⁶Lu) menjadi hafnium-176 (¹⁷⁶Hf).

Setiap unsur memiliki perilaku kimia yang berbeda, dan waktu paruhnya yang sangat panjang—lebih lama dari usia Alam Semesta—menyebabkan rasio yang berbeda pada batuan yang berbeda, bahkan batuan yang berusia miliaran tahun.

Para peneliti berharap menemukan rasio yang dapat diprediksi dari kedua isotop tersebut berdasarkan usia asteroid, dan berdasarkan apa yang telah ditemukan pada asteroid lain.

Namun mereka tidak menemukannya. Rasio ¹⁷⁶Lu terhadap ¹⁷⁶Hf jauh lebih besar dari yang diantisipasi.

Kedua unsur tersebut relatif tidak bergerak selama sebagian besar proses geologi, tetapi memiliki muatan dan ukuran ionik yang berbeda.

Kepadatan muatan Hafnium yang lebih tinggi membuatnya kurang larut dalam larutan air dibandingkan lutetium.

Berdasarkan hal tersebut, para peneliti menyimpulkan bahwa suatu cairan sedang membersihkan lutetium dari batuan.

“Kami mengira catatan kimia Ryugu akan menyerupai meteorit tertentu yang telah dipelajari di Bumi,” kata Iizuka.

“Namun hasilnya sangat berbeda. Ini berarti kami harus dengan hati-hati mengesampingkan kemungkinan penjelasan lain dan akhirnya menyimpulkan bahwa sistem Lu-Hf terganggu oleh aliran fluida akhir.

Pemicu yang paling mungkin adalah tumbukan pada asteroid induk Ryugu yang lebih besar, yang memecahkan batuan dan mencairkan es yang terkubur, memungkinkan air cair meresap ke dalam benda tersebut. Itu benar-benar kejutan!

Peristiwa tumbukan ini mungkin juga bertanggung jawab atas terganggunya benda induk untuk membentuk Ryugu.”

Hasilnya menunjukkan bahwa asteroid berkarbon mungkin telah mengirimkan air ke Bumi dalam jumlah yang lebih besar dan lebih lambat dari yang diperkirakan.

Jika benda induk Ryugu mempertahankan es selama satu miliar tahun, maka benda serupa lainnya yang membombardir Bumi muda juga bisa melakukannya.

Sebagian besar tumbukan asteroid dengan Bumi terjadi dalam rentang waktu satu hingga dua miliar tahun pertama keberadaan planet ini, dan penelitian ini menunjukkan bahwa pengiriman air bisa saja terjadi selama rentang waktu yang lebih lama dari yang diperkirakan.

“Gagasan bahwa objek-objek seperti Ryugu mempertahankan es begitu lama sungguh luar biasa,” kata Iizuka.

“Ini menunjukkan bahwa unsur-unsur penyusun Bumi jauh lebih basah daripada yang kita bayangkan. Hal ini memaksa kita untuk memikirkan kembali kondisi awal sistem air planet kita."

"Meskipun masih terlalu dini untuk memastikannya, tim saya dan yang lainnya mungkin akan melanjutkan penelitian ini untuk mengklarifikasi berbagai hal, termasuk bagaimana dan kapan Bumi kita menjadi layak huni.”

Ketika Hayabusa2 berada di Ryugu, beberapa data pertama yang dikirimnya kembali menunjukkan bahwa asteroid itu sangat kering.

Hal ini menyoroti nilai misi pengembalian sampel di mana sampel dapat menjalani interogasi yang lebih ketat.

Meskipun setiap sampel penelitian berukuran kecil, sehingga membutuhkan metode studi baru yang canggih, sampel-sampel tersebut telah mengungkapkan banyak hal yang akan tetap tersembunyi tanpanya.

"Ukuran sampel kami yang kecil merupakan tantangan besar," kenang Iizuka.

"Kami harus merancang metode kimia baru yang meminimalkan kehilangan unsur sekaligus mengisolasi beberapa unsur dari fragmen yang sama. Tanpa ini, kami tidak akan pernah dapat mendeteksi tanda-tanda aktivitas fluida akhir yang begitu halus."

Urat fosfat juga berperan dalam penelitian ini, tetapi masih membutuhkan lebih banyak penelitian untuk memahaminya. Para peneliti bermaksud untuk mempelajarinya secara lebih rinci guna mempersempit usia aliran fluida dengan lebih akurat.

"Na–Mg fosfat terdapat sebagai urat yang memotong struktur breksi dari litologi yang teralterasi, menunjukkan pembentukannya setelah peristiwa alterasi dan tumbukan awal," tulis para penulis dalam penelitian mereka.

Penguapan selama pembentukan terkadang dapat menciptakan rongga di dalam urat, dan fosfat yang diendapkan di sana seharusnya menunjukkan pengayaan Lu dan defisit Hf yang melengkapi apa yang mereka temukan dalam sampel mereka.

Mereka juga ingin membandingkan temuan mereka dengan hasil dari asteroid Bennu, tempat sampel dari OSIRIS-REx NASA dikirimkan pada tahun 2023.

Jika sampel-sampel tersebut menunjukkan aktivitas air yang serupa dengan sampel Ryugu, maka misi pengembalian sampel akan menunjukkan betapa berharganya sampel tersebut, dengan menulis ulang pemahaman kita tentang Tata Surya, Bumi, air, dan bahkan kehidupan.