Pembentukan bulan dalam 5 jam: Simulasi baru ungkap kecepatan luar biasa

Pengenalan singkat

Pembentukan bulan dalam 5 jam menjadi fokus utama penelitian terbaru yang menggabungkan suhu internal protoplanet dalam simulasi tabrakan. Sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, sebuah peristiwa dramatis diyakini melahirkan bulan sekaligus menimbulkan "sakit kepala" bagi Bumi. Penelitian ini menelusuri bagaimana suhu dan kekuatan material pada planet muda memengaruhi proses pembentukan satelit alami.

Latar belakang teori tabrakan raksasa

Teori tabrakan raksasa (giant impact) telah lama menjadi penjelasan paling diterima tentang asal‑usul bulan. Ide dasarnya adalah sebuah protoplanet berukuran seukuran Mars, yang dinamakan Theia, menabrak Bumi pada sudut tertentu, melemparkan puing‑puing ke orbit dan kemudian bergabung menjadi bulan. Konsep ini dipopulerkan oleh ilmuwan planet Robin Canup sejak awal 2000‑an melalui serangkaian simulasi komputer yang terus disempurnakan.

Simulasi terperinci oleh tim Southwest Research Institute

Peneliti baru, Adeene Denton dari Southwest Research Institute, memimpin tim yang melakukan simulasi paling detail hingga kini. Timnya menambahkan variabel suhu internal dan kekuatan material pada kedua benda yang bertabrakan, sesuatu yang belum banyak dipertimbangkan dalam model sebelumnya.

Denton menjelaskan, "Models have evolved to include material strength, something that's really important when you're studying collisions between smaller bodies like asteroids or for my previous paper about the formation of the Pluto–Charon system," said Denton in a statement. "We weren't sure it would matter for the moon or not. When we did the simulations, we found it actually matters quite a bit."

Pengaruh suhu pada kekuatan material

Hasil simulasi menunjukkan bahwa benda yang lebih hangat cenderung lebih lemah dibandingkan yang dingin. Setelah terbentuk, protoplanet masih menyimpan panas internal yang signifikan, sehingga kekuatan materialnya berkurang. Jika tabrakan terjadi tidak lama setelah pembentukan tata surya, suhu tinggi Theia akan memengaruhi cara ia menyerap momentum benturan.

Ketika Theia menabrak Bumi, inti besi Theia sebagian besar terbenam ke dalam Bumi, sementara cincin puing besar mengelilingi planet dan menjadi bahan baku pembentukan bulan.

Dua skenario utama pembentukan bulan

Simulasi sebelumnya mengidentifikasi dua kemungkinan. Pada skenario pertama, cincin puing mengorbit selama waktu yang cukup lama, memungkinkan bulan terbentuk secara bertahap. Pada skenario kedua, yang pertama kali muncul dalam simulasi NASA tahun 2022, puing‑puing tersebut bergabung menjadi bulan dalam hitungan jam.

Denton menambahkan, "Depending on how hot the Earth and Theia are prior to the collision, the impact can destroy Theia and produce this massive disk of debris that eventually forms the moon," said Denton. "But when I used the same parameters as original impact modeling – down to the equal temperature structures inside both bodies – within around five hours, an intact moon emerged."

Jika Theia lebih dingin (tabrakan terjadi sekitar 100–150 juta tahun setelah pembentukan planet), cincin puing akan lebih stabil, memungkinkan akresi bulan secara perlahan. Sebaliknya, Theia yang masih panas dan menabrak Bumi kurang dari 60 juta tahun setelah pembentukan tata surya akan hancur total, menghasilkan disk puing yang cepat mengkondensasi menjadi bulan dalam beberapa jam.

Implikasi terhadap sifat bulan modern

Robin Canup, yang tidak terlibat langsung dalam studi ini, menilai temuan ini membuka kemungkinan hubungan antara sifat fisik bulan saat ini—termasuk kandungan volatilenya—dengan kondisi termal Bumi dan Theia pada saat tabrakan. "These surprising and exciting new results imply a potential connection between the physical properties of the moon today, including perhaps its volatile content, and the thermal state of the Earth and Theia at the time of the giant impact," said the Southwest Research Institute's Robin Canup, who was not involved in this study. "This in turn might help scientists better constrain when the moon-forming event occurred."

Baik dalam skenario lambat maupun cepat, mayoritas material bulan berasal dari mantel Theia, dengan hanya sedikit kontribusi dari mantel Bumi. Kesamaan komposisi ini memang menimbulkan pertanyaan, mengingat perbedaan isotopik yang masih belum sepenuhnya dapat dijelaskan oleh simulasi yang ada.

Relevansi bagi pencarian eksomoon

Jika bulan memang terbentuk dalam hitungan jam, pencarian eksomoon di sekitar planet berbatu mungkin menjadi tantangan karena disk pembentukan eksomoon akan bersifat sangat singkat. Sebaliknya, eksomoon yang mengelilingi planet gas raksasa terbentuk melalui proses yang berbeda, yakni akresi material sisa pembentukan planet, sehingga lebih mudah dideteksi.

Kesimpulan

Penelitian terbaru ini menegaskan bahwa suhu internal dan kekuatan material pada protoplanet memainkan peran krusial dalam menentukan kecepatan pembentukan bulan. Dengan memperhitungkan variabel-variabel tersebut, simulasi menunjukkan bahwa bulan dapat muncul secara utuh dalam waktu sekitar lima jam setelah tabrakan besar. Temuan ini tidak hanya memperkaya pemahaman tentang sejarah Bumi‑bulan, tetapi juga memberikan perspektif baru bagi astronom yang mencari satelit di luar tata surya.