Sejarah Terbentuknya Sistem Tata Surya

1. Teori Kabut Nebula 

Bumi kita terbentuk sekitar 4,6 milyar tahun yang lalu bersamaan dengan terbentuknya satu sistem tata surya yang dinamakan keluarga matahari. Satu teori yang dinamakan "Teori Kabut (Nebula) menceritakan kejadian tersebut dalam 3 (tiga ) tahap :
Matahari dan planet-planet lainnya masih berbentuk gas, kabut yang begitu pekat dan besar. Kabut tersebut berputar dan berpilin dengan kuat, dimana pemadatan terjadi di pusat lingkaran yang kemudian membentuk matahari. Pada saat yang bersamaan materi lainpun terbentuk menjadi massa yang lebih kecil dari matahari yang disebut sebagai planet, bergerak mengelilingi matahari. Materi-materi tersebut tumbuh makin besar dan terus melakukan gerakan secara teratur mengelilingi matahari dalam satu orbit yang tetap dan membentuk Susunan Keluarga Matahari Asteroid adalah salah satu anggota keluarga matahari, apabila bergerak terlalu dekat dengan bumi, gravitasi bumi akan menarik asteroid tersebut ke atmosfir bumi, bergesekan dan terbakar. Bagian yang tidak habis terbakar jatuh di bumi disebut meteorit.
		Secara umum meteorit dapat dikelompokkan menjadi 3 grup : 1.      Meteorit besi (siderit, formulasi unsur Fe dan N) 2.      Meteorit campuran besi - batu (sicerolit) 3.      Meteorit batu (aerolit, komposisi utama adalah silikat/SiO2)
Tektit Nama tektit berasal dari bahasa Yunani "tektos" yang berarti cair, lelelh. Biasanya tektit berwarna hitam, hijau atau coklat, bersifat "amorf", secara fisik mempunyai kemiripan dengan obsidian. Tektit terjadi sebagai dampak tumbukan meteorit dengan permukaan bumi, dimana akibat dari tumbukan tersebut menyebabkan terjadinya loncatan material yang bersifat cair yang kemudian membeku dengan cepat. Tektit berukuran hanya beberapa gram, kadang-kadang ada yang mencapai berat 12 kg. Tektit mempunyai bentuk-bentuk yang unik diantaranya ada yang berbentuk kancing, bel, oval, tetesan air mata. Penamaan tektit diambil dari tempat dimana tektit tersebut ditemukan, contoh : Moldavit (dari Moldavia, Cekoslovakia), Philippinit (dair Filipina), Javanit (dari Jawa), Bilitonit (dari Biliton/Belitung)

2. Teori Big Bang & Bintang kembar

 

Pada mulanya para ilmuan berpijak pada hipotesa bahwa jagad raya tidak mengembang (statis). Namun dengan berjalannya waktu, pandangan tersebut mulai berubah sejak diperkenalkannya hukum gravitasi Newton. Hukum gravitasi Newton mampu menjelaskan secara tepat gerakan benda termasuk benda-benda langit seperti bumi, bulan dan planet. Penemu planet Uranus bernama William Herschel mempublikasikan hasil penelitiannya tentang bintang kembar pada

tahun 1782. Ternyata interaksi antar bintang pun menuruti hukum gravitasi Newton.  Bila jagad raya statis maka seluruh bintang dijagad raya ini saling tarik menarik sehingga akan terbentuk satu massa yang sangat besar sekali. Nyatanya hal ini tidak terjadi. Dengan demikian penemuan ini memperkuat dukungan bahwa sebenarnya jagad raya tidak statis.

Pada saat Einstein memperkenalkan teori relativitas umum pada tahun 1917, kepercayaan tentang keberadaan jagad raya statik masih berlangsung. Oleh karena itu, Einstein memodifikasi teorinya dengan menambahkan satu suku yang dikenal dengan konstanta kosmologi. Konstanta ini merupakan gaya antigravitasi yang bersifat mengimbangi gaya gravitasi sehingga menghasilkan solusi untuk jagad raya statik. Akhirnya ia sadar bahwa hal ini merupakan suatu tindakan yang paling bodoh yang ia perbuat selama hidupnya.

Hipotesa lain yang menentang bahwa jagad raya statis adalah teori “ENTROPI”. Menurut teori entropi, jagad raya ini mempunyai umur (asal-usul) dan makin lama makin kacau. Hipotesa ini membuat hipotesa jagad raya statis semakin pudar. Bila umur jagad raya ini dianggap sudah tua sekali, maka keadaan sekarang pasti sudah kacau. Ternyata keadaan jagad raya sampai saat ini cukup teratur, berarti umur jagad raya masih muda.  

BIG BANG

Sebuah revolusi telah terjadi, jagad raya ternyata tidak tinggal diam (statik) tetapi mengembang. Fakta ini menjadi landasan dari kosmologi modern. Astronom Amerika Serikat bernama Edwin Hubble, pada tahun 1929 mempublikasikan salah satu kertas kerjayang menyatakan bahwa galaksi-galaksi bergerak menjauhi kita sebanding dengan jarak galaksi dengan kita. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum Hubble yang

ditulis sebagai berikut : v = Hor dengan Ho : suatu konstanta yang disebut konstanta Hubble. Jarak antara benda-benda langit makin lama makin jauh satu dengan yang lainnya. Pengamat di bumi melihat bahwa semua benda langit bergerak menjauhi bumi.

Bayangkan sebuah bola berjari-jari r dengan seorang pengamat pada titik O. Kita anggap bahwa gerakan galaksi pada permukaan bola adalah akibat dari gaya gravitasi di dalam bola. Diluar bola gaya gravitasi saling menghilangkan (anggapan ini telah dibuktikan melalui teori relativitas Einstein untuk jagad raya yang tak berhingga).

Anggap m adalah massa dari suatu galaksi pada permukaan bola dan anggap M adalah massa total galaksi pada permukaan bola. Jika adalah kerapatan materi di dalam bola pada waktu sekarang maka,

Jika tidak ada gaya lain selain gaya gravitasi, maka energi total dari massa m itu adalah: E = 1mv2 - GMm 2 r dengan v adalah kecepatan galaksi. Energi ini dapat bernilai positif, negatif atau nol tergantung pada harga v. Jika E positif, galaksi M akan terus bergerak menjauh selamanya dari pengamat O dan akan mencapai titik tak terhingga. Jika E negatif maka sistem akan terikat, galaksi m akan tertarik kembali ke titik O. Jika E sama dengan nol, maka galaksi akan terus menjauhi titik O dengan kecepatan yang makin lama makin kecil dan akan mencapai nol di titik tak berhingga.

Kesimpulan mengenai kemungkinan berbagai harga E ini berlaku juga bagi semua pengamat selain di bumi. Sehingga kita bisa simpulkan bahwa jika E positif jagad raya akan terus berkembang, sedangkan jika E negatif jagad raya ini akan berhenti mengembang dan runtuh.

Karena v = Hor, jika E = 0 maka, dengan kata lain jika kerapatan jagad raya ini sebesar jagad raya hampir terikat, dan akan terus mengembang sampai tak berhingga.

Situasi yang sama terjadi ketika kita melemparkan benda ke atas. Jika kecepatan yang kita berikan tinggi sekali, maka benda tersebut bisa tidak kembali lagi ke bumi. Tetapi kalau kecepatannya kecil maka setelah mencapai ketinggian tertentu benda akan balik ke bumi.

Penentuan ini merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan. Orang mencoba menghitung dengan mengambil suatu ruang volume tertentu lalu menghitung massa galaksi (bintang-bintang) di dalamnya. Perhitungan massa galaksi dapat dilakukan dengan menghitung pengaruh gravitasi dari galaksi terdekat. Misalnya jika 2 galaksi mengorbit satu sama lain, jika jarak dan kecepatannya diketahui maka dengan menggunakan rumus Keppler kita bisa memperoleh besar massa dari galaksi tersebut. Perhitungan ternyata hanya 10 sampai 20% dari harga . Hal ini menyimpulkan bahwa jagad raya tidak mengembang. Namun para kosmologis tidak putus asa, mereka mengganggap bahwa di jagad raya ini pasti ada materi yang tidak terlihat (dark matter) yang membuat jagad raya lebih padat sehingga cocok dengan kenyataan bahwa jagad raya ini mengembang.

Kelihatannya ini terlalu dipaksakan, namun orang sudah melihat sedikit titik terang tentang keberadaan dark matter ini. Ada bermacam kandidat untuk dark matter ini diantaranya adalah : magnetik monopol (jika ada), black hole (jika banyak), neutrino (jika bermassa).Hal ini masih menjadi perdebatan sengit di kalangan ilmuwan.

Jika jagad raya ini mengembang, maka pada waktu lampau alam semesta ini sesungguhnya berasal dari satu pusat yang sangat padat. Pada suatu ketika pusat ini meledak dan mulai mengembang. Ledakan ini disebut "big bang".

Sekarang mari kita hitung secara kasar kapan terjadinya big bang itu. Anggap bahwa jagad raya dari semenjak terjadinya big bang sampai mengembang, memiliki kecepatan yang tetap (percepatan nol). Jika jarak galaksi terjauh adalah r dan big bang terjadi pada waktu To dari sekarang, maka besarnya To dapat dicari dengan rumus Hubble sebagai berikut : v = Hor r = Hor To To = 1 Ho Perkiraan dari harga ini adalah sekitar 10 sampai 15 bilyun tahun.

Jika ide big bang ini benar, maka pada mulanya setelah terjadi ledakan suhu jagad raya mulai turun, lalu terbentuk hidrogen, helium dan atom-atom lain. Atom-atom ini kemudian bergabung menjadi materi yang disebut galaksi.  

3. Teori Tumbukan

Kanan : gambaran artis tentang tumbukan komet dengan permukaan Bumi jika dilihat dari angkasa, yang menerbitkan gelombang pasang raksasa dan pijar api yang sangat besar (sumber : NASA).

Masih kita dengan peristiwa spektakuler pada 18 - 24 Juli 1994, ketika pecahan-pecahan komet Shoemaker Levy 9 menghantam permukaan Jupiter dan menerbitkan percikan bola api raksasa selama puluhan menit dengan diameter yang lebih besar dibanding diameter Bumi ? Dan, jangan kaget kalau peristiwa semacam ini pernah juga terjadi di Bumi kita jutaan tahun silam. Diduga, 60 juta tahun yang lalu, sebuah komet berdiameter 10 km menumbuk permukaan Bumi di semenanjung Yucatan, Amerika Selatan. Tumbukan ini menghasilkan kawah raksasa berdiameter sekurangnya 200 km dan diduga menerbitkan gelombang pasang ke seluruh dunia serta menyemburkan material ke atmosfer Bumi, menghalangi cahaya Matahari sehingga matilah 70 % kehidupan di muka Bumi. Inilah zaman ketika dinosaurus secara mendadak lenyap dari muka Bumi.

Namun, percayakah anda jika asal usul kehidupan diduga juga berawal dari proses tumbukan komet ke permukaan Bumi, milyaran tahun silam ? Empat milyar tahun silam, Bumi yang sedang berada dalam masa awal sejarahnya mengalami serangkaian bombardemen komet-komet dari antariksa. Para ilmuwan menamai periode ini sebagai Late Heavy Bombardement (LHB). Diduga, pada masa ini Bumi mendapatkan molekul-molekul organik yang penting dari komet-komet yang menumbuknya - yang diistilahkan dengan komet-komet kamikaze. Cukup menarik perhatian, saat ini telah dketahui 70 macam asam amino - batu bata penyusun protein - yang ditemukan pada meteorit-meteorit yang berserakan di permukaan Bumi. Dari 70 macam asam amino tersebut hanya 8 macam saja yang termasuk ke dalam 20 macam asam amino esensiil yang dibutuhkan manusia. Sebuah meteorit, yang dinamakan meteorit Murchison - ditemukan di Australia pada 1969 - diketahui mengandung asam aminobutirat dan valin.

Eksperimen Blank

Atas : inilah bagan peralatan yang digunakan dalam eksperimen Blank. Panah merah di sebelah kanan memperlihatkan arah gerak peluru-peluru soda berkeceatan tinggi, sementara tiga buah segitiga merah memperlihatkan pin-pin transduser untuk mengukur kecepatan peluru. Setelah tumbukan berlangsung, sampel terlempar ke tanki jebakan dan ditampung untuk dianalisis (sumber : Jennifer Blank, University California of Berkeley) 

Gambaran bahwa asal usul kehidupan berawal dari langit memperoleh pondasi penguat setelah Jennifer Blank, seorang geokimia dari University of California melakukan sebuah eksperimen yang dibiayai bersama dengan NASA. Bekerja sama dengan koleganya di University of Chicago dan Los Alamos National Laboratory selama tiga tahun terakhir, Blank merancang sebuah simulasi yang menggambarkan tumbukan komet dan pengaruhnya terhadap polimerisasi asam amino. Blank menggunakan peluru dari soda padat yang dipacu pada kecepatan 1,6 km/detik sebagai model bagi komet. Sementara sebagai target digunakan lempengan stainless steel berdiameter 2 cm dengan ketebalan 0,5 cm. Dalam tanki target diciptakan kondisi dimana disemburkan tetes-tetes air yang mengandung lima macam asam amino : fenilalanin, prolin, lisin (merupakan anggota asam amino esensiil), asam aminobutirat dan valin (ditemukan pada meteorit Murchison).

Dalam eksperimen ini Blank mengatur suhu, tekanan ruang eksperimen dan selang waktu tembakan sebagai variabel. Selanjutnya untuk menganalisis produk eksperimen digunakan kromatografi cairan dan spektrometer massa di Laboratorium Argonne, Los Alamos. Dari sini didapatkan informasi tentang jenis dan konsentrasi molekul yang ada. 

Cukup mengejutkan, Blank dan koleganya mendapatkan bahwa asam-asam amino yang ada di dalam tanki eksperimen, setelah mengalami tumbukan dengan peluru-peluru soda berkecepatan tinggi, menjalani proses polimerisasi membentuk peptida, dalam bentuk dipeptida, tripeptida dan tetrapeptida. Lebih lanjut lagi, rasio peptida yang terbentuk tergantung kepada suhu dan tekanan ruang eksperimen serta durasi penembakan.

Berkait dengan hasil eksperimen ini, Blank mengestimasikan bahwa asam-asam amino yang terbentuk di atmosfer Bumi - seperti yang dibuktikan oleh eksperimen Miller - mengalami polimeisasi membentuk peptida oleh tumbukan komet. Dan proses bombardemen komet yang berlangsung terus menerus menyebabkan polimerisasi berlangsung terus menerus pula, dimana peptida membentuk polipeptida (protein). Agar proses ini bisa berlangsung, seorang Benton Clark dari Lockheed Martin Astronautics di tahun 1988 menyarankan bahwa obyek yang menumbuk - baik komet maupun asteroid - haruslah cukup lambat sehingga air dan senyawa organik dapat bertahan dari pemecahan akibat tumbukan. Obyek semacam itu - yang umumnya berkecepatan 25 km/detik - harus datang dari ketinggian maksimal 25^o dari horizon, sehingga akan cukup terlambatkan oleh gesekan dengan atmosfer. Clark mendapatkan penguatan dari pernyataan Eugene Shoemaker - pemburu komet paling fenomenal di abad lalu - yang menyatakan bahwa pada masa awal sejarah Bumi, beberapa persen komet dan asteroid yang menumbuk datang dari ketinggian yag rendah.   

Miller

Eksperimen Blank memang belum bisa menjawab bagaimana kehidupan muncul, terlebih yang baru dicapai hanyalah tahap polimerisasi asam amino menuju peptida dan protein. Namun, eksperimen semacam ini merupakan satu langkah maju yang sama nilainya dengan eksperimen Miller di tahun 1953 yang terkenal.  

Kiri : perangkat eksperimen Miller - Urey. Air didihkan untuk membentuk uap air yang selanjutnya disalurkan ke ruang reaksi bersama-sama dengan uap amoniak, gas hidrogen dan metana. Elektroda-elektroda listrik dinyalakan secara periodik dalam ruang reaksi dan hasil reaksi diarahkan pada pipa yang lain untuk selanjutnya diembunkan dan dianalisis. Anda dapat menyaksikan animasi eksperimen ini di sini (Sumber : AccesExcellence.Org).

Pada dekade 50-an, Harold Urey - penemu isotop Deuterium dan sekaligus peraih hadiah Nobel - mengemukakan bahwa molekul-molekul senyawa organik yang kompleks seperti asam amino dan gula dapat diproduksi di atmosfer Bumi purba dengan bantuan kilatan listrik. Di tahun 1953, Urey bersama Stanley Miller merancang perangkat eksperimen yang mencoba mengkondisikan atmosfer purba Bumi yang berlimpah dengan gas-gas metana, hidrogen, amoniak dan air. Dengan bantuan pijar listrik, keduanya mendapatkan bahwa eksperimen ini menghasilkan produk berupa campuran berbagai macam gula dan asam amino. Dengan eksperimen ini, muncullah teori bahwa kehidupan berawal dari atmosfer Bumi purba.

Namun kalangan astronomi memiliki teori tersendiri yang tak kalah menarik. Berdasarkan pengamatan, terdapat cukup banyak substansi kehidupan yang terkandung dalam awan-awan gas antar bintang ataupun debu-debu antar planet. Subsansi tersebut meliputi molekul-molekul sederhana - semacam air, metana, amoniak, hidrogen sianida dan alkohol (termasuk etil alkohol, bahan baku minuman keras) - hingga molekul-molekul kompelks. Hal ini dibuktikan lagi dengan enemuan sejumlah asam amino yang terdapat dalam meteorit. Diduga, meteorit ini merupakan sisa inti sebuah komet yang telah habis menguap. 

Dalam eksperimen NASA yang lain di laboratorium antariksa mini yang dibawa dengan pesawat ulang alik, didapatkan bahwa para ilmuwan NASA Austrobiology Institute berhasil merekayasa struktur organik mirip sel primitif (gambar kanan, sumber : NASA). Langkah-langkah ini menunjukkan bahwa bentuk-bentuk kehidupan dimungkinkan berasal dari angkasa luar dan justru dibawa oleh komet-komet yang menumbuk permukaan Bumi di masa silam. "Sekitar satu komet yang datang ke Bumi selama periode satu tahun dengan sudut tumbukan yang kecil mampu memproduksi senyawa organik yang ekivalen dengan oksidasi atmosferik Miller-Urey yang berlangsung terus menerus selama setahun ", tambah Blank. Kemampuan asam-asam amino untuk bertahan, sebagaimana yang ditunjukkan dalam eksperimennya, semakin menguatkan idea di atas.