Misteri Aurora Sinar-X Kuat dari Jupiter Akhirnya Terpecahkan

Aurora, pertunjukan cahaya berkilauan yang dikenal sebagai cahaya utara atau selatan di Bumi, terlihat juga di Jupiter. Semburan cahaya ini tampak seperti lampu dansa. Peristiwa ini terjadi ketika partikel energik dari Matahari atau benda langit lainnya menabrak magnetosfer planet dan mengalir ke bawah garis medan magnet untuk bertabrakan dengan molekul di atmosfernya. Magnetosfer sendiri adalah area yang dikendalikan oleh medan magnet di planet yang bersangkutan.

Medan magnet Jupiter sangat kuat, yakni sekitar 20.000 kali lebih kuat dari Bumi. Oleh karena itu, magnetosfernya juga sangat besar.

Jika magnetosfer Jupiter terlihat di langit malam, itu akan menutupi wilayah beberapa kali ukuran Bulan, satelit Bumi kita. Dengan demikian, aurora Jupiter jauh lebih kuat daripada Bumi, melepaskan ratusan gigawatt daya, cukup untuk secara singkat memberi daya pada semua peradaban manusia.

Aurora Jupiter juga memancarkan suar sinar-X yang tidak biasa, yang berasal dari ion-ion belerang dan oksigen bermuatan listrik yang dimuntahkan oleh Io, bulan vulkanik Jupiter. Aurora sinar-X Jupiter masing-masing melepaskan sekitar satu gigawatt, daya yang mungkin dihasilkan oleh satu pembangkit listrik di Bumi selama beberapa hari. Aurora sinar-X Jupiter ini sering berdetak seperti jarum jam, dalam ketukan teratur beberapa puluh menit selama puluhan jam.

Mekanisme spesifik yang mendorong suar ini telah lama menjadi misteri. "Selama lebih dari 40 tahun, kami telah bingung tentang apa yang dapat menyebabkan aurora sinar-X Jupiter yang spektakuler," kata Zhonghua Yao, seorang ilmuwan planet di Key Laboratory of Earth and Planetary Physics di Beijing, kepada Space.com.

Yao adalah salah satu peneliti yang menulis laporan studi terbaru soal aurora Jupiter. Menurut studi baru yang terbit secara online di jurnal Science Advances pada 9 Juli 2021 ini, suar misterius sinar-X dari aurora Jupiter menunjukkan bahwa "cahaya utara" planet raksasa itu mungkin memiliki kesamaan yang tak terduga dengan yang ada di Bumi.

Untuk mengungkap sumber suar ini, para peneliti menggunakan pesawat penjelajah Juno milik NASA, yang mengorbit Jupiter, untuk memeriksa magnetosfer planet raksasa itu dari dekat pada 16 Juli dan 17 Juli 2017. Pada saat yang sama, mereka juga menggunakan teleskop XMM-Newton milik Badan Antariksa Eropa (ESA), yang mengorbit Bumi, untuk menganalisis sinar-X dari Jupiter dari jarak jauh.

Para ilmuwan menemukan bahwa suar sinar-X dari Jupiter itu tampaknya dipicu oleh getaran-getaran teratur dari garis-garis medan magnet planet tersebut. Getaran-getaran ini menghasilkan gelombang-gelombang plasma skala planet, berupa awan-awan partikel bermuatan listrik, yang mengirim ion-ion berat untuk "berselancar" di sepanjang garis medan magnet sampai mereka menabrak atmosfer planet sehingga melepaskan energi dalam bentuk sinar-X.

Gelombang-gelombang plasma serupa membantu menghasilkan aurora di Bumi. Dengan demikian, meskipun Jupiter jauh lebih besar dari Bumi dalam segala hal —seperti memiliki massa dan diameter yang lebih besar, lebih banyak energi, medan magnet yang lebih kuat, dan rotasi yang lebih cepat— "sepertinya proses yang bertanggung jawab atas aurora ion Jupiter dan aurora ion Bumi adalah sama," tutur William Dunn, seorang astrofisikawan di University College London, yang turut terlibat dalam studi terbaru ini.

"Ini mengisyaratkan proses universal yang potensial untuk lingkungan antariksa," kata Dunn, seperti dilansir Space.com.

Masih belum jelas mengapa garis-garis medan magnet Jupiter bergetar secara teratur. Bisa jadi karena interaksi dengan angin surya, atau dengan aliran plasma berkecepatan tinggi di dalam magnetosfer Jupiter, kata para peneliti.

Partikel-partikel bermuatan listrik yang ditemukan para peneliti meluncur menuju kutub Jupiter mungkin tampaknya tidak memiliki energi yang cukup untuk menghasilkan aurora sinar-X, "sehingga mereka perlu mengalami beberapa percepatan ekstra di jalan," kata Yao. "Apa saja proses akselerasi ekstra itu?"

Para ilmuwan menyarankan bahwa tegangan besar yang mungkin ada di atas atmosfer Jupiter dapat mempercepat partikel-partikel bermuatan listrik ini "menuju atmosfer dengan energi kolosal," kata Dunn. "Ini mungkin memainkan peran kunci."

Ke depannya, Yao menyarankan untuk menyelidiki planet lain untuk melihat apakah gelombang-gelombang plasma dapat membantu mendorong aurora di sana juga. Aktivitas serupa mungkin terjadi di sekitar Saturnus, Uranus, Neptunus, dan kemungkinan juga eksoplanet, dengan berbagai jenis partikel bermuatan yang "berselancar" di gelombang-gelombang tersebut, katanya.