Meteorit pada dasarnya adalah orang yang selamat. Ini dimulai sebagai meteoroid, bongkahan batu atau logam yang melayang melalui kekosongan antar planet. Sebagian besar bahan-bahan ini terbakar habis ketika memasuki atmosfer kita. Namun ada pula yang cukup tangguh untuk bertahan menghadapi krisis yang membara. Mereka menembus langit dan mendarat di tanah. Fragmen yang masih hidup itulah yang kita sebut meteorit.
Definisi tersebut telah berkembang seiring berjalannya waktu. Kami tidak hanya menggunakannya untuk hal-hal yang menimpa Bumi. Jika sebuah batu mendarat di benda langit besar lainnya, kita tetap menyebutnya meteorit. Para ilmuwan telah menemukan pecahan seperti ini dalam sampel yang dibawa kembali dari Bulan. Bahkan di Mars, robot penjelajah Opportunity melihat setidaknya satu meteorit bertumpu di permukaan planet merah.
Raksasa dan Titik Debu
Ukurannya sangat bervariasi. Meteorit terbesar yang diketahui di Bumi adalah monster bernama Hoba. Ditemukan di Namibia pada tahun 1920. Sejak itu belum dipindahkan lagi. Batu itu berukuran lebar 2,7 meter. Itu adalah batu luar angkasa padat setinggi sembilan kaki. Beratnya hampir 60 ton. Bahannya merupakan paduan besi dan nikel. Ini sangat besar.
Meteorit terbesar yang pernah teridentifikasi di Bumi ditemukan pada tahun 1920 di Namibia dan diberi nama meteorit Hoba.
Di ujung lain spektrum, kita memiliki mikrometeorit. Ini kecil. Ukurannya berkisar dari beberapa ratus mikrometer hingga sekitar 10 mikrometer. Mereka berasal dari awan debu konstan yang memenuhi ruang antarplanet. Anda mungkin menghirupnya setiap hari. Mereka adalah sisa-sisa mikroskopis dari tabrakan kosmik.
Dari manakah sebenarnya meteorit berasal?
Sebagian besar batu yang Anda temukan tergeletak di tanah tidak berasal dari luar angkasa seperti yang Anda bayangkan. Itu adalah pecahan asteroid. Secara khusus, mereka berasal dari sabuk utama bagian dalam. Ini adalah zona antara 2,1 dan 3,3 unit astronomi (AU) dari Matahari. Satu AU adalah jarak Bumi ke Matahari. Itu kira-kira 150 juta kilometer.
Jupiter memainkan trik kotor di sini. Gravitasinya menarik asteroid-asteroid ini. Ini mengganggu orbit mereka. Hal ini mendorong mereka ke jalur yang melintasi orbit Bumi. Beginilah cara mereka sampai di sini.
Namun tidak semuanya terbentuk di zona spesifik itu. Orbit bermigrasi. Proses menggeser materi selama jutaan tahun. Namun, sebagian besar meteorit terpisah yang kami kumpulkan berasal dari sabuk bagian dalam tersebut.
Bulan dan Mars adalah pengunjung langka. Kurang dari satu persen dari seluruh meteorit berasal dari mereka. Anda dapat menelusuri asal usulnya hingga dampak spesifik yang meluncurkan puing-puing ke luar angkasa.
Komet berbeda. Mereka menjatuhkan mikrometeorit. Ini adalah butiran kecil yang melayang melalui lapisan atas atmosfer. Studi terhadap meteor menunjukkan beberapa bongkahan komet bersifat keras. Mereka selamat dari panas. Mereka mencapai permukaan. Namun para ilmuwan umumnya sepakat bahwa tidak ada satu pun komet yang masuk dalam koleksi meteorit resmi. Bahannya terlalu rapuh. Itu berubah menjadi debu. Ia tidak mendarat seperti batu.
Mengapa mempelajari batuan luar angkasa ini?
Alasan utama mempelajari meteorit adalah waktu. Asteroid dan komet adalah kapsul waktu. Mereka menyimpan bukti sejak masa awal tata surya.
Ada dua alasan kuat mengenai hal ini.
Pertama, lihat bahan-bahannya. Tata surya awal berupa gas dan debu halus. Planet-planet tumbuh dengan menghancurkan benda-benda kecil menjadi satu. Ini dimulai dengan bola debu. Itu berakhir dengan planet berbatu seperti Merkurius dan Venus. Raksasa seperti Jupiter melibatkan fisika yang lebih kompleks. Tapi bulan mereka? Mereka kemungkinan besar terbentuk oleh agregasi sederhana. Begitu pula komet.
Asteroid dan komet hanyalah sisa-sisa. Mereka adalah puing-puing dari langkah-langkah perantara. Mereka mewakili tubuh yang terbentuk lebih awal. Mereka tidak banyak berubah sejak saat itu.
Kedua, lihat panasnya. Di awal tata surya, keadaan menjadi panas. Isotop radioaktif meluruh. Tabrakan menimbulkan gesekan. Tubuh-tubuh besar meleleh. Bagian dalam mereka berubah secara kimia dan fisik. Mereka mengatur ulang jam mereka.
Tubuh kecil tidak meleleh. Mereka memancarkan panas secara efisien. Interiornya tetap keren. Mereka menyimpan debu aslinya. Mereka menyimpan materi aslinya.
Beberapa meteorit mengandung material yang lebih tua dari tata surya itu sendiri. Itu adalah peninggalan kuno. Mereka selamat karena mereka masih kecil. Mereka tetap kedinginan.
Pemulihan meteorit
Secara tradisional, meteorit menyandang nama fitur geografis terdekat. Ini adalah konvensi penamaan yang lahir dari kelangkaan. Selama berabad-abad, tidak ada upaya sistematis untuk memulihkannya. Masalahnya sederhana: meteorit jatuh secara merata di seluruh permukaan bumi. Tidak ada cara yang jelas untuk memperkirakan di mana mereka akan mendarat atau di mana mereka akan ditemukan. Jika Anda melihatnya jatuh, atau jika Anda menemukan batu aneh, Anda menyerahkannya ke museum atau kolektor pribadi. Itulah akhir ceritanya.
Kemudian tibalah tahun 1930-an dan 40-an. Para kolektor yang giat mulai menjelajahi wilayah padang rumput di Amerika Utara. Mereka meminta para petani untuk membawa batu-batuan yang tidak biasa yang diambil dari tanah saat membajak. Itu adalah strategi yang didasarkan pada geologi. Tanah padang rumput sebagian besar berasal dari loess glasial halus. Ini berisi beberapa batu besar. Para kolektor beralasan bahwa batu apa pun yang digali di lanskap tandus ini kemungkinan besar adalah meteorit. Itu adalah permainan dengan probabilitas rendah, tetapi dimainkan dalam skala besar.
Mencari Zona Akumulasi
Pendekatan yang lebih baik untuk menemukan meteorit daripada mencari tempat dengan sedikit batuan adalah dengan mencari tempat di mana meteorit menumpuk seiring waktu. Anda menginginkan area yang permukaannya cukup tua dan tingkat pelapukannya rendah. Meteorit mengandung mineral seperti logam besi yang mudah lapuk. Mereka biasanya tidak bertahan lama di permukaan bumi. Air cair adalah salah satu agen utama pembusukan.
Di lingkungan gurun, di mana air langka, meteorit dapat bertahan lebih lama. Faktanya, meteorit cenderung terakumulasi di permukaan di daerah kering jika laju pelapukan lebih lambat dibandingkan laju jatuhnya meteorit ke Bumi. Ini hanya berhasil jika sedikit pasir yang tertiup angin menumpuk untuk menguburnya. Kawasan Sahara di Afrika Utara dan kawasan Dataran Nullarbor di Australia terbukti menjadi tempat yang baik untuk mencari meteorit. Namun upaya pengumpulan yang paling sukses terjadi di Antartika.
Perangkap Es Biru
Antartika dapat dipandang sebagai gurun yang dingin. Curah salju tahunan cukup rendah di sebagian besar wilayah pedalaman. Suhu dingin yang hebat sangat memperlambat laju pelapukan. Kebanyakan meteorit yang jatuh di lapisan es terkubur dan tersimpan selama 20.000–30.000 tahun. Beberapa di antaranya tampaknya telah berada di Antartika selama satu juta tahun atau lebih. Es di lapisan Antartika secara bertahap mengalir secara radial dari Kutub Selatan ke arah utara menuju pantai.
Di beberapa tempat, es menemui hambatan. Bukit yang terkubur memaksanya mengalir ke atas. Angin katabatic yang kuat, yang menyapu lapisan es yang landai dari pusat benua, meledakkan es yang naik dengan partikel salju dan es. Mereka mengikisnya dengan kecepatan 5–10 cm (2–4 inci) per tahun. Hal ini membuat meteorit terdampar di permukaan.
Area es yang naik, disebut es biru karena warnanya, dapat dikenali dari foto udara atau satelit. Dengan berjalan kaki, meteorit gelap relatif mudah dikenali di antara es dan salju. Kelemahan pengumpulan di Antartika adalah kondisinya yang keras. Tim pengumpul harus menanggungnya selama berminggu-minggu hingga berbulan-bulan saat berkemah di atas es. Sejak tahun 1970-an beberapa negara, terutama Amerika Serikat dan Jepang, telah menjalankan program pengumpulan ilmiah.
Sekitar puluhan ribu meteorit telah diambil dari Antartika melalui program ini. Hal ini meningkatkan jumlah meteorit yang tersedia bagi para peneliti berkali-kali lipat. Ini termasuk sepertiga dari semua meteorit Mars yang diketahui. Ini termasuk sepertiga dari meteorit bulan yang diketahui. Dan masih banyak lagi sampel langka atau unik lainnya.
Karena sejumlah besar meteorit Antartika ditemukan di wilayah kecil, sistem penamaan geografis tradisional tidak digunakan untuk meteorit tersebut. Sebaliknya, pengenal terdiri dari nama singkatan dari beberapa landmark lokal ditambah nomor yang mengidentifikasi tahun pemulihan dan sampel spesifik.
Jenis meteorit
Meteorit selalu dipilah menjadi tiga kelompok: batu, besi, dan besi berbatu. Ini adalah pemisahan sederhana berdasarkan kandungannya—mineral pembentuk batuan versus paduan logam nikel-besi. Meteorit berbatu mendominasi daftar tersebut, mencakup sekitar 94% dari seluruh spesimen yang diketahui. Besi menyumbang sekitar 5%, dan besi batu hanya 1%.
Namun jangan biarkan kesederhanaan itu membodohi Anda. Di dalam setiap wadah, terdapat keberagaman yang kacau balau. Subdivisi ada berdasarkan kimia, mineralogi, dan struktur. Dan inilah masalahnya: klasifikasi sebagian besar bersifat kosmetik. Itu bergantung pada apa yang Anda lihat, bukan dari mana batu itu berasal. Dua batuan dalam kategori yang sama mungkin memiliki tubuh induk yang sangat berbeda. Terkadang, batuan dari kategori berbeda sebenarnya memiliki asal usul yang sama.
“Memang, sering kali, keduanya tidak berhubungan.”
Bayangkan sebuah asteroid besar. Jika meleleh, logam berat akan tenggelam ke inti, sementara batuan yang lebih ringan akan membentuk mantel. Ini adalah diferensiasi geokimia. Ketika asteroid tersebut akhirnya pecah, puing-puing tersebut mungkin berisi sampel dari inti, mantel, dan batas yang berantakan di antara keduanya. Satu sampel terlihat seperti besi. Yang lainnya tampak seperti meteorit berbatu. Mereka bersaudara, dipisahkan oleh fisika dan kekerasan. Tantangan sebenarnya bagi para ilmuwan bukan hanya sekedar memberi nama pada batuan ini. Ini mencari tahu proses mana yang terkait dan proses mana yang menciptakan keragaman liar tersebut.
Pembagian Berbatu: Cair vs. Tidak Meleleh
Dalam kategori batuan yang luas, perpecahan nyata pertama adalah antara achondrites dan chondrites. Perbedaannya? Panas. Achondrite pernah dicairkan. Chondrites tidak.
Kondrit adalah jenis meteorit berbatu yang paling melimpah, mencakup sekitar 87% koleksi. Bisa dibilang mereka juga yang paling penting. Anggap saja mereka sebagai konglomerat sedimen tata surya. Batuan tersebut bukanlah batuan tunggal yang kokoh. Mereka adalah campuran mekanis dari komponen-komponen yang terbentuk di nebula matahari, atau bahkan lebih awal.
Komposisinya adalah cerminan Matahari. Hampir. Mereka tidak memiliki unsur-unsur yang sangat mudah menguap seperti hidrogen dan helium, namun segala sesuatunya selaras. Matahari menampung lebih dari 99% massa tata surya. Jadi, komposisinya adalah hal terdekat yang kita miliki dengan garis dasar rata-rata susunan tata surya saat lahir.
Ini penting karena memberi kita titik referensi. Jika komposisi meteorit menyimpang dari garis dasar Matahari, penyimpangan tersebut merupakan petunjuknya. Ini memberi tahu kita tentang proses spesifik yang membentuk tubuh induknya dan materi di dalamnya.
Chondrules: Hujan Penciptaan yang Membekukan
Kondrit didefinisikan oleh sesuatu yang terlihat dengan mata telanjang (atau setidaknya di bawah lensa yang kuat). Mereka mengandung chondrules. Ini adalah butiran mineral silikat berbentuk bola kecil yang mengeras dari tetesan cair di nebula matahari awal. Mereka terlihat seperti butiran hujan beku.
Menemukan chondrules berarti batu tersebut tidak pernah mengalami panas yang cukup untuk melelehkannya dan menghapus sejarahnya. Pelestarian itu adalah kuncinya. Sementara achondrite bercerita tentang diferensiasi planet dan aktivitas gunung berapi, kondrit bercerita tentang bahan mentahnya. Mereka adalah bahan penyusun yang murni.
Para ilmuwan melihat ukuran, bentuk, dan mineralogi chondrules ini untuk merekonstruksi lingkungan termal tata surya awal. Seberapa panas cuacanya? Untuk berapa lama? Apakah ada percampuran antar wilayah nebula yang berbeda? Chondrules menyimpan data.
Hal ini mengarah pada klasifikasi kondrit yang lebih terperinci. Mereka dibagi menjadi tiga kelas utama: biasa, berkarbon, dan enstatit. Setiap kelas memiliki subdivisi lebih lanjut ke dalam kelompok berdasarkan perubahan kimiawi yang halus.
Kondrit biasa adalah yang paling umum. Mereka relatif tidak berubah oleh air. Kondrit berkarbon berbeda. Mereka mengandung karbon dan seringkali mineral yang mengandung air. Mereka adalah yang terbasah dan paling kompleks secara kimia, terkadang membawa senyawa organik yang sudah ada sebelum kehidupan di Bumi. Kondrit enstatit jarang terjadi dan terbentuk di lingkungan yang sangat tereduksi, dengan kekurangan oksigen dibandingkan yang lain.
“Penyimpangan komposisi meteorit dari komposisi referensi ini memberikan petunjuk mengenai proses yang mempengaruhi pembentukan tubuh induknya dan komponen di dalamnya.”
Keberagaman dalam kelompok-kelompok ini sungguh mencengangkan. Jatuhnya satu meteorit dapat menghasilkan spesimen yang terlihat identik tetapi memiliki ciri isotop yang sangat berbeda. Isotop adalah sidik jari asal usulnya. Mereka dapat memberi tahu kita apakah suatu batu berasal dari tata surya bagian dalam atau sabuk luar. Mereka dapat mengungkap apakah ia dipanaskan oleh isotop radioaktif berumur pendek seperti Aluminium-26.
Inilah sebabnya mengapa studi tentang meteorit kondritik tidak hanya sekedar mengkatalogkan batuan. Ini tentang merekonstruksi garis waktu yang belum pernah dilihat oleh siapa pun. Ini tentang memahami mengapa Bumi menjadi planet berbatu sementara Jupiter tetap menjadi raksasa gas. Jawaban-jawabannya terkubur dalam chondrules, membeku dalam waktu, menunggu untuk dibaca.
Teka-teki Chondrules
Meteorit mendapat label “chondrite” karena mengandung chondrules. Ini adalah benda kecil dan bulat. Biasanya lebarnya sekitar satu milimeter. Mereka tampak seperti tetesan beku.
Para ilmuwan yakin ini dulunya cair. Mereka melayang di nebula matahari. Kemudian mereka mendingin dengan cepat. Eksperimen mengkonfirmasi hal ini. Pemanasan kilat mencapai suhu puncak 1.800 °C. Kemudian pendinginan terjadi dengan cepat. Hingga 1.000 derajat per jam.
Tapi dari mana datangnya panas itu? Itu adalah pertanyaan jutaan dolar. Chondrules bervariasi berdasarkan ukuran dan komposisi. Hal ini menunjukkan bahwa pembentukannya bersifat lokal. Hal itu juga terjadi berkali-kali. Ini mungkin merupakan proses yang paling energik di wilayah sabuk asteroid. Namun, meskipun telah dilakukan penelitian selama lebih dari satu abad, kita masih belum mengetahui mekanisme pastinya.
Inklusi Tahan Api: Tahan Panas
Kondrit juga mengandung inklusi tahan api. Kecil, tentu saja. Tapi penting. Mereka kaya akan elemen tahan api. Ini adalah elemen yang tidak mudah menguap. Pikirkan kalsium dan aluminium. Oleh karena itu, CAI.
Mulai dari pecahan tidak beraturan hingga bola sempurna. Puluhan mikrometer hingga sentimeter. Mereka juga terbentuk pada suhu tinggi. Namun berbeda dengan chondrules. Pemanasannya pun lebih lama. Beberapa meleleh. Lainnya mengembun langsung dari gas panas menjadi kristal padat.
Tidak ada konsensus mengenai bagaimana mereka terbentuk. Sama seperti chondrules, kisah asal mula CAI masih belum lengkap.
Matriks: Catatan Fosil
Di antara chondrules dan inklusi terdapat matriks. Itu adalah semen berbutir halus. Ini menyatukan potongan-potongan yang lebih besar. Matriksnya lebih kaya akan unsur-unsur yang mudah menguap. Ini berarti sebagian darinya terbentuk pada suhu yang lebih rendah.
Ini juga kaya akan bahan organik. Hingga 2% berat. Isotop hidrogen dan nitrogen di sini aneh. Tidak biasa. Hal ini menunjukkan asal usul antarbintang. Bahan organik tersebut kemungkinan besar berasal dari awan molekuler yang melahirkan tata surya.
Namun matriks tersebut menyimpan rahasia lama. Biji-bijian kecil. Nanometer hingga 10 mikrometer. Mereka mendahului matahari. Butir-butir ini terbentuk di bintang-bintang yang sekarat jutaan tahun sebelum kita ada. Bagaimana kita tahu? Isotop.
Rasio karbon-12 dan karbon-13 di tata surya berkisar antara 89 berbanding 1. Beberapa butir kondrit menunjukkan rasio 7.000 berbanding 1. Atau 2 berbanding 1. Hal ini tidak mungkin dihasilkan di lingkungan matahari kita. Biji-bijian ini tidak berbentuk bintang. Mineral seperti intan, grafit, dan silikon karbida. Itu adalah debu bintang.
Bekas Luka Sejarah
Hanya sedikit kondrit yang masih asli. Sebagian besar telah diubah. Empat proses mengubahnya. Alterasi air. Metamorfisme termal. Terkejut. Breksiasi.
Ini dimulai segera setelah pembentukan. Tubuh orang tua memanas. Beberapa tetap rendah hati. Air cair ada. Mineral bereaksi dengan air. Perubahan air menciptakan campuran mineral baru yang kompleks.
Yang lainnya menjadi lebih panas. Air mendidih. Metamorfisme termal menyusul. Mineralogi berubah. Struktur fisik bergeser. Tidak terjadi pencairan secara luas. Cukup untuk mengkristal ulang matriks. Bahan organik dan butiran bintang dihancurkan. Pada kondrit yang paling panas, kondrula sendiri mengalami rekristalisasi. Pada suhu 1.000 °C, mereka sulit dilihat.
Lalu ada kejutan. Tabrakan asteroid. Setiap jenis meteorit besar menunjukkan hal ini. Dari rekahan kecil hingga pelelehan lokal. Hal ini berlanjut hingga hari ini.
Breksiasi adalah putaran terakhir. Tubuh-tubuh pecah. Kemudian dipasang kembali. Tata surya bukan hanya sebuah tempat. Itu adalah lokasi konstruksi. Dan bebatuan ini adalah puing-puingnya.
Lihatlah kondrit dan Anda sedang melihat benturan sejarah. Batuan ini menyimpan bukti adanya dua era yang berbeda. Suatu era membangun tubuh induk. Yang lain mengubah apa yang terjadi di dalamnya nanti. Sejarah ganda itulah yang menjadi alasan para ilmuwan menggunakan dua cara yang tumpang tindih untuk memberi label pada meteorit ini.
Metode pertama melihat gambaran besarnya. Itu bergantung pada elemen-elemen utama. Besi. Magnesium. Silikon. Kalsium. Aluminium. Para ilmuwan juga memeriksa keadaan oksidasi. Mereka melihat komposisi isotop oksigen. Mereka mempelajari petrologi. Ini termasuk kelimpahan chondrule. Ini mencakup keberadaan matriks. Ini mencatat ukuran chondrule. Ini menganalisis mineralogi.
Saat Anda memplot variabel-variabel ini, kondrit tidak tersebar secara acak. Mereka berkumpul. Kelompok-kelompok yang berbeda muncul. Konsensusnya adalah bahwa ciri-ciri penentu ini terbentuk sebelum atau selama pembentukan badan induk. Setiap kelompok kemungkinan besar berasal dari asteroid yang berbeda atau kumpulan asteroid tertentu. Sifat kimianya memberi tahu kita dari mana mereka mulai.
Tapi itu hanya setengah cerita.
Di dalam kelompok tersebut, meteorit tidaklah identik. Perbedaannya terletak pada seberapa banyak mereka dipanaskan atau direndam dalam air. Hal ini mengarah pada sistem klasifikasi kedua. Ini disebut tipe petrologi. Jenis ini mengukur tingkat metamorfisme termal. Mereka juga melacak perubahan air.
“Perbedaan ini disebut sebagai tipe petrologi; perbedaan tersebut diuraikan dalam Klik Disini untuk melihat tabel ukuran penuh”
Sistem ini menambahkan lapisan detail pada kelompok elemen. Hal ini menjelaskan mengapa batuan dari induk yang sama dapat terlihat dan berperilaku berbeda. Seseorang mungkin masih asli. Yang lain mungkin dipanggang atau diubah. Tipe petrologi menangkap perjalanan pasca pembentukan.
Menguraikan Kode Skala Tipe Petrologi
Jika Anda membuka meteorit kondrit, hal pertama yang dicari para ilmuwan bukanlah emas atau berlian. Itu sebuah kode. Satu digit yang menceritakan kisah kehidupan batu tersebut. Ini adalah sistem tipe petrologi, sebuah metode klasifikasi yang memetakan dengan tepat berapa banyak meteorit yang telah dipukul, dipanaskan, atau ditenggelamkan dalam air sejak tata surya terbentuk.
Skalanya berkisar dari 1 hingga 6, meskipun beberapa peneliti menaikkannya menjadi 7. Ini tidak acak. Ini adalah garis waktu penghancuran dan pelestarian.
Faktor Air: Tipe 1 dan 2
Mulailah dari awal. Tipe 1. Di sinilah air menang.
Meteorit ini telah direndam. Selama jutaan tahun, tubuh induknya cukup hangat sehingga es bisa mencair. Air cair meresap ke dalam celah, bereaksi dengan mineral, menghasilkan tanah liat dan sulfida. Chondrules asli—tetesan kecil meleleh yang membentuk kondrit—terhapus. Atau setidaknya, mereka banyak berubah. Jika Anda mencari batu yang memberi tahu Anda seberapa banyak air berperan dalam pembentukan awal planet, lihat di sini.
Tipe 2 adalah jalan tengah. Memang ada air, tetapi tidak cukup untuk mengubah komposisi kimia batuan secara menyeluruh. Anda masih dapat melihat tekstur aslinya. Perubahannya memang ada, tapi ringan. Ini adalah perbedaan antara spons yang dibiarkan dalam ember selama satu jam versus spons yang dibiarkan selama seminggu.
Faktor Panas: Tipe 3 hingga 6
Lalu ada panas.
Tipe 3 adalah garis dasar. Batas antara tidak berubah dan diubah. Meteorit tipe 3 hampir tidak melihat air. Hampir tidak ada panas di sana. Itu masih asli. Ini adalah hal terdekat yang kita miliki dengan bahan baku nebula surya. Anda melihatnya dan Anda sedang melihat debu dan lelehan berusia 4,6 miliar tahun.
Namun saat Anda meningkatkan skalanya, segalanya menjadi matang.
Tipe 4 dan 5 mewakili peningkatan derajat metamorfisme termal. Tubuh induknya dipanaskan, mungkin karena peluruhan atau dampak radioaktif. Panasnya membakar batu itu. Chondrules menjadi lebih sulit dibedakan. Mineral matriks mengkristal kembali. Teksturnya berubah. Batuan menjadi lebih homogen.
Tipe 6 adalah akhir dari sebagian besar klasifikasi. Ini adalah panas yang tinggi. Batuannya hampir meleleh, tapi belum sepenuhnya. Batas antara butiran mineral yang berbeda menjadi kabur. Tanda-tanda kimiawi dari komponen asli mulai menyatu. Itu adalah batu yang telah melewati pemeras dan tampak seperti elemen yang berbeda.
“Meteorit yang suhunya sedikit sebelum mencair adalah meteorit tipe 6. Meteorit yang mengalami perubahan air secara ekstensif? Tipe 1.”
Kasus Tepi: Tipe 7 dan Batas
Beberapa peneliti berpendapat bahwa skalanya tidak berhenti di angka 6. Tipe 7? Itu untuk batuan yang telah dipanaskan hingga meleleh sebagian. Chondrules tidak hanya kabur; mereka melebur ke dalam matriks sekitarnya. Batuan tersebut hampir menjadi batuan beku, kehilangan identitas kondritiknya sepenuhnya.
Jadi di mana sampel Anda mendarat?
Kalau basah dan diubah nilainya 1 atau 2. Kalau kering dan murni nilainya 3. Kalau sudah dipanggang,
Ilmuwan meteorit memiliki dua cara utama untuk mengklasifikasikan batuan luar angkasa. Mereka mengelompokkannya berdasarkan kelompok kimia atau berdasarkan sejarah termalnya. Seringkali, metode ini cocok. Terkadang, mereka tidak melakukannya.
Ambil contoh meteorit Allende. Itu jatuh pada tahun 1969 di Meksiko. Kejatuhan telah disaksikan. Itu membantu. Anda dapat melacak jalurnya. Anda dapat menemukan potongan dengan cepat. Para ilmuwan mempelajarinya selama bertahun-tahun.
Mereka menempatkannya di kategori CV3. Maksudnya itu apa?
Bagian “CV” mengacu pada kelompok kimia. Itu milik kondrit berkarbon CV. Ini jarang terjadi. Mereka mengandung senyawa organik dan mineral yang mengandung air. Mereka seperti kapsul waktu dari awal tata surya.
Angka “3” adalah tipe petrologi. Angka ini berkisar antara 1 hingga 6. Angka ini mengukur seberapa banyak panas yang dialami batu tersebut.
- Tipe 1 dan 2 tidak berubah. Mereka kedinginan.
- Tipe 3 adalah yang paling sedikit diproses. Itu masih primitif.
- Tipe 4 sampai 6 dipanaskan dan diubah.
Allende adalah tipe 3. Belum dimasak. Itu mempertahankan struktur aslinya. Mineral di dalamnya masih murni. Hal ini menjadikannya berharga untuk mempelajari bagaimana tata surya terbentuk.
Sistem klasifikasi membantu peneliti membandingkan batu dari air terjun yang berbeda. Ini menceritakan kepada mereka kisah tentang batu itu. Ini menjelaskan perjalanannya.
“Angka 3 menunjukkan keadaan primitif, melestarikan petunjuk bahwa batuan yang dipanaskan akan hilang.”
Tidak semua meteorit terpasang dengan rapi. Beberapa batu menunjukkan tanda-tanda kedua kelompok kimia tersebut. Beberapa memiliki sejarah termal yang beragam. Para ilmuwan harus melihat lebih dekat. Mereka memeriksa mineralnya. Mereka mengukur isotop.
Meteorit Allende tetap menjadi contoh utama. Ini menunjukkan bagaimana kedua metode klasifikasi bekerja sama. Ini memberikan garis dasar. Ini membantu kita memahami kondrit berkarbon lainnya.
Mengapa hal ini penting bagi kami? Batuan ini menyimpan rahasia. Rahasia tentang air. Rahasia tentang landasan kehidupan. Dengan mengklasifikasikannya, kami mengatur pencarian jawaban kami. Kami tahu apa yang harus dicari. Kami tahu apa yang harus dihindari.
Sistemnya tidak sempurna. Itu adalah sebuah alat. Yang berguna. Namun alat bisa disalahgunakan. Atau salah paham.
Apakah klasifikasi tersebut menceritakan keseluruhan cerita? Tidak. Itu menceritakan sebagian darinya. Selebihnya memerlukan konteks. Ini membutuhkan lebih banyak data. Itu membutuhkan waktu.
Kami terus menemukan batu baru. Kami terus menyempurnakan kategorinya. Tata surya tidak statis. Pemahaman kita juga tidak mengenai hal itu.
Kondrit berkarbon CI
Beberapa meteorit diberi label berdasarkan seberapa sering mereka terguncang atau mengalami pelapukan di Bumi. Skema tersebut ada tetapi jarang digunakan. Perpecahan yang paling umum adalah sederhana: apakah ada yang melihatnya jatuh, atau hanya ditemukan tergeletak? Pembedaan tersebut menciptakan kategori “jatuh” dan “menemukan”.
Kelompok CI dari kondrit berkarbon menonjol dalam campuran itu. Mereka menarik justru karena mereka melanggar aturan. Secara teknis, menyebut mereka kondrit masih dipertanyakan. Mereka sama sekali tidak memiliki chondrules. Jika mereka pernah memilikinya, perubahan air yang intens akan menghapus semua jejak. Air memprosesnya dengan sangat teliti sehingga struktur aslinya lenyap. Namun susunan unsur mereka menceritakan cerita yang berbeda. Bandingkan komposisinya dengan Matahari dan kecocokannya sangat mencolok.
Di antara semua jenis meteorit, kondrit CI paling mirip dengan komposisi Matahari. Kesamaan inilah yang menyebabkan sistem klasifikasi tetap mengelompokkannya dengan kondrit meskipun fitur strukturalnya hilang. Ini adalah pilihan yang pragmatis. Batuan ini mewakili susunan kimia rata-rata tata surya awal. Beberapa peneliti telah mendorong logika ini lebih jauh. Mereka berpendapat kondrit CI mungkin berasal dari komet, bukan asteroid. Komet diperkirakan menyimpan material paling murni dan tidak berubah di tata surya. Idenya memiliki kelemahan. Ilmu pengetahuan masih belum memiliki pemahaman yang lengkap tentang sifat dan asal muasal komet. Kesenjangan dalam pengetahuan berarti mengabaikan kemungkinan tersebut sepenuhnya adalah tindakan yang tidak bijaksana. Ini masih merupakan hipotesis yang menarik.
Achondrite
Achondrite menceritakan kisah yang sama sekali berbeda. Berbeda dengan kondrit, kondrit tidak mengandung kondrules. Itu adalah batuan beku. Tubuh induk mereka mengalami pemanasan yang cukup untuk meleleh dan berdiferensiasi. Materi dipisahkan menjadi lapisan inti, mantel, dan kerak. Ketika benda-benda ini pecah, pecahannya keluar ke angkasa. Beberapa akhirnya menghujani Bumi.
Batuan ini seringkali terlihat seperti batuan beku terestrial. Basal dan gabbros dari Bumi memiliki kesamaan dengan achondrites tertentu. Perbedaan utamanya terletak pada asal usulnya. Mereka berasal dari badan induk yang berbeda. Itu bisa berupa asteroid besar seperti Vesta atau bahkan sebuah planet. Mars memberikan contoh spesifik. Beberapa achondrite dipastikan merupakan meteorit Mars. Meteorit bulan juga termasuk dalam kategori ini. Mereka mewakili material kerak dari Bulan atau Mars.
Klasifikasi achondrite bergantung pada petrologi dan geokimianya. Para ilmuwan menganalisis komposisi mineral dan rasio isotop. Titik data ini menghubungkan batuan dengan benda induk tertentu. Misalnya, tanda isotop oksigen yang unik membantu mengidentifikasi asal usul Mars. Prosesnya sangat teliti. Dibutuhkan teknik analisis tingkat lanjut untuk membedakan batuan bumi dan batuan luar bumi. Meskipun terdapat tantangan, achondrite memberikan wawasan penting mengenai pembentukan planet. Mereka mengungkap bagaimana panas dan tekanan membentuk tata surya awal.
Achondrite. Namanya agak sulit dipahami, tetapi definisinya cukup sederhana: ini adalah meteorit “tanpa kondrit”. Mereka bukan sekedar batuan luar angkasa acak. Mereka menceritakan kisah kekacauan, panas, dan evolusi planet. Meskipun mereka merupakan bagian yang relatif kecil dari kue meteorit, mereka sangat beragam.
Tubuh orang tua mereka tidak tetap dingin dan primitif. Mereka meleleh.
Pikirkan sejenak. Pencairan yang meluas. Itu bukan hanya hari yang hangat di luar angkasa. Energi tersebut cukup untuk menggerakkan proses geologi yang biasa kita kaitkan dengan Bumi. Batu-batu ini menunjukkan ciri-ciri batuan beku—lihat lebih dekat dan Anda akan melihat tekstur yang identik dengan batuan vulkanik terestrial. Anda akan melihat segregasi. Logam cair yang terpisah dari batuan silikat cair berpotensi membentuk inti. Kristal silikat keluar dari magma. Sebagian besar achondrite yang kita gali di Bumi berasal dari asteroid. Tapi sebagian kecil? Mereka dari Mars. Dan kelompok kecil lainnya? Dari Bulan.
Aubrite dan Keanehan Kimia
Mari kita lihat tiga kelompok asteroid yang paling banyak jumlahnya. Yang pertama: aubrite. Juga dikenal sebagai achondrite enstatit.
Mereka berasal dari tubuh induk yang terbentuk di bawah kondisi reduksi kimiawi yang tinggi. Itu cara yang bagus untuk mengatakan bahwa chemistry itu aneh. Tidak seperti Bumi, di mana kita mengharapkan oksigen mengikat segala sesuatu, benda-benda ini menyimpan elektron. Hasilnya? Unsur ada dalam senyawa yang kurang umum. Konsumsi kalsium. Di Bumi, Anda akan menemukannya dalam silikat dan karbonat. Di aubrite? Ini muncul sebagai oldhamite (CaS), sebuah sulfida. Ini adalah pengingat bahwa tata surya bukanlah sebuah monolit. Daerah yang berbeda memiliki kepribadian kimia yang berbeda.
Sejarah Kekerasan Vesta
Lalu ada asosiasi howardite-eucrite-diogenite (HED). Ketiganya tidak hanya berhubungan. Mereka bersaudara dari keluarga yang sama. Asteroid Vesta. Anggota sabuk asteroid terbesar kedua.
Menghubungkannya dengan mesosiderit (sekelompok meteorit besi berbatu) masuk akal. Saat Anda memeriksa meteorit HED, Anda tidak hanya melihat batu. Anda melihat garis waktu. Vesta memiliki sejarah yang kompleks. Itu meleleh. Ini memisahkan logam menjadi inti. Itu mengkristal. Itu mengalami metamorfisme. Batu tersebut terhempas oleh tumbukan yang mengubah batuan padat menjadi breksi—sebuah proses di mana tumbukan menghancurkan batuan dan menyatukannya kembali.
Ini adalah sejarah yang penuh kekerasan. Dan kami memiliki kuitansinya.
Kedalaman vs. Permukaan: Perpecahan Eucrite
Eucrites terbagi lagi, dan perbedaannya terletak pada lokasi dan kecepatan pendinginannya.
Akumulasi eukrit adalah penyelam yang mendalam. Mereka seperti gabbros terestrial. Mereka terbentuk di kedalaman Vesta dan mengkristal cukup lambat. Anda punya waktu. Mineral punya waktu untuk tumbuh. Untuk menetap.
Eukrit basaltik? Mereka adalah penghuni permukaan. Mirip dengan basal terestrial. Mereka terbentuk di atau dekat permukaan Vesta. Didinginkan dengan cepat. Tidak ada waktu untuk kristalisasi mendalam. Hanya pemadatan yang cepat.
Lalu ada diogenit. Sebagian besar terdiri dari mineral piroksen. Juga terbentuk di kedalaman. Namun berbeda dengan eucrites yang terakumulasi. Orang-orang Howard mengikat semuanya menjadi satu. Itu adalah breksi tumbukan. Fragmen bahan diogenit dan eukrit yang disemen. Mereka adalah puing-puing masa lalu Vesta yang penuh kekerasan.
Pembuluh Karbon Ureilit
Kelas utama ketiga dari achondrite yang diturunkan dari asteroid membawa kita ke ureilite. Ini mengandung karbon.
Bayangkan sebuah batu silikat. Terutama olivin dan piroksen. Tapi yang melewatinya adalah urat-urat gelap. Pembuluh darah ini dapat membentuk sebanyak 10 persen meteorit. Apa yang ada di dalamnya? Karbon. Grafit. Beberapa berlian. Logam nikel-besi. Sulfida.
Silikat jelas mengkristal dari magma. Bagian itu sudah diselesaikan. Tapi bagaimana mereka terbentuk? Ada perdebatan.
Pembuluh darah kaya karbon tampaknya terbentuk oleh redistribusi yang disebabkan oleh guncangan. Grafit awalnya mengkristal bersama dengan silikat. Kemudian, gelombang kejut menggerakkannya. Menariknya ke pembuluh darah. Ini bukan hanya batu statis. Ini adalah sistem dinamis yang terguncang dan disatukan kembali.
Melampaui Tiga Besar
Anda memiliki aubrite Anda. HED Anda. Ureilite Anda.
Tapi itu bukanlah keseluruhan cerita. Ada kelas kecil. Koleksi spesimen achondrite yang unik. Masing-masing mencerminkan variabilitas proses pencairan asteroid. Tidak ada dua orang tua yang berperilaku persis sama. Tidak ada dua sejarah pencairan yang identik.
Kami sedang melihat sidik jari geologi dunia yang sudah tidak ada lagi, atau sudah banyak dimodifikasi. Ilmu tentang achondrite bukan hanya tentang klasifikasi. Ini tentang
Tiga lusin meteorit telah diidentifikasi berasal dari Mars. Semuanya adalah batuan vulkanik. Semua kecuali satu termasuk dalam tiga kelas tertentu—shergettites, nakhlites, dan chassignites. Ini diberi nama jauh sebelum ada yang menduga mereka berasal dari planet lain. Secara kolektif, para ilmuwan menyebutnya SNC.
Salah satu bukti asal usul SNC di planet adalah usia mereka yang masih muda, antara 150 juta hingga 1,3 miliar tahun. Untuk mempertahankan panas yang cukup agar aktivitas vulkanik dapat berlanjut hingga 1,3 miliar tahun yang lalu, apalagi baru-baru ini, diperlukan tubuh induk sebesar planet. Karena terdapat banyak bukti geokimia yang menyatakan bahwa batuan tersebut tidak berasal dari Bumi, satu-satunya kandidat yang tersisa hanyalah Venus dan Mars, yang keduanya tampaknya pernah mengalami aktivitas vulkanik baru-baru ini.
Bukti paling meyakinkan tentang asal usul Mars berasal dari meteorit Antartika, sebuah SNC bernama EETA79001. Meteorit ini mengandung gas-gas yang terperangkap (gas mulia, nitrogen, dan karbon dioksida) yang kelimpahan relatif dan komposisi isotopnya hampir sama dengan atmosfer Mars yang diukur oleh dua pendarat Viking. Para ilmuwan percaya bahwa meteorit Mars adalah pecahan dari dekat permukaan planet yang terlempar ke luar angkasa melalui tumbukan besar dan akhirnya sampai ke Bumi. Dalam kasus EETA79001, gas atmosfer tampaknya terperangkap dalam kaca yang dihasilkan selama peristiwa guncangan hebat yang menggali batu tersebut dari Mars. Sebagai satu-satunya sampel Mars yang tersedia bagi para ilmuwan di Bumi, meteorit Mars memberikan jendela unik menuju evolusi planet yang penuh teka-teki ini.
Mencari Kehidupan Purba di ALH84001
Beberapa meteorit Mars telah mengalami perubahan air sampai tingkat tertentu, hal ini sejalan dengan bukti lain bahwa air cair hadir setidaknya secara berkala di Mars pada suatu waktu di masa lalu. Meteorit Mars yang paling unik adalah spesimen Antartika lainnya, ALH84001. Batuan ini, sebuah ortopiroksenit, memiliki usia kristalisasi sekitar 4,5 miliar tahun, yang kira-kira sama dengan usia meteorit asteroid (lihat di bawah Usia meteorit dan komponennya), namun beberapa sifat jelas mengaitkannya dengan meteorit Mars lainnya.
Sekitar 3,9 miliar tahun yang lalu, cairan berair melewatinya, mengendapkan kumpulan mineral karbonat-magnetit-sulfida. Beberapa peneliti menafsirkan kumpulan yang tidak biasa ini sebagai bukti adanya kehidupan di Mars. Mereka juga melaporkan ciri-ciri meteorit yang mereka tafsirkan sebagai fosil bakteri. Klaim-klaim ini menimbulkan banyak kontroversi, namun juga menimbulkan perdebatan penting tentang bagaimana kehidupan bisa muncul dan bagaimana kehidupan bisa dikenali meskipun tidak seperti kehidupan yang dikenal di Bumi.
Koneksi Bulan
Sejumlah meteorit bulan telah ditemukan di Antartika dan gurun panas di Bumi. Mereka mungkin tidak akan dikenali sebagai berasal dari Bulan jika bukan karena sampel bulan yang dibawa kembali oleh misi berawak Apollo dan robot Luna. Meteorit tersebut, yang kemungkinan merupakan pecahan yang terlempar dari Bulan akibat tumbukan besar, menyerupai berbagai jenis batuan yang terdapat dalam sampel bulan (misalnya basal mare, breksi regolit dataran tinggi, dan breksi lelehan tumbukan dataran tinggi), namun hampir pasti berasal dari daerah yang tidak dijadikan sampel dalam berbagai misi. Oleh karena itu, seperti meteorit Mars, mereka merupakan sumber penting informasi baru tentang pembentukan dan evolusi tubuh induknya.
Meteorit besi
Meteorit besi bukan sekadar bongkahan sampah luar angkasa. Mereka adalah sisa-sisa logam berat dari sejarah kosmik yang penuh kekerasan. Secara khusus, mereka adalah potongan logam yang lebih padat yang dipisahkan dari silikat yang kurang padat ketika tubuh induknya setidaknya meleleh sebagian.
Untuk waktu yang lama, penjelasan standarnya sederhana. Batuan ini berasal dari inti asteroid induknya. Bayangkan sebuah planetesimal yang cukup panas untuk berubah menjadi sup batu dan logam. Besi berat itu tenggelam ke tengah. Silikat yang lebih ringan mengapung ke kerak bumi. Ketika benda-benda tersebut kemudian hancur akibat tabrakan, pecahan inti tersebut akhirnya menghujani Bumi sebagai meteorit besi.
Namun gambarannya mungkin lebih rumit.
Beberapa peneliti berpendapat bahwa logam tidak selalu membentuk satu gudang besar di pusatnya. Sebaliknya, hal itu mungkin dikumpulkan secara lokal. Bayangkan sebuah struktur yang menyerupai roti kismis. Batuan silikat adalah adonannya. Potongan logam adalah kismisnya.
“Logam, bukannya membentuk satu tempat penyimpanan, mungkin lebih terkumpul secara lokal, menghasilkan struktur yang menyerupai roti kismis, dengan potongan logam sebagai ‘kismisnya’.”
Bagaimana kita mendapatkan roti kismis dan bukan roti yang berlapis-lapis? Perbedaannya terletak pada cara pemberian panas.
Jika sebuah asteroid mengalami pencairan global, perbedaan kepadatannya akan memaksa terjadinya pemisahan total. Besi yang berat tenggelam. Batuan ringan muncul. Hasilnya adalah lapisan yang berbeda. Sebuah inti. Sebuah mantel. Kerak.
Jika sebuah asteroid mengalami pelelehan akibat guncangan lokal, ceritanya akan berubah. Dampak yang sangat besar mungkin hanya akan memanaskan wilayah kecil. Cukup untuk melelehkan beberapa logam. Tidak cukup untuk meluluhkan seluruh tubuh. Logam membentuk kantong. Tidak tenggelam ke tengah karena batuan disekitarnya masih kokoh. Itu tetap ada.
Teori ini menjelaskan mengapa beberapa meteorit besi memiliki ciri-ciri kimia yang tidak sesuai dengan asal usulnya. Mereka terlihat seperti terbentuk dengan tergesa-gesa. Di saku. Di antah berantah.
Hal ini juga menimbulkan pertanyaan tentang asteroid mana yang sebenarnya menghasilkan sampel tersebut. Tidak semua orang tua memiliki kondisi yang tepat. Beberapa tetap kedinginan. Beberapa meleleh seluruhnya. Asteroid yang menghasilkan “roti kismis” terperangkap dalam jendela energi panas tertentu. Cukup untuk memobilisasi logam. Tidak cukup untuk menghapus kekacauan.
Jadi saat Anda memegang meteorit besi, Anda sedang memegang sepotong inti. Atau mungkin hanya kismis dari tengah roti yang pecah. Perbedaan ini penting untuk memahami bagaimana benda-benda awal tata surya memproses materialnya. Apakah mereka mencapai keseimbangan? Atau apakah mereka diganggu?
Kami masih memilah detailnya. Logam itu menceritakan sebuah kisah. Hanya saja, hal ini tidak selalu linier.
Meteorit besi pada dasarnya adalah bongkahan inti planet yang membeku. Mereka sebagian besar terbuat dari dua mineral besi-nikel: kamacite yang miskin nikel dan taenite yang kaya nikel. Rasio kedua mineral ini menentukan struktur internal meteorit.
Ambil heksahedrit. Mereka hampir seluruhnya merupakan kamacite. Karena sangat seragam, mereka tidak memiliki struktur internal selain fitur guncangan. Di ujung lain spektrum adalah ataxites. Ini langka dan kaya akan taenite, mengandung hingga 60 persen berat nikel. Seperti heksahedrit, mereka hampir monomineral dan karenanya tidak memiliki ciri struktural.
Di antara keduanya terletak oktahedrit. Di sini, kristal kamacite membentuk pelat yang saling bertautan dalam susunan oktahedral. Taenite mengisi kekosongan tersebut. Saat Anda memotong, memoles, dan mengetsa oktahedrit dengan asam encer, Anda akan melihat pola Widmanstätten. Kisi geometris ini membuktikan meteorit terbentuk pada tekanan rendah. Ini cocok dengan kondisi yang diharapkan di dalam benda seukuran asteroid.
Klasifikasi Kimia Atas Struktur
Kami biasa mengklasifikasikan meteorit besi berdasarkan kandungan nikel dan pola Widmanstätten. Metode tersebut sebagian besar sudah ketinggalan zaman. Sekarang, para ilmuwan menggunakan klasifikasi kimia berdasarkan kadar galium, germanium, dan nikel.
Grup yang paling umum memiliki nama yang membosankan: IAB, IIAB, IIIAB, IVA, dan IVB. Ada banyak kelas yang lebih kecil dan spesimen unik juga. Asumsi yang berlaku adalah sebagian besar besi berasal dari inti asteroid. Variasi dalam suatu kelas mencerminkan perubahan kondisi selama pemadatan inti.
Kelimpahan Gallium dan Germanium dalam logam cair tidak banyak berubah selama kristalisasi. Mereka peka terhadap lingkungan tempat induk asteroid terbentuk. Tingkat galium dan germanium yang serupa menunjukkan asal usul yang sama. Mungkin mereka berasal dari batu yang sama. Atau mungkin tubuh induknya terbentuk pada waktu dan tempat yang sama.
Nikel menceritakan kisah yang berbeda. Ini terkonsentrasi di bagian logam yang meleleh lebih lama. Hal ini menjadikan kadar nikel sebagai alat yang berguna untuk menentukan urutan kristalisasi dalam suatu kelas.
Kadar galium dan germanium yang serupa menunjukkan asal usul yang sama. Mungkin mereka berasal dari batu yang sama. Atau mungkin tubuh induknya terbentuk pada waktu dan tempat yang sama.
Asal Usul yang Aneh
Tidak semuanya cocok dengan model pembentukan inti. Meteorit besi IAB, IIICD, dan IIE menunjukkan ciri geokimia yang berbeda dari kelas lainnya. Asal usul mereka tidak jelas. Beberapa peneliti percaya bahwa proses dampak lah yang menciptakan hal tersebut.
Meteorit besi berbatu
Pallasite: Jendela ke Inti Asteroid
Besi berbatu adalah benda aneh di dunia meteorit. Kira-kira setengah silikat, setengah logam besi-nikel. Mereka terpecah menjadi dua kubu: pallasit dan mesosiderit.
Pallasites adalah tempat yang menjadi cantik. Anda mendapatkan jaringan logam mengkilap dengan kristal olivin hijau tertanam di dalamnya. Anggap saja sebagai pengaturan perhiasan kosmik. Butiran olivin biasanya lebarnya sekitar setengah sentimeter. Namun, perhatikan lebih dekat logamnya. Anda akan melihat pola Widmanstätten. Garis-garis geometris tersebut hanya terbentuk ketika logam mendingin dengan sangat lambat selama jutaan tahun.
Bagaimana hal ini terbentuk? Mereka tidak bertabrakan secara acak. Mereka tumbuh di perbatasan antara logam cair dan batuan cair. Bayangkan sebuah asteroid yang berdiferensiasi. Besi-nikel yang berat tenggelam hingga ke intinya. Silikat yang lebih ringan melayang membentuk mantel. Pallasites mewakili antarmuka yang tepat. Mereka adalah lapisan batas antara inti dan mantel.
Beberapa ilmuwan mengira mereka berasal dari inti terluar asteroid. Yang lain berpendapat bahwa itu mungkin bongkahan logam besar yang terkumpul di mantel, dikelilingi oleh silikat. Bagaimanapun, mereka jarang terjadi. Dan cantik.
Mesosiderit dan Koneksi HED
Lalu ada mesosiderit. Ini lebih berantakan. Itu adalah breksi tumbukan. Artinya, mereka adalah pecahan batu yang disatukan melalui tumbukan besar.
Mereka terkait erat dengan HED—trio achondrite yang diberi nama berdasarkan tiga asteroid: howardites, eucrites, dan diogenites. Mesosiderit berbagi DNA dengan howardit. Mereka mengandung fragmen eukrit dan diogenit. Tapi mereka punya sesuatu yang ekstra. Banyak logam besi-nikel yang tersebar.
Dari mana asal logam itu? Kami tidak tahu pasti. Teori utama adalah kekerasan sederhana. Sebuah tubuh dengan inti yang terdiferensiasi bertabrakan dengan tubuh induk mesosiderit. Intinya hancur. Logam bercampur dengan pecahan silikat. Itu adalah peristiwa yang sangat dahsyat. Hasilnya adalah sebuah batu yang menceritakan kisah kehancuran dan percampuran.
Menghubungkan Batuan ke Asteroid Rumahnya
Anda mungkin bertanya bagaimana kita tahu dari asteroid mana batu-batu ini berasal. Ini bukanlah sihir. Kimia dan fisika bekerja sama.
Hubungan antara meteorit dan asteroid bergantung pada pencocokan tanda spektral. Saat kita melihat asteroid melalui teleskop, kita melihat cahaya terpantul di permukaannya. Cahaya itu memiliki pola tertentu berdasarkan mineral yang ada. Saat kami menganalisis meteorit di laboratorium, kami melihat sidik jari spektral yang sama persis.
Tautan ini tidak selalu langsung. Terkadang asteroid telah berubah sejak terakhir kali ia melepaskan sebagiannya. Pelapukan luar angkasa mengubah permukaan. Namun kecocokannya cukup kuat untuk sebagian besar kasus. Kita bisa melacak Howardite kembali ke Vesta. Kita dapat menghubungkan achondrite tertentu dengan keluarga asteroid tertentu.
Asosiasi ini penting. Ini mengubah batu acak di tangan Anda menjadi sampel dari dunia lain. Kita bisa memetakan geologi asteroid tanpa pernah mendarat di sana. Kita hanya perlu menemukan potongan-potongan yang terjatuh di sepanjang jalan.
Pencarian berlanjut. Teleskop baru menemukan lebih banyak asteroid. Meteorit baru jatuh ke bumi. Masing-masing mengencangkan tautannya. Kami sedang membuat peta elemen penyusun tata surya. Dan kami baru saja memulai.
Ketidakcocokan Permukaan: Mengapa Asteroid Terlihat Berbeda dengan Meteoritnya
Logikanya tampaknya mudah. Jika meteorit berasal dari titik tertentu di sabuk asteroid, maka benda induk tersebut harus memiliki jejak kimia dan mineralogi yang sama dengan batuan yang kita temukan di Bumi. Secara teori, kita hanya bisa melihat cahaya yang dipantulkan asteroid—albedo dan spektrum reflektansinya—untuk mengidentifikasi sumbernya secara langsung.
Kenyataannya lebih berantakan.
Sejumlah proses alam bersekongkol untuk membuat pencocokan asteroid dengan kelompok meteorit jauh lebih sulit dari yang diperkirakan siapa pun.
S-Class dan C-Class: Dua Grup Utama
Kebanyakan asteroid terbagi dalam dua kategori besar, meskipun tidak ada dua spektrum yang identik.
Asteroid kelas S, seperti Gaspra dan Ida (diamati oleh pesawat ruang angkasa Galileo) atau Eros (dikunjungi oleh NEAR Shoemaker), memiliki albedo sedang. Permukaannya mengandung campuran olivin, piroksen, dan besi metalik. Ini adalah mineral yang sama yang ditemukan di kondrit biasa. Masalahnya? Mineral-mineral ini juga muncul pada jenis meteorit lain, menjadikannya pengidentifikasi unik yang buruk.
Asteroid kelas C, seperti Mathilde (juga dikunjungi oleh NEAR Shoemaker), memiliki albedo rendah. Spektrumnya tidak memiliki ciri, menunjukkan adanya bahan yang menyerap cahaya. Setidaknya setengahnya menunjukkan tanda-tanda silikat hidro yang mengandung besi. Hal ini menjadikan mereka sumber yang masuk akal untuk kondrit berkarbon tertentu tetapi kemungkinan bukan merupakan kandidat untuk kondrit biasa. Albedo yang rendah dan keberadaan mineral yang mengandung air tidak sesuai dengan profil logam kondrit biasa yang kering.
Puzzle Kelas S
Ketika para ilmuwan memperbesar asteroid kelas S, kecocokan dengan kondrit biasa menjadi berantakan.
Mineraloginya sangat bervariasi, khususnya rasio olivin dan piroksen. Hal ini menyebabkan pembagiannya menjadi tujuh subkelas. Subkelas S(IV) tampaknya paling cocok.
Hipotesis ini mendapat dorongan dari misi NEAR Shoemaker. Spektrometer sinar-X mengukur komposisi unsur Eros, sebuah asteroid S(IV). Kecuali kandungan belerang yang sangat rendah, komposisi permukaan Eros selaras sempurna dengan kondrit biasa.
Tapi inilah hasil tangkapannya. Spektrum permukaan asteroid kelas S tidak cocok dengan spektrum kondrit biasa. Ada perbedaan mencolok antara apa yang dilihat instrumen dalam cahaya dan seperti apa sampel batuan yang seharusnya.
Pelapukan Luar Angkasa Memecahkan Misteri
Kesenjangan antara teori dan observasi baru ditutup pada tahun 2010.
Pesawat luar angkasa Jepang Hayabusa kembali ke Bumi dari asteroid S(IV) Itokawa. Ini membawa kembali lebih dari 1.500 partikel debu. Hasilnya pasti. Partikel-partikel tersebut memiliki permukaan yang tampak seperti asteroid kelas S pada umumnya. Tapi di dalam? Komposisinya identik dengan kondrit biasa.
Permukaannya telah diubah.
Perubahan ini dikenal sebagai pelapukan ruang. Ini adalah istilah kolektif untuk proses yang mengubah sifat kimia dan fisik benda tanpa udara seiring waktu.
Apa yang mendorong terjadinya pelapukan ini?
- Dampak dari meteorit dan mikrometeorit.
- Tabrakan partikel angin matahari yang energik.
- Paparan radiasi matahari dan sinar kosmik galaksi.
Gaya-gaya ini bekerja pada Merkurius, Bulan, satelit planet, komet, dan asteroid. Anda dapat melihat efeknya dengan membandingkan permukaan yang lebih muda di sekitar kawah dengan permukaan yang lebih tua. NEAR Shoemaker melihat ini di Eros. Galileo melihatnya pada Gaspra dan Ida.
Asosiasi Lainnya
Pelapukan luar angkasa tidak hanya membingungkan tautan kelas S. Kemungkinan besar hal ini memengaruhi spektrum sumber asteroid untuk semua kelompok meteorit. Meskipun demikian, para ilmuwan telah membangun asosiasi yang meyakinkan bagi orang lain.
Kelompok kondrit berkarbon CV dan CO diduga berasal dari asteroid kelas K.
Vesta, sebuah asteroid menonjol di sabuk utama, adalah sumber tautan howardite-eucrite-diogenite. Pengukuran spektral juga menunjukkan Vesta sebagai sumber mesosiderit.
Untuk meteorit besi, kemungkinan besar benda induknya adalah asteroid kelas M. Namun, kondrit enstatit dan mesosiderit juga telah dikaitkan dengan kelas ini.
Terakhir, pallasites mungkin berasal dari asteroid kelas A.
Ada hubungan antara langit dan tanah. Itu hanya tersembunyi di bawah lapisan puing-puing statis dan dampak kosmik.
Jam di tata surya mulai berdetak sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Ketika planet dan asteroid pertama kali bergabung, mereka disemai dengan isotop radioaktif. Atom-atom yang tidak stabil ini meluruh dengan kecepatan yang spesifik dan dapat diprediksi. Kami mengukur laju tersebut berdasarkan waktu paruh—waktu yang dibutuhkan separuh sampel untuk terurai.
Beberapa dari radionuklida ini hidup lebih lama dari matahari kita. Kami menyebutnya radionuklida berumur panjang. Mereka masih di sini. Anda dapat menemukannya di meteorit dan jauh di dalam kerak bumi. Para ilmuwan menggunakannya untuk menentukan usia batuan karena umur panjangnya memberikan dasar yang stabil untuk mengukur waktu dalam.
Tapi bagaimana Anda sebenarnya menentukan angka?
Metode Isochron Dijelaskan
Kebanyakan ahli geokronologi mengandalkan metode isochron. Ini adalah teknik grafis yang menghilangkan banyak dugaan. Mari kita lihat sistem rubidium-strontium sebagai model kerja.
Ini sangat mudah.
Rubidium-87 adalah induknya. Strontium-87 adalah putri stabil. Waktu paruh Rubidium-87 sangat besar: 48,8 miliar tahun. Strontium juga memiliki saudara kandung yang stabil, seperti Strontium-86. Isotop itu tidak berubah. Ini bertindak sebagai titik referensi.
Ketika sebuah batu mengkristal, setiap mineral di dalamnya dimulai dengan rasio Strontium-87 hingga Strontium-86 yang sama. Namun rasio Rubidium-87 terhadap Strontium-86 bervariasi dari satu mineral ke mineral lainnya. Beberapa mengambil lebih banyak rubidium. Beberapa mengabaikannya.
Seiring berjalannya waktu, Rubidium-87 meluruh menjadi Strontium-87. Rasionya bergeser. Mereka berpindah lebih cepat pada mineral yang awalnya memiliki banyak rubidium.
Jika Anda memplot rasio Strontium-87/Strontium-86 saat ini terhadap rasio Rubidium-87/Strontium-86 untuk berbagai mineral dalam batuan yang sama, titik datanya akan sejajar. Mereka membentuk garis lurus.
Garis itu adalah isochron.
Kemiringan garis tersebut menunjukkan umurnya. Kemiringan lebih curam? Batuan yang lebih tua. Perpotongan di mana garis menyentuh sumbu (di mana rubidium adalah nol) memberi Anda rasio strontium awal pada saat pembentukan.
Isochron Internal vs. Batuan Utuh
Saat Anda menggunakan mineral dari satu batuan, itu adalah isokron internal. Anda juga dapat meningkatkannya. Ambil beberapa batuan yang terbentuk pada waktu dan tempat yang sama tetapi memiliki komposisi kimia awal yang berbeda. Plot itu. Anda mendapatkan isochron batuan utuh.
Itu elegan. Ini kuat. Ini juga ambigu.
Sebuah isochron memberi tanggal suatu saat. Tapi momen yang mana?
Apakah tanggal mineral tersebut pertama kali terbentuk? Atau apakah ia berasal dari masa ketika batuan tersebut kemudian dipanaskan, sehingga menyebabkan isotop strontium bercampur dan terhomogenisasi kembali? Panas mengatur ulang jam. Tanpa bukti geologis lainnya, Anda tidak selalu dapat mengetahui peristiwa mana yang ditangkap oleh isochron.
Jika titik data tidak membentuk garis lurus, maka sistem rusak. Itu sudah diganggu. Pada meteorit, hal ini biasanya disebabkan oleh guncangan. Dampak yang sangat besar mengguncang batuan tersebut, mengacak isotopnya. Datanya tersebar. Jam berhenti bekerja.
Hantu Isotop Berumur Pendek
Isotop berumur panjang memberi kita tanggal absolut. Yang berumur pendek lebih rumit.
Banyak radionuklida berumur pendek yang mempunyai waktu paruh hanya beberapa juta tahun. Mereka membusuk ribuan tahun yang lalu. Anda tidak dapat lagi mengukurnya secara langsung. Mereka adalah hantu.
Namun jejak kimianya tetap ada. Para ilmuwan dapat menyimpulkan kelimpahan aslinya dengan menggunakan metode isokron pada produk turunannya. Dengan membandingkan kelimpahan asli meteorit yang berbeda, peneliti dapat menentukan usia relatif. Benda manakah yang pertama kali terbentuk? Yang mana yang datang kemudian?
Jika Anda memiliki tanggal absolut dari isotop berumur panjang untuk satu objek, Anda dapat mengkalibrasi garis waktu relatif untuk objek lainnya. Anda mengubah “lebih tua dari” menjadi “X juta tahun”.
Hal ini telah menjadi fokus penelitian modern yang intensif. Itu sulit. Mengapa? Karena radionuklida berumur pendek berperilaku kimia dengan cara yang sangat berbeda. Mereka tidak mengikuti aturan yang sama seperti isotop berumur panjang atau satu sama lain. Menyelaraskan garis waktu adalah sebuah teka-teki dengan bagian-bagian yang hilang.
Namun, gambarannya sangat jelas mengingat adanya kendala.
Inklusi Tahan Api dan Waktu Chondrule
Benda tertua yang kita miliki adalah inklusi tahan api. Mereka ditemukan di meteorit. Usia mereka diperkirakan sekitar 4,567 juta tahun. Ini adalah padatan pertama yang mengembun dari nebula surya.
Mereka juga mengandung jejak radionuklida berumur pendek tertinggi. Itu masuk akal. Mereka terbentuk ketika tata surya masih termuda dan paling radioaktif.
Chondrules berikutnya. Namun usia absolut mereka tidak jelas. Kami tidak memiliki angka pastinya.
Kita mengetahui hal ini: kondrula pada kondrit biasa dan berkarbon menunjukkan jejak Aluminium-26. Hal ini menunjukkan bahwa mereka terbentuk pada jendela yang diperluas. Jendelanya terbuka 1 juta tahun setelah inklusi refraktori. Itu membentang hingga 3 juta tahun. Beberapa penafsiran memperkirakan usianya mencapai 10 juta tahun.
Ada perdebatan di sini.
Apakah kita mengukur kapan chondrules meleleh dan mengeras? Atau apakah kita mengukur kapan peristiwa pemanasan kemudian mengatur ulang jam isotop di chondrule yang sudah terbentuk? Tanggal-tanggal selanjutnya patut dicurigai. Mereka mungkin mencerminkan metamorfisme termal, bukan pembentukan awal.
Metamorfisme ini berakhir pada waktu yang berbeda-beda tergantung pada jenis kondritnya. Pada kondrit biasa, ia berhenti antara 5 dan 55 juta tahun setelah inklusi terbentuk. Pada kondrit enstatit, aktivitas tersebut berhenti antara 9 dan 34 juta tahun kemudian.
Mengapa ada perbedaan?
Itu tergantung pada fisika dan geometri. Tubuh induk yang lebih besar mendingin lebih lambat. Mereka menahan panas lebih lama. Begitu juga dengan wilayah yang lebih dalam di dalam badan-badan tersebut. Rentang usia bukan hanya soal waktu. Ini tentang kedalaman dan massa. Meteorit yang kita pegang adalah pecahan mesin pendingin kompleks yang membutuhkan waktu puluhan juta tahun untuk mati.
Kami punya tanggalnya. Kami punya metodenya. Namun urutan pasti pencairan dan pendinginan batu-batu kuno yang gelap itu masih menyimpan beberapa rahasianya.
Mengatur Waktu Batuan Pertama
Jam untuk kondrit biasa dan enstatit tidak jelas. Kami tidak mengetahui tanggal pasti lahir mereka. Namun akhir dari metamorfisme mereka menetapkan batasan yang sulit. Mereka terbentuk tidak lebih dari lima juta tahun setelah inklusi refraktori muncul. Kondrit enstatit kemungkinan besar hanya menunggu dua juta tahun.
Kondrit berkarbon adalah misteri yang lebih tua lagi. Air mengubah mineral mereka. Perubahan itu terjadi dengan cepat. Bukti menunjukkan mereka terbentuk dalam waktu tiga hingga tujuh juta tahun setelah inklusi tersebut. Itu mungkin terjadi kurang dari satu juta tahun.
Achondrite menceritakan kisah yang berbeda. Magma mereka mengkristal antara 4,558 miliar dan 4,399 miliar tahun yang lalu. Vesta adalah yang paling aneh di sini. Tubuh induknya mulai mencair pada 4,565 miliar tahun. Itu lebih awal dari kebanyakan orang.
Meteorit besi dan besi berbatu mengkristal 10 hingga 20 juta tahun setelah inklusi terbentuk. Namun diferensiasi logam-silikat terjadi dalam waktu kurang dari 1,5 juta tahun.
Kecepatan adalah intinya. Banyak asteroid meleleh, berdiferensiasi, dan memadat hampir seketika.
Mengapa kecepatan ini penting? Ini mengubah cara kita memandang tata surya awal. Planet tidak tumbuh perlahan dari debu. Mereka bereaksi. Panas tersedia segera. Diferensiasi bukanlah sebuah perjalanan yang lambat. Hal ini merupakan respon cepat terhadap kondisi lokal. Garis waktu memaksa kita untuk memikirkan kembali tingkat pertambahan. Batuan pertama tidak menunggu. Mereka memproses material dengan kapasitas maksimum.
Perjalanan dari sabuk asteroid ke atmosfer kita tidaklah instan. Mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan sebuah batu untuk melakukan perjalanan tersebut membantu para ilmuwan mengidentifikasi mekanisme yang bertanggung jawab dalam mengantarkan sampah luar angkasa ke Bumi. Kami tidak dapat mengukur waktu perjalanan ini secara langsung. Namun, kita dapat menyimpulkannya dengan menggunakan usia paparan sinar kosmik. Metrik ini memberi tahu kita berapa lama meteorit bertahan sebagai benda kecil—lebarnya kurang dari beberapa meter—mengambang di ruang angkasa atau di dekat permukaan benda induk yang lebih besar.
Fisika Pengeboman Kosmik
Sinar kosmik galaksi berenergi tinggi, sebagian besar proton, menembus material meteoroid hingga kedalaman beberapa meter. Jika meteoroid lebih kecil dari kisaran tersebut, ia akan terkena radiasi seluruhnya. Proton-proton ini menabrak inti atom, melumpuhkan proton dan neutron lainnya. Proses ini, yang disebut spalasi, menciptakan banyak spesies isotop langka. Unsur stabil dan radioaktif dihasilkan.
Konsentrasi isotop radioaktif memantau laju pemboman, sementara spesies stabil seperti neon-21 mengukur total waktu sejak paparan dimulai.
Isotop spesifik mencakup gas mulia yang stabil: helium-3, neon-21, argon-38, dan kripton-83. Isotop radioaktif dengan waktu paruh yang bervariasi juga terbentuk. Ini termasuk berilium-10 (1,6 juta tahun), aluminium-26 (730,000 tahun), klorin-36 (300,000 tahun), kalsium-41 (100,000 tahun), mangan-53 (3,7 juta tahun), dan kripton-81 (210,000 tahun).
Isotop stabil terakumulasi seiring waktu. Neon-21, misalnya, mengukur total durasi sejak meteoroid tersebut tergali akibat tumbukan. Sebelum tumbukan itu, benda tersebut terlindung di dalam benda yang lebih besar.
Distribusi Usia Berdasarkan Jenis Meteorit
Kebanyakan meteorit memiliki usia paparan melebihi satu juta tahun. Distribusinya sangat bervariasi menurut jenisnya. Untuk meteorit kondritik, jumlahnya menurun dengan cepat seiring bertambahnya usia. Kebanyakan kondrit biasa berumur kurang dari 50 juta tahun. Kondrit berkarbon cenderung lebih muda, seringkali kurang dari 20 juta tahun. Achondrites berkelompok antara 20 dan 30 juta tahun.
Meteorit besi menceritakan kisah yang berbeda. Usia paparan mereka mencakup rentang yang lebih luas, hingga dua miliar tahun. Puncak distribusi ini kemungkinan besar mencerminkan peristiwa berdampak besar yang mengganggu induknya.
Dinamika Orbital dan Seumur Hidup Tabrakan
Rentang usia ini mengungkapkan evolusi dinamis orbit meteoroid dan masa tumbukannya. Hampir tidak ada meteorit dengan usia paparan di bawah satu juta tahun. Hal ini menunjukkan bahwa orbit tidak akan melintasi Bumi dalam waktu kurang dari satu juta tahun.
Simulasi komputer mendukung garis waktu ini. Mereka juga memperkirakan masa hidup orbit akan menurun lebih cepat dibandingkan usia paparan sinar kosmik. Perbedaan ini memunculkan teori baru. Meteorit kemungkinan menghabiskan banyak waktu saat benda-benda kecil bermigrasi di dalam sabuk asteroid. Mereka menunggu sampai orbitnya berpotongan dengan resonansi.
Resonansi adalah wilayah di mana planet, khususnya Yupiter, menimbulkan gangguan gravitasi yang kuat. Kekuatan-kekuatan ini mendorong meteoroid ke dalam lintasan melintasi Bumi.
Jatuhnya meteorit berbatu yang lebih tua sejalan dengan perkiraan tabrakan. Setengah dari populasi tertentu akan musnah akibat tabrakan dalam waktu 5 hingga 10 juta tahun. Batas atas sebagian besar meteorit berbatu adalah 50 juta tahun. Meteorit besi bertahan lebih lama. Kekuatannya yang lebih besar memungkinkan mereka bertahan di luar angkasa selama miliaran tahun. Mekanisme yang mengeluarkan batuan ini tetap menjadi bidang studi utama dalam memahami bagaimana tata surya mengirimkan material ke planet kita.
Radionuklida Berumur Pendek dan Nebula Matahari
Kita tahu bahwa bintang lahir ketika kantong padat gas antarbintang runtuh karena gravitasinya sendiri. Nebula matahari kemungkinan besar mengikuti jalur yang sama. Meteorit memberikan bukti fisik, mengandung material yang diawetkan dari sebelum dan selama keruntuhan tersebut. Tapi inilah bagian yang lengket. Kita masih belum tahu apa yang memicu keruntuhan di sudut spesifik galaksi kita.
Ini bisa jadi merupakan fluktuasi kepadatan yang acak. Atau sesuatu yang lebih spesifik.
Bukti-bukti menunjukkan hal terakhir. Meteorit, terutama inklusi refraktorinya, mengandung radionuklida berumur pendek. Isotop-isotop ini ada ketika tata surya terbentuk, tidak ditambahkan kemudian oleh sinar kosmik. Bukti yang paling memberatkan adalah kalsium-41. Waktu paruhnya kira-kira 100.000 tahun. Untuk mendeteksinya sekarang, ia harus dimasukkan ke dalam inklusi ini dalam beberapa waktu paruh setelah penciptaannya. Kurang dari satu juta tahun. Itu adalah sebuah 眨眼 dalam istilah astronomi.
Radionuklida berumur pendek lainnya mempunyai waktu paruh yang lebih panjang, sehingga kurang mendesak. Namun rasionya penting. Para ilmuwan membandingkan kelimpahan alam ini dengan apa yang kita harapkan dari sumber-sumber bintang.
Pemicu dari Bintang Sekarat
Dua kandidat utama mendominasi pencarian sumber radionuklida tersebut. Pertama, supernova. Bintang masif yang meledak di akhir masa hidupnya. Kedua, bintang cabang raksasa asimtotik (AGB). Bintang-bintang yang sekarat ini juga mengeluarkan angin besar yang bergerak cepat dan kaya akan isotop yang kita lihat pada meteorit.
Simulasi komputer mendukung teori ini. Ketika supernova atau angin AGB menghantam awan molekuler yang belum siap runtuh dengan sendirinya, gas tersebut akan terkompresi. Awan menjadi tidak stabil secara gravitasi. Itu runtuh. Dan yang terpenting, material angin—yang mengandung radionuklida—tercampur ke dalam pembentukan awan.
Dalam skenario ini, radionuklida dalam meteorit bertindak sebagai sidik jari. Mereka menelusuri angin bintang spesifik yang mengawali pembentukan Matahari dan planet-planet.
Ada alternatif lain, meski kurang meyakinkan. Beberapa model menunjukkan bahwa Matahari awal yang aktif menghasilkan radionuklida ini melalui radiasi intens di dalam nebula matahari. Ia kesulitan menjelaskan kelimpahan absolut dan relatif yang kita temukan. Tidak ada model yang sempurna. Namun teori angin bintang mempunyai keunggulan.
Sejarah Termal Sabuk Asteroid
Ketika keruntuhan dimulai, padatan pertama yang muncul adalah inklusi tahan api. Mereka terbentuk dalam peristiwa pemanasan yang singkat dan hebat sekitar 4,567 miliar tahun yang lalu. Waktu ini selaras dengan gradien suhu awal tata surya. Merkuri bersifat kering dan berbatu. Jupiter kaya akan gas dan dingin. Sistem bagian dalam terasa panas. Sistem luarnya dingin. Model astrofisika memprediksi hal ini, meskipun angka pastinya berbeda-beda.
Salah satu gagasan mengenai inklusi tersebut adalah bahwa inklusi tersebut terbentuk dalam arus konveksi di tepi bagian terpanas nebula bagian dalam.
Sabuk asteroid menceritakan kisah yang berbeda. Itu adalah tempat yang tenang. Materi presolar bertahan di sana. Mineral yang mengandung air ada. Unsur-unsur yang mudah menguap berlimpah dalam kondrit. Hal ini menentang pemanasan yang meluas di wilayah tersebut. Ini cocok dengan model astrofisika zona luar yang sejuk saat ini.
Tapi keadaannya tidak sepenuhnya sepi. Chondrules muncul di sebagian besar meteorit kondritik, kecuali kondrit CI. Hal ini membuktikan adanya lonjakan suhu yang bersifat lokal dan bersifat sementara. Saat-saat singkat ketika cuaca sangat panas di lingkungan yang dingin.
Mengapa Chondrules Penting
Jika chondrules jarang ditemukan, kami mungkin akan mengabaikannya. Tapi ternyata tidak. Mereka merupakan sebagian besar kondrit biasa—meteorit paling umum yang jatuh ke Bumi. Mereka juga merupakan bagian utama dari kondrit lainnya. Massa ini menunjukkan bahwa pembentukan chondrule merupakan pusat evolusi awal tata surya.
Sekalipun induk meteorit ini terbentuk di zona terbatas sabuk asteroid, zona tersebut masih mewakili sekitar 10 persen dari total sabuk. Dan kemungkinan besar, asteroid-asteroid pembawa chondrule lainnya terbentuk lebih jauh, meskipun saat ini mereka berada di sabuk bagian dalam.
Jadi bagaimana mereka terbentuk? Pelepasan listrik. Gelombang kejut. Tabrakan antar asteroid cair. Arus keluar dari Matahari muda. Daftarnya panjang. Belum ada satupun yang diterima secara umum.
Kuncinya mungkin adalah waktu. Usia chondrules dapat membedakan teori-teori ini. Jika mereka terbentuk dalam rentang waktu 1 hingga 10 juta tahun setelah inklusi, beberapa model akan rusak. Namun jika usia mereka yang diukur mencerminkan saat mereka dipanaskan atau diubah di dalam tubuh induknya, maka masalahnya akan hilang.
Rekornya masih ditulis. Radionuklida memberi kita tanggal mulainya. Chondrules memberi kita bagian tengah yang berantakan dan rumit. Apa yang terjadi selanjutnya sebagian masih tertutup debu berusia 4,5 miliar tahun.
Misteri Pemanasan Asteroid
Asteroid tidak muncul begitu saja. Mereka mulai terbentuk mungkin satu juta tahun setelah material padat pertama terkondensasi di nebula surya. Dalam waktu lima hingga sepuluh juta tahun, mereka sudah cukup panas untuk mencair. Beberapa mengalami perubahan air. Yang lain melihat aktivitas vulkanik berlangsung hingga 170 juta tahun. Kami masih belum tahu persis apa yang menyebabkan panas ini.
Teori utama menunjuk pada isotop radioaktif berumur pendek seperti aluminium-26 dan besi-60. Ini membusuk dengan cepat, melepaskan panas yang hebat. Tapi itu bukan hanya radioaktivitas. Arus listrik yang disebabkan oleh angin matahari awal kemungkinan besar berperan. Energi potensial gravitasi yang dilepaskan selama akresi menambah lebih banyak panas. Perpaduan pastinya masih menjadi misteri.
Agregasi Planet yang Cepat
Hal ini tidak hanya terjadi di sabuk asteroid. Benda-benda seukuran asteroid terbentuk di mana-mana. Mereka mulai berkumpul menjadi potongan-potongan yang lebih besar. Proses ini akhirnya membangun planet bagian dalam yang berbatu. Itu terjadi dengan cepat.
Bulan kemungkinan besar terbentuk ketika benda seukuran Mars menabrak Bumi yang sedang tumbuh. Batuan Bulan tertua berumur sekitar 4,44 miliar tahun. Bukti menunjukkan Bulan sebenarnya terbentuk dalam waktu 30 juta tahun setelah benda padat pertama kali muncul. Mars terbentuk lebih cepat. Bahan meteorit tertuanya berumur 4,5 miliar tahun, namun planet itu sendiri memadat sekitar 13 juta tahun setelah bahan padat awal tersebut.
Dalam waktu 30 juta tahun, partikel-partikel kecil telah menjadi planet berbatu.
Massa Hilang di Sabuk Asteroid
Agar asteroid dapat terbentuk dan berevolusi dalam jangka waktu sesingkat itu, kepadatan materi aslinya pastilah tinggi. Kemungkinannya mirip dengan kepadatan di wilayah planet raksasa. Saat ini, sabuk asteroid hanya memiliki sedikit massa. Mungkin hanya sepersepuluh ribu materi aslinya yang tersisa.
Sesuatu menghapus hampir semuanya. Apa yang membersihkan puing-puing tersebut?
Sapuan Gravitasi Yupiter
Pelakunya yang paling mungkin adalah Jupiter. Terbentuknya planet-planet raksasa, khususnya Yupiter, dengan cepat menghilangkan sebagian besar materi dari kawasan ini. Meteorit menunjukkan catatan mineralogi dan kimia yang tidak sesuai dengan keberadaan planet seukuran Bulan. Artinya Jupiter terbentuk dengan cepat. Ia tumbuh sebelum asteroid bisa menjadi planet yang utuh.
Sebelum Jupiter mencapai massanya saat ini, asteroid bergerak dalam orbit yang hampir melingkar. Kemudian, saat Jupiter dan Saturnus selesai terbentuk, pergeseran distribusi massa mengirimkan gelombang resonansi gravitasi melalui sabuk tersebut. Gelombang ini meningkatkan eksentrisitas dan kemiringan orbit asteroid ke nilai moderat yang kita lihat saat ini.
Mengingat usia asteroid dan batasan ukurannya saat ini, proto-Jupiter pasti sudah mulai menangkap hidrogen dan helium dalam jumlah besar dari nebula matahari dalam waktu sekitar satu juta tahun setelah pembentukan tata surya. Pertumbuhan pesat ini memerlukan mekanisme pembentukan yang lebih kompleks dibandingkan dengan planet berbatu. Itu bukan hanya pertambahan. Itu adalah sesuatu yang lebih dinamis.
Meteorit sebagai Probe
Skenario evolusi awal tata surya ini mungkin salah dalam beberapa detailnya. Mungkin banyak. Tanpa sampel asteroid dan material primitif yang disediakan oleh meteorit, kita tidak akan memiliki dasar observasi untuk model ini. Meteorit secara efektif adalah “pesawat luar angkasa orang miskin”. Hingga misi pesawat ruang angkasa membawa kembali beragam sampel asteroid dan komet, meteorit akan tetap menjadi sumber data paling tepat untuk memahami bagaimana tata surya berevolusi.
Ceritanya belum selesai. Sampel baru akan menulis ulang timeline. Kesenjangan dalam pengetahuan kita sama pentingnya dengan fakta yang kita miliki.
