Para astronom yang mempelajari bintang muda HD 100453 baru-baru ini membuat penemuan yang sangat signifikan: isotop langka dari metanol. Molekul ini, yang memiliki hubungan erat dengan asal-usul kehidupan, ditemukan mengambang di gas hangat di sekitar bintang tersebut, di mana planet-planet baru sedang terbentuk.

Pemahaman yang lebih mendalam tentang komposisi organik di sekeliling bintang ini memberikan gambaran yang belum pernah ada sebelumnya mengenai inventaris organik yang tersedia untuk membangun komet dan, pada akhirnya, menyebarkan kimia yang ramah kehidupan ke dunia-dunia yang baru lahir.

HD 100453 terletak sekitar 330 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi selatan Centaurus. Dengan berat sekitar satu setengah kali berat Matahari, bintang ini masih tergolong muda, berusia sekitar satu juta tahun – sebuah masa kanak-kanak dalam skala kosmik – dan masih terbungkus dalam cakram debu yang luas.

Cakram ini berfungsi sebagai laboratorium alami. Kimia yang ada saat ini memberikan petunjuk tentang bahan-bahan yang akan diwarisi planet-planet, bulan, dan komet di masa depan.

Pentingnya Isotop Ini

Dalam dunia kimia, istilah “isotop” merujuk pada versi sebuah molekul yang atom-atomnya memiliki jumlah neutron yang lebih banyak atau lebih sedikit. Dalam kasus metanol ini, tim peneliti berhasil mendeteksi varian-varian yang antara sepuluh hingga seratus kali lebih langka dibandingkan bentuk biasa. Penemuan varian-varian yang sulit dijangkau ini memerlukan pengamatan tajam dari Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) yang berlokasi di Chili.

Alice Booth, penulis utama penelitian ini dan seorang astrofisikawan di Pusat Astrofisika | Harvard & Smithsonian, menyatakan, “Menemukan isotop-isotop metanol ini memberikan wawasan penting tentang sejarah bahan-bahan yang diperlukan untuk membangun kehidupan di Bumi.”

Karen isotop berfungsi sebagai sidik jari kimia, rasio mereka memberikan informasi kepada para ilmuwan tentang kondisi – suhu, radiasi, kandungan es – yang berlaku saat molekul tersebut terbentuk.

Peran Suhu

Pencarian sebelumnya telah menemukan metanol biasa di cakram di sekitar bintang-bintang dengan massa lebih rendah, seperti Matahari kita, namun hanya secara tidak langsung. Metanol terjebak dalam butiran es, tidak terlihat oleh teleskop yang disetel untuk mendeteksi gas.

HD 100453 mengubah permainan. Massa bintang yang lebih besar ini menghangatkan cakram di sekelilingnya, mendorong “garis salju” untuk metanol lebih jauh ke luar. Di luar satu setengah miliar mil, metanol menyublim menjadi gas – 16 kali lebih jauh dari orbit Bumi. Keadaan gas ini memungkinkan ALMA menangkap tanda-tanda radio khas dari molekul tersebut.

Lisa Wölfer, seorang astrofisikawan di Massachusetts Institute of Technology dan rekan penulis penelitian, menambahkan, “Mengetahui bahwa metanol pasti menjadi bagian dari campuran bintang ini adalah alasan untuk merayakan. Saya rasa usia lebih dari satu juta tahun, yang merupakan usia HD 100453, adalah usia yang cukup baik.”

Cermin untuk Awal Mula Kita

Salah satu hasil penelitian yang paling menarik adalah seberapa dekat rasio metanol terhadap molekul lainnya di HD 100453 cocok dengan rasio yang ditemukan dalam komet-komet dari Tata Surya kita sendiri. Komet-komet tersebut berfungsi sebagai kapsul waktu beku: mereka mempertahankan kimia dari cakram awal Matahari dan, menurut banyak ilmuwan, mungkin telah mengantarkan kargo organik penting ke Bumi yang masih muda.

“Penelitian ini mendukung gagasan bahwa komet mungkin memainkan peran besar dalam mengantarkan bahan organik penting ke Bumi miliaran tahun yang lalu,” jelas Milou Temmink dari Observatorium Leiden. “Mereka mungkin menjadi alasan mengapa kehidupan, termasuk kita, dapat terbentuk di sini.”

Metanol adalah molekul langkah awal menuju senyawa-senyawa yang lebih kompleks, seperti gula sederhana, yang bisa menumbuhkan kehidupan di masa depan. Kehadirannya menunjukkan bahwa asam amino dan gula juga mungkin ada di dalam cakram tersebut, siap untuk dideteksi.

Blok Bangunan untuk Planet – dan Kehidupan

Para ilmuwan kimia mengenal metanol sebagai titik awal reaktif: jika terpapar radiasi pada butiran es, ia dapat merakit menjadi formaldehida, etilen glikol, atau bahkan asam amino primitif. Fakta bahwa molekul tersebut berada di kawasan di mana material padat berkumpul menjadi komet menunjukkan bahwa badan-badan tersebut dapat menyimpan “paket starter” kimia yang kaya. Ketika komet menabrak planet berbatu, mereka dapat mengantarkan molekul organik, memulai kimia organik yang kompleks di permukaan yang masih murni.

Dengan mengukur rasio isotop metanol dalam gas, tim peneliti dapat menyimpulkan bahwa keberadaan metanol yang beku di dalam es.

Peneliti menyimpulkan bahwa es di dalam cakram yang membentuk planet tidak hanya lapisan beku air yang sederhana, melainkan gudang padat yang dimuat dengan molekul berbasis karbon. Mereka berfungsi sebagai lahan subur untuk kimia prabiotik.

Isotop Langka Membuka Rahasia Besar

Deteksi isotop yang tidak umum bukan hanya menjadi lambang kehormatan teknis; itu membantu memisahkan jalur pembentukan yang bersaing. Ketika sebuah molekul terbentuk pada suhu rendah di permukaan butiran debu, ia sering kali membawa lebih banyak isotop berat dibandingkan dengan rekan-rekan gasnya.

Di HD 100453, rasio isotop mengindikasikan asal usul dari butiran es, memperkuat gagasan bahwa organik kompleks tumbuh dalam keadaan dingin sebelum gas hangat membebaskan mereka.

Kadar metanol yang tinggi kemungkinan terakumulasi di tepi dalam cincin berdebu yang mengorbit bintang. Radiasi di sana menguapkan es, memperkaya gas dan menerangi detektor ALMA.

Seiring waktu, beberapa metanol tersebut mungkin membeku kembali di butiran yang lebih jauh, menebar ke beberapa zona di dalam cakram.

Molekul Kehidupan di Sistem Bintang

ALMA memiliki sensitivitas yang siap untuk ditingkatkan, dan array masa depan – bersama dengan Teleskop Luar Angkasa James Webb – akan berburu untuk sasaran organik yang lebih besar. Penemuan ini merupakan batu loncatan penting karena ke mana pun metanol pergi, molekul-molekul yang lebih kompleks mungkin mengikuti.

Para astronom mencatat molekul-molekul di sistem bintang muda untuk memperbaiki estimasi potensi kehidupan di luar Bumi. HD 100453 memberikan para astronom bukti dunia nyata bahwa bahkan di sekitar bintang yang berbeda dari Matahari kita, bahan-bahan yang familiar ada di ruang angkasa.

Apakah bahan-bahan tersebut akan membentuk kimia hidup tergantung pada banyak faktor, tetapi satu hal yang semakin jelas: resep untuk kehidupan dimulai lebih awal, di gas dan debu yang berputar di mana planet-planet dilahirkan.

Studi ini dipublikasikan dalam The Astrophysical Journal Letters.

Gambar Kredit: CfA/M. Weiss