Setiap pagi di planet ekstrasurya raksasa WASP-94A b, awan yang terbuat dari mineral batuan berkumpul di langit. Di malam hari, awan ini menghilang.
Dengan menggunakan observasi dari James Webb Space Telescope (JWST), para astronom menemukan siklus cuaca harian yang dramatis ini di dunia yang jauh, terletak hampir 700 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Microscopium. Hasil ini menandai pertama kalinya para ilmuwan mengamati secara langsung siklus awan di planet ekstrasurya Jupiter Panas.
Penemuan ini juga memberikan para peneliti pandangan yang lebih jelas tentang atmosfer planet ini, membantu mereka lebih memahami apa yang terbuat dari dunia ini dan bagaimana perilaku iklimnya. Studi ini dipublikasikan di jurnal Sains.
“Saya telah mengamati exoplanet selama 20 tahun, dan kondisi kekeruhan secara umum merupakan duri bagi kita. Kita sudah lama mengetahui bahwa awan ada di mana-mana di planet Hot Jupiter, dan hal ini menjengkelkan karena seperti mencoba melihat planet melalui jendela berkabut,” kata rekan penulis program dan penyelidik utama David Sing, Profesor Ilmu Bumi dan Planet Bloomberg di Johns Hopkins. “Kami tidak hanya dapat memperjelas pandangan, namun kami akhirnya dapat menentukan terbuat dari apa awan itu dan bagaimana awan tersebut mengembun dan menguap saat bergerak mengelilingi planet ini.”
Kondisi cuaca buruk di WASP-94A b
Untuk mempelajari WASP-94A b, para ilmuwan mengamati planet tersebut saat melintas di depan bintang induknya. Selama transit ini, JWST dapat memeriksa secara terpisah bagian depan dan belakang planet saat melewati cahaya bintang.
Tepi terdepan melambangkan sisi pagi planet ini, tempat angin atmosfer membawa udara dari sisi malam yang lebih sejuk ke sisi siang hari yang sangat hangat. Tepi belakang bertindak sebagai sisi malam, tempat udara kembali menuju kegelapan.
Pengamatan menunjukkan adanya perbedaan mencolok antara kondisi pagi dan sore hari. Sisi pagi dipenuhi awan yang terbuat dari magnesium silikat, mineral yang banyak ditemukan pada bebatuan di Bumi. Namun, pada malam hari, tampak hampir tidak berawan.
Para peneliti yakin ada dua kemungkinan penjelasan atas hilangnya awan tersebut. Salah satu gagasannya adalah angin kencang mendorong awan jauh ke dalam atmosfer planet pada siang hari yang terik, sehingga menyembunyikannya dari pandangan. Kemungkinan lainnya adalah awan menguap ketika mencapai suhu di atas 1.000 derajat, mirip dengan kabut pagi yang menghilang di Bumi, namun dalam kondisi yang jauh lebih ekstrim.
“Ini adalah kejutan besar. Orang-orang memperkirakan adanya perbedaan, seperti cuaca akan lebih dingin di pagi hari dibandingkan di malam hari – ini adalah hal alami yang kita alami di Bumi,” kata Sing. “Tetapi apa yang kami lihat adalah dikotomi nyata antara cuaca di kedua sisi planet ini dan perbedaan besar dalam tutupan awan, dan hal ini mengubah gambaran keseluruhan kita tentang planet ini.”
James Webb mengintip ke dalam awan asing
Langit malam yang lebih cerah memberi para ilmuwan peluang yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan dengan teleskop tua seperti Hubble. Dengan mengisolasi sisi planet yang bebas awan, para peneliti dapat secara langsung memeriksa atmosfer itu sendiri, alih-alih menghitung rata-rata wilayah yang berawan dan cerah.
“Dengan Teleskop Hubble, ketika kami melakukan pengamatan seperti ini, kami mendapatkan gambaran rata-rata seluruh planet dengan data dari awan dan atmosfer yang tergencet dan tidak dapat dibedakan,” kata penulis pertama Sagnick Mukherjee, seorang peneliti postdoctoral di Arizona State University dan seorang mahasiswa di Johns Hopkins dan UC Santa Cruz pada saat penelitian dilakukan. “Pendekatan dengan JWST ini memungkinkan kami melokalisasi pengamatan kami, sehingga membantu kami melihat siklus awan.”
Data yang lebih jelas ini juga memecahkan misteri lama tentang kandungan kimia planet ini. Pengukuran sebelumnya menunjukkan bahwa WASP-94A b mengandung oksigen dan karbon ratusan kali lebih banyak daripada Jupiter, yang tidak sesuai dengan teori pembentukan planet yang ada.
Pengamatan baru memberikan gambaran yang sangat berbeda. Para ilmuwan sekarang memperkirakan bahwa planet ini mengandung oksigen dan karbon lima kali lebih banyak daripada Jupiter, menjadikannya lebih mirip dengan planet raksasa tata surya kita daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Sebuah jendela baru tentang atmosfer luar bumi
Jupiter Panas adalah planet gas raksasa yang mengorbit sangat dekat dengan bintangnya, bahkan lebih dekat dibandingkan Merkurius yang mengorbit Matahari. Karena panas dan radiasinya yang sangat tinggi, planet-planet ini menyediakan laboratorium alami yang ideal bagi para ilmuwan untuk mempelajari kimia atmosfer dan perilaku awan dalam kondisi ekstrem.
Setelah mempelajari WASP-94A b, tim peneliti memeriksa delapan Jupiter panas tambahan dan mengidentifikasi siklus awan serupa di dua dunia lain: WASP-39 b dan WASP-17 b.
Selanjutnya, para peneliti berencana untuk memperluas penelitian menggunakan program observasi JWST yang lebih besar yang akan mempelajari siklus awan di banyak exoplanet yang berbeda, termasuk raksasa gas yang tidak biasa yang melewati zona layak huni dalam orbit yang eksentrik.
