Bagi para ilmuwan, masalah mendesak seputar fosfin—sebuah molekul yang terkenal disebut sebagai tanda potensial kehidupan—bukanlah begitu much tentang asal-usulnya, melainkan mengapa ia tidak berada di tempat yang kita perkirakan. Setelah satu dekade pencarian, sebuah hasil yang ditunggu-tunggu akhirnya mengkonfirmasi bahwa model astronomi kita tidak sepenuhnya salah. Setidaknya, untuk saat ini.
Dalam sebuah makalah di Science yang terbit hari ini, para astronom melaporkan deteksi pertama kali tanda tangan fosfin yang kuat pada sebuah katai cokelat—jenis hibrida planet-bintang yang lebih masif dari planet seperti Jupiter namun tidak cukup besar untuk mempertahankan fusi hidrogen yang menggerakkan bintang. Model kimia terkemuka telah lama memprediksi bahwa entitas kosmik dengan atmosfer gas akan kaya akan fosfin, tetapi bertahun-tahun pencarian hampir tidak menemukan apa-apa. Temuan ini dengan demikian memberikan titik terang pada masalah yang telah menghantui para astronom setidaknya selama satu dekade.
Yang tak kalah penting, temuan ini membawa implikasi signifikan bagi astrobiologi. Fosfin yang terdeteksi pada katai cokelat bernama Wolf 1130C ini hampir dapat dipastikan terbentuk melalui proses alami dan abiotik. Tantangannya sekarang adalah memahami bagaimana objek seperti ini dapat menghasilkan fosfin dalam jumlah banyak tanpa melibatkan kehidupan. Sampai para peneliti dapat menjelaskannya, setiap deteksi fosfin—entah di planet raksasa gas atau planet batuan seperti Venus—tidak dapat dianggap sebagai tanda biologi yang andal.
“Komunitas telah menunggu hal ini,” ujar Sara Seager, seorang astrofisikawan MIT yang tidak terlibat dalam penelitian baru ini. Seager ikut menulis makalah seminal pada tahun 2020 tentang deteksi fosfin di Venus. Di Bumi, fosfin terutama ada sebagai produk sampingan dari kehidupan anaerob, atau makhluk yang berkembang tanpa oksigen. Karena lingkungan kimia Venus tidak kondusif bagi pembentukan fosfin secara alami, makalah tahun 2020 itu membuat para astronom bertanya-tanya apakah fosfin tersebut bisa saja berasal dari sumber kehidupan—sebuah biosignature.
“Sangat menyegarkan—akhirnya!” tambah Nathalie Cabrol, direktur penelitian di Carl Sagan Center, SETI Institute. Cabrol, yang juga tidak terlibat dalam studi baru ini, mengatakan kepada Gizmodo dalam panggilan video bahwa makalah tersebut menyajikan data fosfin pada katai cokelat yang “jelas dan gamblang”—sesuai dengan yang diprediksi model.
Perburuan Fosfin yang Liar
Seandainya hasil ini datang sepuluh tahun lalu, itu tidak akan menjadi hal yang begitu besar, kata Adam Burgasser, penulis utama studi dan seorang astrofisikawan di University of California, San Diego, kepada Gizmodo. Model kimia telah lama mendukung keberadaan alami fosfin pada katai cokelat atau eksoplanet dengan atmosfer gas. Fakta bahwa Jupiter dan Saturnus memiliki atmosfer yang kaya fosfin juga turut mendukung asumsi ini.
“Ini memang masalah yang aneh, karena hanya molekul inilah yang tampaknya sedikit tidak sinkron.”
Tapi setelah satu dekade menemukan nol (atau lebih tepatnya, beberapa tanda yang diperdebatkan) fosfin di tempat yang diharapkan model, para astronom mulai menjadi agak gamang, jelas Burgasser. Bahkan, para astronom telah mulai mempertimbangkan secara serius untuk merevisi model-model utama guna menjelaskan kurangnya fosfin.
“Ini masalah yang sangat aneh, karena hanya satu molekul ini yang tampaknya sedikit tidak selaras,” kata Burgasser. “Jadi, sebenarnya sebuah kejutan bahwa kami kini akhirnya mendeteksinya—bahkan, mendeteksinya dalam kelimpahan di satu katai cokelat tertentu ini.”
Pencarian dengan Webb
Wolf 1130C terletak sekitar 54,1 tahun cahaya dari Bumi. Tim memilih objek ini karena komposisinya yang sedikit tidak biasa, metalisitas rendah, dan suhu permukaan yang relatif rendah. Ide mereka adalah mengambil pendekatan yang sedikit berbeda, karena survei sebelumnya telah menargetkan katai cokelat dengan suhu atau komposisi yang tepat, namun para astronom belum “melihat tingkat fosfin yang kami harapkan,” jelas Burgasser.
Firasat mereka ternyata benar. Saat mempelajari data spektral dari Near-Infrared Spectrograph Teleskop James Webb, tim melihat tanda centang yang khas dalam plot mereka—bentuk yang menjadi karakteristik tanda tangan fosfin. Tetapi para peneliti menahan kegembiraan mereka untuk memeriksa ulang pekerjaan mereka dua dan tiga kali.
Perbandingan observasi spektra inframerah JWST terhadap Wolf 1130C (garis biru muda) dan sebuah katai cokelat tipikal (garis abu-abu). Deteksi fosfin disorot dalam panel yang diperbesar di kanan, yang membandingkan spektrum Wolf 1130C (garis biru muda) dengan spektrum fosfin murni (garis hijau). Kredit: Adam Burgasser/UCSD
“Kami seperti, ‘Kami harus memastikan bahwa ini benar-benar tepat,’” kenang Burgasser. Untungnya, tim ini mencakup seorang ahli pemodelan komputasi yang menjalankan simulasi atmosfer katai cokelat selama seminggu, bersama dengan seorang ilmuwan yang kariernya telah berkisar sekitar fosfin.
“Kombinasi dari semua hal ini—ditambah analisis yang kami lakukan untuk [menggambarkan] kelimpahannya—membuat kami menyadari bahwa kami memiliki deteksi yang sangat jelas dan solid,” kata Burgasser.
Bukan Alien di Sini
Sekali lagi, deteksi ini tidak merepresentasikan sebuah biosignature, sebagaimana ditekankan oleh Burgasser, Seager, dan Cabrol. Hal itu berkaitan dengan aspek yang sering diabaikan dalam menemukan tanda-tanda kehidupan alien, kata Cabrol. Tidak ada molekul yang dengan sendirinya pasti merupakan biosignature; melainkan, kita mencari “evolusi bersama antara kehidupan dan lingkungannya,” ujarnya. Dengan kata lain, suatu senyawa memenuhi syarat sebagai biosignature hanya jika lingkungan sekitarnya menunjukkan bahwa senyawa tersebut tidak mungkin terbentuk hanya melalui kimia non-biologis.
Memeriksa konteks lingkungan seperti itu akan lebih mudah untuk tempat-tempat seperti Venus, yang cukup dekat bagi kita untuk merencanakan misi, jelas Cabrol. “Kami tidak memiliki kemewahan ini dengan eksoplanet. Ketika Anda tidak mengetahui lingkungannya… Anda tidak dapat mengklaim sesuatu sebagai biosignature kecuali ada sesuatu yang diperbarui dengan cara yang tidak dapat dijelaskan oleh alam saja.”
Untuk katai cokelat, fosfin bukanlah sebuah biosignature. Badan bintang ini panas dan kaya hidrogen, yang kondusif bagi keberadaan fosfin, kata Seager.
“Secara kimia, tidak ada kehidupan yang terlibat dalam hal itu,” tambah Burgasser.
Pekerjaan Rumah dari Alam Semesta
Meski demikian, tim tidak sepenuhnya yakin bagaimana fosfin dalam jumlah besar tersebut berakhir di Wolf 1130C, meskipun mereka mengeksplorasi beberapa kemungkinan. Bisa jadi karena metalisitas katai cokelat yang rendah, atau lingkungan setempat mungkin kondusif bagi akumulasi fosfin di Wolf 1130C.
Secara keseluruhan, para peneliti tidak sepenuhnya yakin.
“Kami bahkan belum memahami kimia alami fosfor—sebelum kita memahaminya dengan benar, kita tak bisa benar-benar mengandalkan fosfin sebagai tanda kehidupan yang andal,” ungkap mereka.
Di sisi lain, sebagaimana tercantum dalam makalah tersebut, “ketidakmampuan model dalam secara konsisten menjelaskan semua sumber ini menunjukkan pemahaman yang belum lengkap tentang kimia fosfor di atmosfer bersuhu rendah.”
Burgasser berkelakar, rasanya alam seakan berkata, “Ini PR tambahan untukmu, soal ujian yang lebih sulit.” Ia menambahkan, “Kita bahkan belum paham betul kimia alami fosfor. Sebelum itu beres, fosfin belum bisa diandalkan sebagai penanda hayati yang viable.”
Langkah logis berikutnya adalah mencari objek lain dengan kandungan fosfin serupa, yang mungkin dapat membantu mengisi celah pemahaman yang masih ada. Tentu saja, sangat mungkin bahwa temuan di masa depan justru akan membuat model yang ada semakin membingungkan. Bagaimanapun juga, temuan ini menandai babak baru dalam pemahaman kita tentang kosmos.
“Namun, proses yang akan mengantarkan kita pada hari itu pada dasarnya indah,” kata Cabrol, “karena itulah wujud kemajuan pengetahuan umat manusia.”