029. Rare Earth Theory: Intelligent Design of Living Earth

 

“Rare Earth Theory” ingin menunjukkan bahwa meskipun di Alam Semesta ini begitu banyak planet, tetapi yang ‘hidup’ seperti Bumi sungguh unik dan susah terbentuk.

“Rare Earth Theory” dipelopori oleh Peter Ward (geologist dan paleontologist) dan Donald Brownlee (astronomer dan astrobiologist) melalui buku mereka berjudul “Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe” (Springer Verlag, 2000). Saya memperoleh buku bagus ini di sebuah toko buku besar di Singapura, April 2011. Berikut ulasan saya atas buku ini, ditambahi dengan berbagai keterangan dari sumber2 lain.

Hampir sepuluh tahun setelah buku itu terbit, penelitian-penelitian astronomi, kosmologi, eksobiologi/astrobiologi dan planetary geology kelihatannya makin menguatkan teori Rare Earth.

Teori Rare Earth adalah suatu antitesis (kontra) terhadap teori lain yang lebih dulu populer yang dipelopori oleh Carl Sagan bernama “mediocrity” atau “Copernican principle”. Jutaan dollar US telah dialirkan Pemerintah AS untuk mendanai penelitian-penelitian yang mengobsesi Carl Sagan : kehidupan ekstraterestrial. Carl Sagan meyakini bahwa di Alam Semesta banyak kehidupan. Ide-idenya menjadi inspirasi film-film bertajuk ET (extra-terrestrial) –yang mendominasi film-film fiksi ilmiah pada era 80-an.

Secara ringkas, program peneltian Carl Sagan dan timnya bernama SETI –search for extra-terrestrial intelligence. Banyak radio-teleskop dengan diameter lebar didirikan di gurun Arizona untuk menangkap sinyal-sinyal yang mungkin mambawa tanda-tanda kehidupan dari luar Bumi.

Namun demikian, meskipun telah lebih dari 20 tahun teleskop-teleskop radio dengan piringan parabola lebar itu diarahkan ke segenap penjuru langit, tak ada satu “beep” pun terbaca atau “terdengar” di layar monitor yang dipasang 24 jam selama puluhan tahun itu. Harapannya, “beep” itu adalah salam pembuka dari makhluk cerdas di luar Bumi (ETI).

“Kalau ETI itu suatu hal yang umum di Alam Semesta, mengapa tak pernah ada kontak ?” Pertanyaan ini terkenal sebagai Fermi paradox. “If the universe is teeming with aliens, where is everybody” (Webb, 2002). Sampai Carl Sagan sendiri meninggal pada tahun 1996, belum ditemukan tanda-tanda adanya kontak dengan ETI.

Apakah memang tak ada kehidupan lain yang kompleks (seperti di Bumi) di luar Bumi, di Alam Semesta yang begitu luas itu ? Apakah Alam Semesta itu hanya diciptakan untuk makhluk bernama manusia yang tinggal di sebuah planet yang begitu kecil (‘pale blue dot’ –setitik kecil berwarna biru pucat kata Carl Sagan) di Alam Semesta yang begitu luas.

Teori Rare Earth atau tepatnya Hipotesis Rare Earth adalah suatu alternatif pemikiran yang dikatakan oleh para pengembang, penganut dan pembelanya sebagai solusi mengapa kita sampai sekarang tak berhasil mengadakan kontak dengan ETI. Sebab, menurut hipotesis ini, kehidupan yang kompleks seperti di Bumi yang pada puncaknya sekarang ini dapat melahirkan manusia yang menggunakan teknologi, adalah sangat jarang (Rare). Bentuk kehidupan seperti di Bumi ini jarang, langka di Alam Semesta, itulah pokok Rare Earth.

Mengapa jarang ? Sebab bentuk kehidupan kompleks di Bumi ini muncul oleh banyak peristiwa astronomi dan geologi sedemikian rupa yang sulit terjadi di tempat lain. Serangkaian syarat-syarat itu adalah seperti berikut:

(1) planet harus berada di dalam galactic habitable zone,
(2) bintang dan sistem planetnya punya karakter tersendiri,
(3) planet harus berada dalam circumstellar habitable zone –zone layak kehidupan di sekeliling bintang,
(4) ukuran planet harus tepat, tak boleh terlalu kecil tak boleh terlalu besar,
(5) planet harus punya satelit yang besar yang bisa mengakibatkan planetnya mendukung kehidupan,
(6) planet harus mempunyai magnetosfer dan gerak tektonik lempeng,
(7) komposisi kimiawi listosfer harus mendukung kehidupan,
(8) planet harus memiliki atmosfer dan lautan,
(9) planet harus punya peristiwa katastrofik yang justru dapat memicu evolusi –‘evolutionary pumps’ seperti glasiasi masif dan benturan benda langit seperti yang terjadi saat ledakan jumlah spesies pada Cambrian explosion.

Kemunculan makhluk cerdas seperti manusia butuh syarat-syarat lainnya lagi –misalnya planet mengalami peristiwa evolusi dalam jangka panjang.

Syarat-syarat yang dikemukakan Ward dan Brownlee (2000) ini ditentang oleh para pendukung “Common Earth” atau Carl Sagan’s Universe, misalnya David Darling (2001) yang menulis buku “Life Everywhere : The Maverick Science of Astrobiology” (Perseus Book) yang mengatakan bahwa Ward dan Brownlee hanya mendaftarkan peristiwa-peristiwa bagaimana kehidupan di Bumi muncul, bukan suatu hipotesis atau prediksi Rare Earth. Benarkah ? Mari kita lihat lebih detail hipotesis Rare Earth itu.

Rare Earth mengatakan bahwa sebagian besar Alam Semesta itu, termasuk sebagian besar galaksi Bima Sakti kita tidak dapat mendukung bentuk kehidupan yang kompleks (dead zones). Bagian galaksi yang bisa memunculkan kehidupan kompleks adalah galactic habitable zone. Zona kehidupan ini merupakan fungsi utama terhadap jarak dari pusat galaksi.

Semakin jauh dari pusat galaksi, maka metallicity (kandungan logam-logam, di luar hidrogen dan helium) bintang-bintang semakin berkurang. Padahal logam-logam itu diperlukan untuk membentuk rocky planets. Sinar X dan radiasi sinar gamma dari lubang hitam di pusat galaksi dan bintang-bintang neutron di dekatnya menjadi berkurang semakin menjauhi pusat galaksi. Radiasi sinar-sinar ini berbahaya untuk suatu kehidupan yang kompleks. Maka wilayah-wilayah di galaksi dengan kepadatan bintang yang tinggi dan banyak ledakan supernova, bukanlah wilayah yang layak untuk kehidupan kompleks. Gangguan gravitasi tehadap planet oleh bintang-bintang akan semakin kecil bila kerapatan bintang semakin berkurang.

Maka semakin jauh planet dari pusat galaksi akan semakin kecil kena hantaman benda langit berukuran besar. Sebuah impact yang cukup besar dapat memusnahkan kehidupan kompleks di planet. Tetapi akan kita lihat bahwa impact pun dibutuhkan sebagai pemicu evolusi kehidupan.

Kehidupan kompleks memerlukan air dalam keadaan cair seperti di lautan dan danau. Karenanya, planet harus berada pada jarak yang tepat dari bintangnya (Goldilocks Principle, Hart-1979, “Habitable Zone around Main Sequence Stars, Icarus, No. 37). Planet tidak boleh terlalu dekat atau terlalu jauh terhadap bintangnya. Mengacu kepada Matahari dan Bumi, maka jarak yang aman untuk zone kehidupan kompleks adalah pada indeks 0,95 – 1,15 SA (satuan astronomi, 1 SA = jarak Matahari-Bumi = 150 juta km).

Jarak habitable zone ini pun berevolusi bergantung kepada tipe dan umur bintangnya. Pada saat bintang dalam tahap/sekuen red giant (si raksasa merah) atau white dwarf (bajang putih) jarak habitable zone-nya akan berlainan. Bintang yang tipenya panas (bukan menengah seperti Matahari) biasanya berumur pendek, dan akan menjadi red giant dalam waktu “hanya” 1 Ga (1 miyar tahun). Belajar dari Bumi, periode 1 milyar tahun bukanlah waktu yang cukup untuk evolusi sampai kepada makhluk seperti manusia (paling tidak perlu 3,5 Ga).

Red Giant pun bintang yang mengembang menjadi raksasa yang akan menelan planet-planet di dekatnya, jelas tak akan mendukung kehidupan kompleks. Tipe bintang yang cocok untuk mendukung kehidupan adalah bintang-bintang dari kelas F7 – K1 (bintang-bintang dikelompokkan menjadi kelas O, B, A, F, G, K, M –klasifikasi Morgan-Keenan dari yang paling panas sampai paling dingin). Matahari kita kelas G. Dan di Bima Sakti hanya ada 9 % bintang kelas Matahari (G).

Planet yang mendukung kehidupan kompleks pun harus mempunyai planet tetangganya yang lebih besar dan cukup jauh agar tak mengganggu gravitasinya, tetapi cukup dekat sebagai tameng untuk menarik benda langit yang akan menimbulkan impact terhadap planet pendukung kehidupan kompleks. Contoh ideal dalam hal ini adalah planet Yupiter tetangga jauh Bumi setelah Mars. Yupiter cukup jauh agar tak mengganggu gravitasi Bumi, tetapi ia masih relatif dekat untuk membuat benda langit (bolides) yang akan menabrak Bumi berbelok tertarik gravitasi Yupiter. Contoh kasus ini adalah saat komet Shoemaker-Levy menghantam Yupiter pada tahun 1994, daripada menghantam Bumi.

Planet pun tak boleh berukuran terlalu kecil sehingga gravitasinya tak dapat menahan atmosfer. Sebab bila tak ada atmosfer, temperatur akan sangat menurun dan tak akan ada lautan. Planet yang kecil pun cenderung punya variasi topografi yang ekstrem. Inti planet akan mendingin dengan segera, sehingga gerak fluida mantel dan tektonik lempeng tak akan bertahan lama atau bahkan tak bisa terjadi. Membandingkan hal ini adalah Bumi dan Mars. Mars lebih kecil daripada Bumi dan berdasarkan tinggalan-tinggalan di permukaannya diyakini pernah ada air mengalir di Mars. Namun sekarang telah lenyap akibat gravitasinya tak bisa menahan atmosfernya dan intinya pun telah selesai bergerak, sehingga tak ada lagi gerak fluida di mantel dan tektonik lempeng di litosfer.

Mengapa Bumi lebih besar dari Mars ? Digambarkan dalam sebuah film BBC bahwa dulu pada saat baru terbentuk, Bumi punya saudara kembar bernama Theia. Antara Gaia (Bumi) dan Theia kemudian berbenturan, membuat Bumi bersumbu miring seperti sekarang, tetapi collision itu menyebabkan accretion (seperti dalam tektonik lempeng juga) dalam hal Gaia bertambah besar ukurannya karena ia “memakan” saudara kembarnya sendiri. Dengan benturan itu, Bumi mempunyai gravitasi yang cukup untuk menahan atmosfer dan punya inti yang tidak segera mendingin sehingga aktivitas mantel dan litosfer tetap dinamik. Konsep Theia dikemukakan oleh Taylor (1998) dalam buku berjudul “Destiny or Chance : Our Solar System and Its Place in the Cosmos” (Cambridge Univ. Press).

Planet dengan satelit yang besar (seperti Bumi dan Bulan) adalah juga suatu anomali di dalam rocky planets. Bandingkan bahwa Merkurius dan Venus yang sama-sama rocky planets seperti Bumi tak punya satelit, sementara Mars, rocky planet lain tetangga sebelah Bumi, punya satelit, tetapi jauh lebih kecil ukurannya dibandingkan Mars (satelit Phobos, mungkin ia hanya asteroid yang tertangkap gravitasi Mars). Giant impact theory menurut Taylor (1998) mengatakan bahwa Bulan berasal dari benturan antara Gaia dan Theia. Bulan ini telah ikut menjaga stabilitas kemiringan Bumi agar tetap bersudut sekitar 23 ½ deg. Bumi tak boleh terlalu miring atau terlalu tegak sebab ini akan mengacaukan extreme seasonal variation yang tak akan menyebabkan stimulus evolusi sebab chaotic. Bulan pun menyebabkan efek pasang air laut di Bumi secara berkala yang sangat penting untuk evolusi spesies penghuni lautan berpindah ke daratan. Tanpa Bulan, pasang karena Matahari akan sangat lemah sehingga akan memperlambat sekali laju evolusi.

Bulan punya efek pasang atas kerak Bumi. Ini akan membantu gerakan tektonik lempeng. Bulan pun yang berasal dari Bumi menurut teori impact Theia telah memicu gerak tektonik lempeng dengan cara membuat inhomogenitas litosfer. Suatu dinamika mantel yang akan menggerakkan lempeng membutuhkan inhomogeitas litosfer. Bulan yang terlempar dari Bumi dalam peristiwa impact telah membuat seluruh litosfer di atas muka Bumi tidak disusun oleh kerak kontinen.

Planet pun untuk mendukung kehidupan yang kompleks harus mempunyai gerak tektonik lempeng. Sebab evolusi kehidupan banyak dipengaruhi oleh sebaran lautan dan benua di atas planet dan sebaran samudera serta benua seluruhnya diatur oleh tektonik lempeng. Untuk itu, suatu planet harus mempunyai komposisi kimia yang mengizinkan gerak tektonik lempeng, yaitu ia harus mempunyai energi peluruhan radioaktif di intinya yang akan menghasilkan panas yang akan menggerakkan mantel. Kerak benua planet pun harus granitik agar ia sebagai lempeng dapat terapung di atas batuan oseanik yang basaltik dengan densitas dan gravitasi yang lebih besar/berat. Subduksi dan pemekaran dasar samudera yaitu dua pendorong gerak lempeng melalui ridge puh di MOR (mid-oceanic ridge) dan slab pull di zona subduksi hanya akan terjadi oleh gerak pelumasan air, dan di planet yang punya air dalam bentuk cairan di samudera gerak tektonik lempeng terjadi dengan mudah, itulah Bumi.

Begitulah yang terjadi di Bumi, sehingga kehidupan kompleks dalam bentuk puncaknya yaitu manusia berteknologi bisa muncul – dibutuhkan sekian syarat astronomi dan geologi yang tak mudah dipenuhi di tempat lain. Itulah Teori Rare Earth.

Majalah National Geographic edisi Desember 2009 memuat artikel berjudul “Mencari Bumi di Langit” (oleh Timothy Ferris, astronom) yang melaporkan bahwa sampai saat ini telah ditemukan planet sebanyak 370 buah di luar Tata Surya kita. Sebagian dari planet-planet itu berukuran hampir seperti Bumi tulisnya. Sekitar 20 tahun cahaya dari Bumi kita ada empat planet yang mengelilingi bintang bernama Gliese yang lebih redup daripada Matahari. Diyakini bahwa planet Gliese 581e berbatu dan massanya dua kali Bumi, sementara planet Gliese 581d mungkin dapat menyimpan air dalam bentuk cair.

Akankah ada kehidupan kompleks dan cerdas di sana, di planet Gliese 581d? Kalau hanya mikroba atau protoplasma atau bahkan asam amino, itu tidak menarik sebab Bumi mengembangkan manusia cerdas, bukan hanya mikroba. Planet-planet tentu saja akan banyak di Alam Semesta ini dari milyaran galaksi yang ada. Tetapi planet yang dapat mendukung kehidupan kompleks seperti di Bumi, sama sekali bukan sesuatu yang mudah. Ada fungsi anomali astronomi, ada fungsi anomali geologi, ada Intelligent Design dalam penciptaan Bumi yang hidup. Orang beriman mengatakannya rancangan TUHAN sebab terlalu banyak kebetulannya bila terjadi dengan sendirinya.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s