Bagaimana Caranya Menganalisa Kandungan Atmosfer Planet Yang Jauh?

 Sampai saat ini, bumi merupakan satu-satunya planet yang terbukti memiliki makhluk hidup di dalamnya. Bahkan bukan sekedar hidup, namun makhluk hidup yang cerdas yaitu manusia. Beberapa manusia mendedikasikan dirinya untuk mempelajari lingkungan sekitarnya, termasuk lingkungan yang sangat jauh darinya, misal eksoplanet, bintang, dan galaksi. Dengan segala keterbatasan yang ada, beberapa informasi menarik dari objek-objek nan jauh tersebut berhasil diketahui dengan metode yang menarik. Salah satunya adalah menentukan kandungan atmosfer planet.

Ilmuan telah berhasil mengirimkan robot ke beberapa planet yang dekat. Yang paling terkenal tentu saja panet mars. Wajar jika ilmuan dapat mengetahui kandungan atmosfer dari planet ini, karena sampelnya dapat dipelajari secara langsung. Namun bukan berarti kandungan atmosfer planet yang jauh tidak dapat dianalisis. Ada teknik khusus untuk hal ini, dan jelas terdapat sains yang mendasari teknik tersebut.

Jadi, bagaimana ilmuwan dapat menganalisis kandungan atmosfer planet yang jauh?

Sains yang menjadi dasar dari teknik yang digunakan adalah serapan atau pancaran cahaya oleh gas. Sebagaimana benda pada umumnya, gas dapat memancarkan atau menyerap cahaya. Jika ada cahaya yang melewati gas, sebagian cahaya tersebut akan diserap oleh gas. Di saat yang bersamaan, gas tersebut juga memancarkan cahaya. Menariknya, frekuensi cahaya yang dapat diserap/dipancarkan oleh gas itu unik karena berkaitan dengan transisi elektron dalam gas yang memerlukan energi yang nilainya diskret (tertentu). Gas yang berbeda akan memancarkan cahaya dengan pola spektrum yang berbeda. Pola spektrum ini dapat dianggap sebagai sidik jari dari gas tersebut.

Gambar 1 Ilustrasi Serapan dan Pancaran spektrum cahaya oleh gas

Gambar 2 Beberapa contoh pola spektra unsur yang digaskan

Sebelum analisis dilakukan, terlebih dahulu dilakukan pemetaan pola spektrum dari berbagai gas murni. Gas dengan kemurnian yang sangat tinggi dipanaskan, lalu spektrum yang dipancarkannya diamati dan disimpan ke dalam basis data. 

Selanjutnya, cahaya dari planet yang ingin dianalisis dan diamati spektranya. Karena basis data pola spektrum dari berbagai gas sudah tersedia di bumi, pola spektra dari planet yang diamati tinggal dicocokkan saja dengan basis data. Misal pada pola spektra planet yang diamati terpadat garis spektra yang berimpit dengan garis spektra oksigen, berarti di planet tersebut terdapat oksigen. Kurang lebih seperti itu.

Tentunya agar dapat dianalisis, cahaya dari planet perlu diruaikan terlebih dahulu. Cara menguraikan cahaya menjadi spektrum penyusunnya relatif mudah. Cukup dengan melewatkannya ke monokromator. Salah satu monokromator yang paling dikenal adalah prisma.

Gambar 3 Penguraian cahaya polikromatik menjadi spektrum cahaya monokromatik oleh prisma

Selanjutnya cahaya yang telah diuraikan ini diarahkan ke sensor optik. Yang paling umum digunakan adalah CCD (Charge - Coupled Device). Oleh CCD, intensitas tiap spektra diukur sehingga diperoleh grafik intensitas cahaya sebagai fungsi panjang gelombang. 

Gambar 4 Contoh kurva reflektansi ternormalisasi sebagai fungsi panjang gelombang dari beberapa objek di tata surya