Akankah Bumi Bertahan Ketika Matahari Menjadi Raksasa Merah?

Ilustrasi Bumi yang dihanguskan oleh Matahari saat memasuki tahap raksasa merah.
Kredit: Wikimedia Commons/Fsgregs

Sejak awal sejarah manusia, kita telah mengerti bahwa Matahari adalah bagian sentral dari kehidupan di Bumi. Sistem mitologis dan kosmologis di seluruh dunia yang tak terhitung jumlahnya adalah bukti untuk ini. Tapi seiring pengetahuan kita yang semakin maju, kita mengetahui bahwa Matahari telah ada terlebih dahulu jauh sebelum kita, dan akan tetap ada bahkan setelah kita tidak ada. Setelah terbentuk kira-kira 4,6 miliar tahun yang lalu, Matahari memulai kehidupannya sekitar 40 juta tahun sebelum Bumi kita terbentuk.

Sejak itu, Matahari menikmati kehidupannya dalam status bintang deret utama, yang proses fusi nuklir pada inti bintang menyebabkannya memancarkan energi dan cahaya, dan memelihara kehidupan di Bumi. Hal ini akan berlangsung selama 4,5 hingga 5,5 miliar tahun lagi, dan setelah itu Matahari akan menghabiskan pasokan hidrogen dan helium, dan mengalami beberapa perubahan secara drastis. Dengan asumsi bahwa umat manusia masih hidup di Bumi yang kita sebut rumah seperti saat ini, sebab kita mungkin mempertimbangkan untuk keluar dari Bumi!

Kelahiran Matahari

Teori utama tentang bagaimana Matahari dan sistem Tata Surya kita terbentuk dikenal sebagai Teori Nebula, yang menyatakan bahwa Matahari dan semua planet miliaran tahun yang lalu adalah awan raksasa molekuler gas dan debu. Kemudian, sekitar 4,57 miliar tahun yang lalu, awan ini runtuh karena gravitasi di pusatnya, yang diperkirakan disebabkan oleh beberapa faktor, mulai dari sebuah bintang yang melintas dekat hingga sebuah gelombang kejut yang bersumber dari supernova, sehingga memicu proses yang menyebabkan kelahiran Matahari kita.

Pada dasarnya, runtuhnya awan raksasa ini terjadi setelah kantong-kantong debu dan gas mulai terkumpul ke daerah yang lebih padat. Seiring daerah-daerah ini menarik lebih banyak material, kekekalan momentum membuat mereka mulai berputar, dan meningkatkan tekanan yang membuat mereka memanas. Sebagian besar material berakhir pada sebuah bola di bagian tengah, sementara sisanya membentuk cakram besar yang melingkar di sekitarnya.

Bintang muda memiliki cakram gas dan debu di sekitarnya yang disebut cakram protoplanet. Dari cakram inilah planet-planet terbentuk, dan kandungan air es di dalam cakram mempengaruhi bagaimana jenis-jenis planet terbentuk.
Kredit: NASA/JPL-Caltech

Bola di bagian tengah pada akhirnya akan menjadi Matahari, sedangkan cakram material akan membentuk planet-planet. Matahari kemudian menghabiskan 100.000 tahun berikutnya sebagai sebuah bakal bintang yang runtuh sebelum suhu dan tekanan di bagian dalam memicu fusi pada intinya. Matahari bermula sebagai sebuah bintang tipe T Tauri, yaitu bintang sangat aktif yang meledakkan angin matahari secara intens. Dan beberapa juta tahun kemudian, Matahari beralih ke bentuknya saat ini.

Bintang Deret Utama

Selama 4,57 miliar tahun pada masa hidupnya, Matahari berada dalam kategori bintang deret utama. Hal ini ditandai dengan proses bahan bakar hidrogen yang di bawah tekanan dan suhu yang luar biasa di bagian inti, diubah menjadi helium. Selain mengubah sifat dari bahan penyusunnya (hidrogen), proses ini juga menghasilkan energi dalam jumlah besar. Setiap detik, 600 juta ton materi diubah menjadi neutrino, radiasi Matahari, dan energi sekitar 4x10²⁷ Watt.

Tentunya, proses ini tidak berlangsung selamanya karena tergantung pada pasokan materi yang dikonsumsi secara teratur. Seiring berjalannya waktu dan semakin lebih banyak hidrogen yang diubah menjadi helium, inti bintang akan terus menyusut, sehingga lapisan-lapisan luar Matahari bergerak lebih dekat ke pusat bintang dan mengalami gaya gravitasi yang lebih kuat.

Hal ini akan memberikan lebih banyak tekanan pada inti, yang ditahan oleh proses fusi. Pada dasarnya, saat Matahari terus-menerus menghabiskan hidrogen di intinya, proses fusi akan terjadi semakin cepat dan energi yang dihasilkan Matahari semakin meningkat. Saat ini, konsumsi hidrogen secara terus menerus telah menyebabkan peningkatan luminositas Matahari sebanyak 1% setiap 100 juta tahun, berarti selama 4,5 miliar tahun terakhir telah meningkat hingga 30%.

Siklus hidup bintang seperti Matahari, dari kelahirannya di sisi kiri hingga evolusinya menjadi raksasa merah di sebelah kanan setelah miliaran tahun.
Kredit: ESO/M. Kornmesser

Kira-kira 1,1 miliar tahun dari sekarang, Matahari akan 10% lebih terang daripada saat ini. Kenaikan luminositas ini juga berarti peningkatan energi panas, yang akan diserap atmosfer Bumi, dan akan memicu efek rumah kaca mirip dengan Venus yang telah berubah menjadi planet panas seperti sekarang ini.

Dalam 3,5 miliar tahun, Matahari akan 40% lebih terang daripada saat ini, dan akan menyebabkan samudera mendidih, kutub-kutub es meleleh secara permanen, serta semua uap air di atmosfer akan hilang ke luar angkasa. Dengan kondisi seperti ini, kehidupan tidak akan bisa bertahan di permukaan, dan planet Bumi akan sepenuhnya berubah menjadi dunia panas dan kering lainnya, seperti Venus.

Tahap Raksasa Merah

Dalam 5,4 miliar tahun dari sekarang, Matahari akan memasuki tahap raksasa merah dari evolusinya. Tahap ini akan dimulai begitu semua pasokan hidrogen telah habis di bagian inti dan helium yang telah terbentuk menjadi tidak stabil dan runtuh karena bobotnya sendiri. Hal ini akan menyebabkan inti memanas dan menjadi lebih padat, menyebabkan ukuran Matahari membesar.

Diperkirakan Matahari akan menjadi semakin besar hingga melampaui orbit Merkurius, Venus, dan bahkan Bumi. Bahkan jika Bumi bertahan dan tidak “dikonsumsi” Matahari, maka jaraknya yang sangat dekat dengan panas Matahari merah yang menyengat ini akan menghanguskan planet kita dan sama sekali tidak mungkin bagi kehidupan untuk dapat bertahan. Namun, para astronom juga mempertimbangkan kemungkinan bahwa saat Matahari membesar, orbit planet Bumi kemungkinan juga akan berubah.

Ketika mencapai tahap akhir dalam evolusi bintang, Matahari akan kehilangan sejumlah besar massa melalui angin bintang yang kuat. Pada dasarnya, saat membesar Matahari juga kehilangan massa, dan menyebabkan planet-planet berputar ke luar. Jadi pertanyaannya adalah, apakah Matahari yang membesar akan menyusul planet-planet yang berputar ke luar, atau apakah Bumi (dan bahkan Venus) lolos dari genggamannya?

K.-P Schroder dan Robert Cannon Smith adalah dua orang peneliti yang telah menjawab pertanyaan ini. Dalam sebuah makalah penelitian berjudul “Distant Future of the Sun and Earth Revisted” yang muncul dalam Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society, mereka menjalankan perhitungan dengan model terbaru evolusi bintang.

Menurut Schroder dan Smith, saat menjadi bintang raksasa merah dalam waktu 7,59 miliar tahun yang akan datang, Matahari akan mulai kehilangan massanya dengan cepat. Pada saat mencapai radius maksimalnya, 256 kali ukurannya saat ini, massanya akan turun menjadi hanya 67% daripada massanya saat ini. Ketika mulai membesar, Matahari dengan sangat cepat akan menyapu bagian dalam Tata Surya hanya dalam waktu 5 juta tahun.

Kemudian akan memasuki tahap pembakaran helium yang relatif singkat (130 juta tahun), pada saat itu Matahari akan membesar dan melampaui orbit Merkurius, dan kemudian Venus. Pada saat mendekati Bumi, Matahari akan kehilangan 4,9 x 10²⁰ ton massa setiap tahunnya (8% massa Bumi).

Tapi, Akankah Bumi Bertahan?

Ada kabar buruk dan kabar baik. Kabar buruknya, menurut Schroder dan Smith, Bumi tidak akan dapat bertahan selama Matahari membesar. Meskipun Bumi bisa melebar ke orbit 50% lebih jauh dari pada saat ini (1,5 UA), namun tetap tidak akan memiliki peluang untuk meloloskan diri. Matahari yang ukurannya semakin membesar akan menelan Bumi tepat sebelum mencapai puncak tahap raksasa merah, dan Matahari masih akan membesar 0,25 UA dalam waktu 500.000 tahun kemudian.

1 UA (Unit Astronomi) adalah jarak Bumi-Matahari yaitu 150.000.000 km.

Ilustrasi tentang bintang raksasa merah.
Kredit: NASA/Walt Feimer

Begitu berada di dalam atmosfer Matahari, Bumi akan bertabrakan dengan partikel-partikel gas. Orbit Bumi akan luruh, dan berputar ke dalam. Jika saja sedikit lebih jauh dari Matahari sekarang, 1,15 AU, maka Bumi akan mampu bertahan dalam tahap membesarnya Matahari. Jika kita bisa mendorong planet kita untuk berada dalam jarak 1,15 AU ini, maka kita akan dapat bertahan. Namun, pengandaian semacam itu sepenuhnya bersifat spekulatif dan hanya ada dalam dunia fiksi ilmiah.

Kabar baiknya, jauh sebelum Matahari memasuki tahap Raksasa Merah, zona layak huni Bumi akan hilang. Para astronom memperkirakan bahwa zona layak huni akan meluas melewati orbit Bumi dalam waktu sekitar satu miliar tahun. Matahari yang semakin panas akan menguapkan samudera di bumi, kemudian radiasi Matahari akan melenyapkan atom hidrogen dari air. Bumi tidak akan pernah memiliki samudera lagi, dan pada akhirnya akan menjadi meleleh.

Apakah hal itu merupakan kabar baik, ya, kita dapat dengan percaya diri mengatakan bahwa umat manusia akan dipaksa untuk meninggalkan Bumi jauh sebelum dihancurkan oleh Matahari. Dan mengingat fakta bahwa kita berurusan dengan garis waktu yang jauh melampaui apapun yang pernah kita hadapi, kita bahkan tidak dapat memastikan bahwa akan ada beberapa peristiwa bencana lainnya yang mengharuskan kita untuk lebih cepat meninggalkan Bumi, atau bahwa kita tidak akan pernah melampaui tahap evolusi kita saat ini.

Keuntungan lainnya yang menarik adalah bagaimana perubahan batas zona layak huni Matahari kita juga akan mengubah Tata Surya. Sementara Bumi, tidak lagi berada di dalam zona layak huni Matahari, sebagian besar Tata Surya bagian luar akan memasuki zona layak huni. Zona baru ini akan membentang antara 49,4 AU hingga 71,4 AU, melampaui Sabuk Kuiper, yang berarti dunia-dunia es yang sebelumnya beku akan mencair, dan air dalam bentuk cair akan berada di luar orbit Pluto.

Mungkin Eris akan menjadi rumah kita, planet katai Pluto akan menjadi Venus baru, dan Haumeau, Makemake, dan sisanya akan menjadi Tata Surya bagian luar yang baru. Tapi, hal yang mungkin paling menarik dari semua ini adalah pertanyaan “apakah kita akan tetap bertahan di Bumi”, terutama bila masa depannya adalah miliaran tahun dari sekarang.

Entah bagaimana, subjek yang ada di depan kita, dan apa yang akan tertinggal saat kita pergi, terus mempesona kita. Dan ketika berhadapan dengan hal-hal seperti Matahari, Bumi, dan Alam Semesta yang kita kenal, keberadaan kita sejauh ini hanyalah sekedipan mata dibandingkan kosmos, dan berapa lama kita akan bertahan tetap menjadi pertanyaan terbuka.

Ditulis oleh: Matt Williams, www.universetoday.com

Sumber: WILL EARTH SURVIVE WHEN THE SUN BECOMES A RED GIANT?

#terimakasihgoogle

Share this post