Dari mana usia Tata Surya diperkirakan?

Pernahkan kamu bertanya, sudah berapa lama dan bagaimana kita mengetahui umur Tata Surya kita? Salah satu cara yang paling akurat dalam menentukan umur Tata Surya adalah dengan mengukur umur asteroid yang jatuh ke Bumi. Asteroid dipilih karena ia diperkirakan terbentuk segera setelah terbentuknya Matahari, tepatnya saat proses pembentukan planetesimal, berdasarkan teori pembentukan Tata Surya. Mengingat kita tidak bisa mempelajari material Matahari secara langsung, usia asteroid menjadi batas bawah umur sang Surya itu sendiri. Sebelum kemunculan teknik pengambilan sampel asteroid pada abad ini, para astronom mengandalkan batuan meteorit yang jatuh ke permukaan Bumi. Umur meteorit maupun sampel asteroid dapat ditentukan dengan teknik radioactive dating, yakni mengamati hasil peluruhan atom radioaktif yang ada dalam asteroid pada saat pembentukannya.

Apa itu peluruhan atom radioaktif?

Inti (nukleus) dari setiap atom memiliki sejumlah proton, yang memiliki muatan positif, dan neutron, yang tidak memiliki muatan listrik (kecuali Hidrogen-1, yang hanya memiliki proton). Jenis atom ditentukan dari banyak proton dalam intinya, yang menentukan sifat-sifat kimiawi yang dimiliki atom tersebut. Uranium, misalnya, selalu memiliki 92 proton dalam intinya. Sedangkan neutron tidak mempengaruhi sifat kimiawi suatu atom, tetapi berfungsi sebagai “lem” yang melawan gaya tolak dari proton-proton yang berkumpul dalam inti atom. Atom dari jenis yang sama dapat memiliki banyak neutron yang berbeda-beda. Kita menyebutnya sebagai isotop, dan dilambangkan dengan nama atom dan jumlah proton dan neutron yang ada dalam intinya (contoh: Uranium-235 atau ²³⁵U mengandung 92 proton dan 143 neutron). Atom dengan inti yang besar cenderung tidak stabil, sehingga akan melepaskan sebagian energinya dalam bentuk proton dan neutronnya sebagai radiasi nuklir. Ketidakstabilan inilah yang membuatnya disebut sebagai unsur radioaktif dan proses pelepasan energi tersebut dikenal sebagai peluruhan radioaktif.

Bagaimana cara mengukur usia dari peluruhan radioaktif?

Untuk mengukur usia meteorit, kita memerlukan atom yang memiliki waktu peluruhan yang panjang. Maka dari itu, para ilmuwan menggunakan unsur Uranium-238, yang memiliki waktu paruh 4.4 miliar tahun, dan unsur Uranium-235, dengan waktu paruh 700 juta tahun. Keduanya meluruh melalui serangkain reaksi nuklir menjadi timbal. Tetapi kita tidak dapat langsung membandingkan uranium yang tersisa dengan timbal yang dihasilkan, karena kita tidak tahu berapa perbandingan uranium dan timbal pada saat terbentuknya asteroid. Oleh karena itu, para ilmuwan melakukan perbandingan antara Timbal-206, hasil peluruhan Uranium-238; Timbal-207, hasil peluruhan Uranium-235; dan Timbal-204, yang bukan merupakan hasil peluruhan radioaktif. Ketika perbandingan kandungan Timbal-207/Timbal-204 diplotkan terhadap perbandingan kandungan Timbal-206/Timbal-204, hasilnya adalah sebuah kurva yang menunjukkan kandungan Timbal-207 naik lebih dahulu karena peluruhan Uranium-235 yang lebih cepat. Dengan membandingkan kurva dari berbagai mineral dalam meteorit yang sama, dan dibandingkan dengan meteorit lain dari jenis yang sama, ilmuwan dapat menemukan perbandingan isotop timbal sebelum terbentuknya tata surya. Dengan menarik garis isochron dari perbandingan isotop asli dan setelah ditambah hasil peluruhan uranium, ilmuwan dapat menentukan umur dari meteorit tersebut.

Sampel meteorit pertama yang telah diukur usianya adalah meteorit di Ngarai Diablo, Arizona, Amerika Serikat. Meteorit tersebut memiliki usia sekitar 4,55 miliar tahun. Saat ini, mineral paling tua yang telah diukur usianya adalah inklusi kaya kalsium-aluminium. Mineral ini diperkirakan terbentuk sekitar 4,566 ± 0,002 miliar tahun yang lalu, dan ini menjadi batas bawah usia tata surya. Seiring dengan penemuan asteroid baru dan pengukuran mineral lainnya, boleh jadi akan ditemukan mineral yang lebih tua lagi, tetapi karena kebanyakan asteroid memiliki usia yang tidak jauh berbeda, kemungkinan besar angka ini tidak akan berubah terlalu banyak.

Penulis: Muhammad Naufal Aushaf
Editor: Muhammad Rezky