REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA— Ukuran cincin planet Uranus dikendalikan oleh lima bulan utamanya, yang mampu mengeluarkan sejumlah besar debu keluar dari sistem planet ketujuh dari matahari itu. Ini menurut simulasi baru yang dirancang untuk mengetahui dari mana cincin tersebut mungkin berasal.
Dilansir Space, Selasa (31/10/2023), Uranus terkenal karena kemiringannya sebesar 98 derajat, warisan dari benturan raksasa di masa lalu dalam sejarah planet ini.
“Salah satu motivasi saya adalah untuk mencari tahu apakah cincin Uranus merupakan artefak dari dampak asli yang menjatuhkan Uranus ke sisinya,” kata Stephen Kane, profesor astrofisika planet di University of California, Riverside (UCR), dalam wawancara telepon dengan Space.com. “Jawabannya, ternyata, mungkin tidak, karena bahan cincinnya tidak akan bertahan lama.”
Kane dan sesama ilmuwan planet UCR Zhexing Li adalah penulis makalah baru yang menjelaskan simulasi interaksi antara lima bulan utama Uranus, yaitu Umbriel, Titania, Oberon, Miranda dan Ariel, serta cincinnya. Secara khusus, interaksi berada pada puncaknya ketika bulan-bulan berada dalam “resonansi gerak rata-rata” dengan cincin.
Resonansi gerak rata-rata antara dua benda yang mengorbit terjadi ketika periode orbit benda luar lebih besar daripada periode orbit benda dalam. Misalnya, jika bulan membuat satu orbit untuk setiap dua orbit yang diselesaikan oleh partikel cincin pada jarak tertentu dari Uranus, maka partikel tersebut akan jatuh ke dalam resonansi gravitasi.
Resonansi ini dapat mengeluarkan material cincin dari sistem dan memotong ukuran sistem cincin Uranus. Ini adalah resonansi dengan dua bulan besar Uranus yang paling dalam, yaitu Miranda yang lebarnya 480 km dan Ariel yang lebarnya 1.160 km, yang memiliki pengaruh paling besar, memotong cincin secara drastis pada jarak 4,3 jari-jari planet. Radius Uranus adalah 25.362 km, jadi 4,3 jari-jari planet adalah 109.000 km.
Cincin Uranus mungkin lebih besar dan terang saat pertama kali terbentuk, namun kini telah mengecil akibat efek gerusan bulan. Fakta bahwa Uranus masih memiliki cincin menunjukkan bahwa cincin tersebut diisi ulang oleh berbagai sumber debu di sistem Uranus. Salah satu sumber utamanya adalah dampak, besar dan kecil, pada bulan.
Kane mengatakan masih relatif belum diketahui berapa tingkat dampaknya terhadap Uranus. “Tetapi [keberadaan cincin-cincin tersebut meskipun ada kehilangan massa] menunjukkan bahwa ukurannya mungkin lebih tinggi dari perkiraan semula,” ujarnya.
Selain dampak, pelepasan gas juga dapat berkontribusi pada pasokan partikel dalam sistem. Ketika bulan-bulan es memasuki resonansi, gelombang gravitasi dari bulan-bulan lain dan Uranus sendiri dapat melenturkan interiornya, memicu kriovolkanisme yang menyebabkan material terlempar keluar dari bulan-bulan tersebut.
Kane dan Li menemukan bahwa setelah masuknya partikel berdebu ke dalam sistem Uranus melalui salah satu metode di atas, bulan mampu mengeluarkan 35 persen material tersebut dalam jarak 40 jari-jari planet (sekitar 1 juta km) Uranus hanya dalam waktu setengah juta tahun. Laju kehilangan massa kemudian melambat dan mencapai 40 persen setelah puluhan juta tahun.
Kane terkejut dengan tingginya tingkat kehilangan massa. Interaksi antar bulanlah yang menyebabkan hilangnya massa ini.
Yang lebih rumit lagi, orbit bulan-bulan Uranus telah berubah seiring waktu. “Ada banyak bukti bahwa mereka telah berpindah dari waktu ke waktu ke lokasi resonansi yang berbeda,” kata Kane. Mengingat bahwa ada lebih banyak peluang untuk orbit resonansi yang lebih dekat ke Uranus, “pemotongan cincin akan menjadi lebih parah di masa lalu karena bulan-bulan bagian dalam bergerak masuk dan keluar dari resonansi.”
Simulasi juga menunjukkan bahwa ada peluang bagi cincin tersebut untuk memiliki orbit yang stabil di antara orbit bulan-bulan besar. “Sangat menarik untuk memikirkan seperti apa jadinya, dengan bulan-bulan yang tertanam di dalam cincin dan bulan-bulan yang mengukir celah-celah ini,” kata Kane.
Uranus bukan satu-satunya sistem planet yang berciri seperti ini. Pada tahun 2022, Kane melakukan penelitian serupa terhadap Jupiter, yang memiliki cincin sangat redup dan tipis, sehingga tidak mengetahui massa planet yang sangat besar. Dalam penelitian tersebut, Kane menemukan bahwa empat bulan besar Jupiter di Galilea bertanggung jawab untuk mengeluarkan sebagian besar material berdebu yang mungkin akan masuk ke dalam cincin.
Empat bulan besar Jupiter di Galilea adalah Io, Europa, Ganymede, dan Callisto. Saat ini, skenario di Jupiter dan Uranus hanya ada dalam pemodelan teoretis.
Ikuti Whatsapp Channel Republika