ANTARIKSA -- Ada beberapa isotop yang bisa memberi petunjuk tentang supernova kuno yang membentuk Bumi dan Tata Surya. Salah satu yang paling sering digunakan oleh astronom dan ilmuwan planet adalah besi-60. Apa yang membuat isotop ini begitu istimewa?

Isotop besi-60 merupakan unsur langka yang tidak dihasilkan secara alami di Bumi, tetapi berasal dari ledakan supernova jutaan tahun lalu. Dengan waktu paruh 2,6 juta tahun, isotop besi-60 dapat meninggalkan jejak yang bisa dideteksi ilmuwan di sedimen laut dan lapisan batuan.

Lonjakan isotop besi-60 yang ditemukan di Bumi memberikan petunjuk tentang peristiwa kosmik besar yang pernah terjadi di dekat Tata Surya. Penelitian isotop besi-60 membantu ilmuwan memahami bagaimana elemen-elemen dari luar angkasa dapat memengaruhi evolusi planet kita. Selain dari supernova, isotop besi-60 juga dapat diproduksi oleh kilonova, meskipun sumber pastinya masih menjadi misteri.

Unsur di bumi terbentuk dari ledakan dahsyat

Sebagian besar elemen yang membentuk Bumi terbentuk dari ledakan dahsyat, baik itu supernova maupun kilonova. Berdasarkan fakta ini, kita tahu bahwa setidaknya ada satu, kemungkinan beberapa, ledakan yang terjadi di wilayah galaksi kita sebelum Matahari terbentuk.

Ledakan ini menyebarkan unsur-unsur ke dalam awan gas yang kemudian membentuk Tata Surya. Meski sebagian besar awan tersebut terdiri dari hidrogen dan helium, berbagai proses mengakibatkan kedua elemen ini menjadi langka di Bumi, sementara elemen lainnya terkonsentrasi lebih banyak.

Asal Mula Besi

Elemen-elemen awal ini terdiri dari campuran isotop stabil dan radioaktif. Dalam kasus besi, misalnya, Bumi mewarisi banyak besi-56 (atom dengan 26 proton dan 30 neutron).

Jumlah yang jauh lebih kecil dari besi-54 dan 57 (masih dengan 26 proton, tapi dengan 28 dan 31 neutron) serta sedikit besi-58 juga hadir. Semua ini tidak bersifat radioaktif, jadi Bumi masih memiliki jumlah yang sama hingga saat ini, dengan beberapa tambahan dari meteorit.

Namun, supernova yang menyemai awan asal kita juga menciptakan besi-55, 59, dan 60, yang semuanya radioaktif. Isotop-isotop ini mengikuti jalur yang berbeda.

Besi-59 memiliki waktu paruh 44,6 hari. Setahun setelah ledakan, kurang dari 1 persen yang bertahan. Jika ada yang bertahan hingga ke piringan protoplanet Matahari, isotop ini sudah punah sebelum planet terbentuk. Besi-55 memiliki waktu paruh 2,7 tahun, tetapi itu juga terlalu singkat untuk bisa dideteksi setelah Bumi terbentuk.

Mengapa Besi-60 Istimewa?

Besi-60 memiliki waktu paruh 2,6 juta tahun—cukup lama untuk meninggalkan jejak yang bertahan, namun cukup pendek sehingga kita dapat membedakannya dari isotop yang bertahan selamanya.

Bahkan setelah besi-60 hilang, kita masih bisa mendeteksi keberadaannya melalui peluruhan beta yang mengubahnya menjadi kobalt-60, yang kemudian dengan cepat berubah menjadi nikel-60. Penelitian mengenai distribusi besi-60 di Tata Surya awal dilakukan dengan melihat kelimpahan nikel-60.

Sedimen laut juga mengungkap beberapa lonjakan besi-60 selama beberapa puluh juta tahun terakhir. Bumi sendiri tidak dapat memproduksi isotop ini (setidaknya sampai manusia membuat reaktor nuklir), dan tidak ada proses yang bisa mengonsentrasikannya. Lonjakan ini menunjukkan bahwa sesuatu dari luar planet telah menghujani Bumi dengan atom besi-60.

Namun, isotop-isotop yang memiliki waktu paruh lebih pendek sudah lama hilang, dan isotop yang stabil sudah terlalu banyak di Bumi sehingga tambahan dari luar angkasa tidak terlihat.

Bahkan, kita telah mengonfirmasi asal luar angkasa dari lonjakan besi-60 ini dengan menemukan pola yang sama di Bulan.

Dari Mana Asal Lonjakan Besi-60?

Meskipun kita mengetahui bahwa lonjakan besi-60 terjadi sekitar 3,4-1,7 juta dan 8 juta tahun yang lalu, menentukan sumbernya lebih sulit. Supernova dianggap sebagai sumber paling umum besi-60, tetapi kilonova juga bisa menghasilkan banyak.

Beberapa astronom berpendapat bahwa lonjakan terbaru disebabkan oleh dua supernova yang terjadi berdekatan sehingga puncaknya tumpang tindih, sementara yang lain menganggapnya sebagai kilonova. Membedakan keduanya tidaklah mudah.

Ada opsi ketiga, meskipun kecil kemungkinannya. Bintang cabang raksasa asimtotik (AGB) juga bisa menghasilkan banyak besi-60 dan melepaskannya ke luar angkasa, bersama dengan aluminium-26. Meskipun bintang AGB tidak menyebarkan elemen ini sejauh supernova, pertemuan dekat dengan bintang AGB bisa saja menghasilkan lonjakan, meski kemungkinannya kecil.

Apakah Besi-60 Berbahaya?

Meskipun radioaktif, besi-60 meluruh sangat lambat sehingga aman dalam jumlah yang terdeteksi. Namun, lonjakan besi-60 ini bertepatan dengan periode pendinginan planet. Besi-60 mungkin tidak menyebabkan pendinginan itu, tapi ada spekulasi bahwa sinar kosmik yang menyertai ledakan tersebut bisa meningkatkan pembentukan awan yang memengaruhi iklim global.