[비즈한국] Sekitar 66 juta tahun yang lalu, sebuah asteroid raksasa menghantam Semenanjung Yucatan, Meksiko saat ini. Tabrakan asteroid dengan diameter 200 km itu memicu perubahan iklim bumi yang luar biasa, menyebabkan reptil raksasa yang telah lama menguasai bumi perlahan punah. Peristiwa ini tercatat sebagai kepunahan massal kelima yang pernah terjadi di bumi.
Namun, meteorit tidak selalu menjadi sinonim dengan kehancuran dan kematian. Terkadang, ia justru menjadi sinyal yang menandai lahirnya kehidupan baru.
Francis Crick, ahli biologi asal Inggris yang terkenal karena menemukan struktur heliks ganda DNA, melontarkan hipotesis menarik bersama ahli kimia Leslie Orgel pada tahun 1973, masa ketika dunia sedang dilanda demam UFO setelah Perang Dunia II berakhir. Hipotesisnya adalah bahwa material yang menempel di permukaan asteroid dan komet yang jatuh ke bumi telah terbawa, dan itulah yang menjadi benih kehidupan di bumi.
Hingga saat itu, hampir semua ahli biologi berpikir bahwa bahan kehidupan hanyalah terbentuk di suatu tempat di bumi. Namun, Crick seketika memperluas kemungkinan tersebut hingga ke luar angkasa. Itu adalah argumen yang kontroversial bahwa kehidupan di bumi mungkin berasal dari makhluk luar angkasa. Meski sempat memicu perdebatan mengenai seberapa serius Crick melontarkan pernyataan tersebut, hipotesis ini terus dikembangkan dan diperdalam selama 50 tahun terakhir.
Film 'Prometheus' tahun 2012, yang dianggap sebagai mahakarya dalam seri Alien, didasarkan tepat pada hipotesis ini. Diceritakan bahwa miliaran tahun lalu, ras alien yang disebut "Engineer" datang ke lautan bumi, dan zat yang meluruh dari tubuh mereka menjadi bahan pembentuk kehidupan pertama di lautan bumi. Oleh karena itu, mayat alien dalam film tersebut digambarkan memiliki DNA yang hampir mirip dengan manusia saat ini.
Jika asal mula kehidupan bumi berasal dari asteroid dan komet, maka hal yang serupa sangat mungkin terjadi di seluruh alam semesta. Bahan kehidupan yang menempel pada serpihan batu ruang angkasa kecil berkelana di alam semesta selama bertahun-tahun sebelum akhirnya terkirim ke planet lain, lalu pecahannya terbang lagi ke angkasa untuk dikirim ke planet lainnya. Hal ini ibarat biji dandelion yang terbang terbawa angin ke gunung yang jauh dan menciptakan taman dandelion baru di sana. Hipotesis bahwa benih kehidupan tersebar secara universal di seluruh alam semesta ini disebut 'Panspermia'.
Hipotesis ini sangat menarik, namun sulit untuk dibuktikan. Hanya ada satu cara untuk membuktikannya: pergi langsung ke asteroid dan komet yang belum terkontaminasi oleh material bumi, lalu memastikan apakah benar ada zat yang menjadi bahan kehidupan yang membeku di sana.
Para astronom yang memperhatikan kemungkinan menakjubkan ini baru-baru ini telah mengirim berbagai wahana antariksa menuju asteroid. Wahana Hayabusa2 yang pergi ke asteroid Ryugu berhasil mencoba melakukan pendaratan (touchdown). Hayabusa2 mengumpulkan sampel asteroid ke dalam kapsul, dan kapsul tersebut menembus atmosfer bumi pada Desember 2020 untuk kembali ke rumah. Bisa dikatakan, mereka telah melakukan "pengiriman roket" sampel asteroid langsung ke bumi.
Lebih baru lagi, ada misi OSIRIS-REx dari NASA. Wahana yang mendekati asteroid Bennu itu pun melakukan pendaratan di permukaan asteroid dengan moncong panjangnya. Mereka mengumpulkan debu asteroid yang berhamburan saat benturan singkat, dan kapsul berisi sampel tersebut berhasil masuk kembali ke atmosfer bumi pada September 2023. Bisa dikatakan, itu adalah meteorit buatan yang jatuh dari langit bumi dengan membawa sampel asteroid.
Sampel Ryugu yang dibawa oleh Hayabusa2 telah melalui banyak analisis dan sesuatu yang mengejutkan ditemukan. Bakteri yang hidup ditemukan dalam sampel Ryugu tersebut. Terlebih lagi, pertumbuhan jumlahnya terpantau meningkat dari hari ke hari. Apakah mereka menemukan identitas "Engineer" seperti dalam film 'Prometheus'? Tidak begitu. Ada cerita yang sangat menyedihkan namun jauh lebih mengejutkan di balik ini.
Setelah sampel Ryugu dipotong tipis lalu diperiksa dengan mikroskop elektron, ditemukan struktur halus yang tipis dan panjang. Skalanya sangat kecil, sekitar 50 mikrometer. Sebagai perbandingan, ketebalan rambut manusia adalah sekitar 20 hingga 200 mikrometer. Rambut manusia jauh lebih tebal daripada keseluruhan struktur tipis yang terlihat dalam foto di makalah penelitian tersebut.
Struktur yang tampak seperti filamen panjang dan tipis ditemukan di berbagai bagian sampel. Awalnya, para astronom menduga bahwa struktur filamen ini hanyalah rambut tipis manusia, bulu, atau serat pakaian yang tidak sengaja menempel dari suatu tempat. Pasalnya, di laboratorium, berbagai serat bisa saja menempel dari jas lab atau kain/pad yang digunakan untuk membersihkan alat. Namun, struktur tersebut tidak cocok dengan jaringan serat apa pun yang kita kenal.
Jika melihat foto salah satu struktur filamen yang diperbesar, terlihat struktur yang lebih menarik, di mana sesekali ditemukan bagian yang tampak tertekan. Ini sering ditemukan pada bentuk sel yang saling terhubung saat satu sel sedang dalam proses pembelahan dan belum sepenuhnya terpisah.
Fakta yang lebih mengejutkan adalah jumlah filamen tersebut bertambah seiring berjalannya waktu. Ini jelas berarti ada organisme hidup yang berkembang biak. Artinya, itu bukan sekadar serat yang menempel dari kain pembersih kacamata.
Kapsul berisi sampel Ryugu tiba di bumi setelah menembus atmosfer pada Desember 2020. Meski ingin segera memeriksa hadiah "pengiriman roket" yang hangat tersebut, para astronom menahan diri dan menunggu cukup lama. Mereka menyimpannya di dalam ruang hampa (vacuum chamber) selama beberapa bulan agar tidak terkontaminasi oleh material bumi. Setelah penantian panjang, wadah sampel akhirnya dibuka pada 4 November 2022.
Tanggal di mana sampel yang digunakan dalam analisis ini mulai diamati dengan mikroskop elektron adalah satu minggu setelahnya, yakni 11 November 2022. Saat pertama kali dilihat melalui mikroskop elektron, ditemukan sekitar 11 filamen pada sampel. Namun, hanya dalam 3 minggu kemudian, yakni pada 30 November, jumlah filamen bertambah menjadi 147. Setelah berlalu 2 minggu lagi, pada 14 Januari 2023, jumlahnya berkurang drastis menjadi 36. Ini jelas menandakan adanya koloni organisme hidup yang jumlahnya bertambah dan berkurang seiring berjalannya waktu. Itu pasti adalah kehidupan.
Para peneliti sempat merasa bersemangat, mengira mungkin mereka telah menemukan kehidupan luar angkasa dalam bentuk mikroba. Namun, hasil analisis yang lebih mendalam mengungkapkan kebenaran yang mengecewakan. Ini bukanlah kehidupan luar angkasa. Ini adalah bakteri bumi kita sendiri.
Bakteri bumi semuanya berkembang biak dengan cara yang serupa. Pada awalnya, saat bakteri terpapar lingkungan baru, mereka berkembang biak dengan lambat sambil beradaptasi dengan lingkungan tersebut untuk mempersiapkan pertumbuhan penuh. Tidak ada pembelahan dan proliferasi sel yang signifikan yang teramati, dan mereka menyiapkan replikasi protein untuk pertumbuhan selanjutnya. Setelah itu, mereka memasuki fase pertumbuhan log (Log Growth phase), di mana jumlah bakteri berlipat ganda setiap jangka waktu tertentu. Ini adalah periode di mana populasi meningkat secara eksponensial. Namun, bakteri tidak berkembang biak tanpa batas. Jika sumber daya yang dibutuhkan untuk menjaga koloni menjadi kurang, mereka akhirnya berhenti berkembang biak dan memasuki fase stasioner. Setelah itu, mereka menuju fase kematian (death phase) di mana jumlahnya perlahan berkurang.
Jumlah filamen yang diduga bakteri pada sampel Ryugu ini berubah dengan pola yang tepat seperti itu. Dari yang awalnya hanya 11, jumlahnya meningkat menjadi 147 hanya dalam 3 minggu, lalu berkurang kembali menjadi 36. Melalui pola pertumbuhan ini, para peneliti memperkirakan bahwa jumlah mereka berlipat ganda setiap 5,1 hari. Berdasarkan standar ini, hasil penelusuran kapan proliferasi filamen tersebut dimulai menunjukkan bahwa hal itu terjadi sekitar awal November 2022, saat sampel dipotong tipis untuk analisis mikroskop elektron. Dengan kata lain, kemungkinan besar ini bukanlah kehidupan luar angkasa yang memang sudah hidup di asteroid, melainkan bakteri bumi yang menempel sesaat setelah sampel tiba di laboratorium.
Bakteri yang diamati kali ini diperkirakan berjenis *Bacillus*. Mereka memiliki bentuk panjang seperti tongkat. Nama *Bacillus* sendiri dalam bahasa Latin berarti "tongkat". Mereka adalah bakteri yang sangat umum ditemukan di tanah dan sungai di seluruh bumi, bahkan di dalam tubuh kita. Mereka memiliki dinding sel yang relatif keras, sehingga mampu bertahan hidup di bawah tekanan rendah yang mendekati hampa udara.
Sebenarnya dalam situasi umum, *Bacillus* berlipat ganda setiap 120 menit. Namun, filamen yang ditemukan pada sampel asteroid kali ini berlipat ganda setiap hampir 5 hari, yang tampaknya disebabkan karena sampel asteroid tersebut terpapar pada lingkungan yang memberikan banyak tekanan selama masa penyimpanan setelah tiba di bumi. *Bacillus* membutuhkan waktu hingga 6 hari untuk berlipat ganda dalam kondisi tekanan rendah, yang serupa dengan siklus pertumbuhan filamen yang diamati dalam sampel ini.
Mungkin masih ada harapan bahwa bakteri luar angkasa yang membeku dingin di asteroid terbangun dari hibernasi saat terpapar lingkungan bumi yang hangat, tetapi kemungkinannya sangat rendah. Sampel asteroid tidak dibuka begitu saja segera setelah sampai di bumi, melainkan disimpan dengan tetap terpapar lingkungan laboratorium yang hangat selama hampir 300 hari. Oleh karena itu, jika memang ada kehidupan luar angkasa di asteroid sejak awal, jumlahnya seharusnya sudah sangat banyak selama masa penyimpanan hampir satu tahun tersebut. Namun, jumlah filamen yang teramati saat sampel pertama kali dianalisis hanya 11.
Penting juga dicatat bahwa dalam analisis tambahan yang dilakukan pada Januari 2023, tidak ditemukan struktur filamen yang berarti. Jika bakteri luar angkasa memang menempel di berbagai bagian asteroid, bakteri seharusnya ditemukan lagi saat sampel dipotong tipis dan diperiksa kembali. Namun, setelah itu tidak ada tanda-tanda kehidupan luar angkasa baru.
Sayangnya, meskipun bukan bakteri luar angkasa atau "Engineer" yang kita harapkan, penemuan ini memberi tahu kita fakta penting. Pertama, penemuan ini menunjukkan bahwa kehidupan bumi dapat bertahan hidup di permukaan benda langit yang sangat berbeda, bukan bumi. Meskipun tidak dapat berkembang pesat, terbukti bahwa mereka tidak langsung mati melainkan bisa tumbuh dan meningkatkan populasi untuk jangka waktu tertentu. Para astronom menyebut serangkaian kejadian yang terjadi pada sampel ini sebagai 'Rapid colonization' (kolonisasi cepat). Sampel asteroid yang tiba di bumi dijajah oleh bakteri lokal bumi hanya dalam beberapa minggu.
Ini adalah penemuan yang sangat penting bagi rencana terraforming berbagai benda langit, termasuk Mars di masa depan. Pada akhirnya, sebelum manusia pergi ke Mars, perlu mengirim bakteri yang dapat hidup di lingkungan yang keras terlebih dahulu. Penemuan ini menunjukkan bahwa bakteri dapat hidup dan bahkan berkembang biak di atas material di luar bumi seperti Mars. Jika terraforming benar-benar terwujud, mungkin garda depan yang sebenarnya sampai ke Mars sebelum manusia adalah bakteri.
Penemuan ini juga meninggalkan pesan penting bagi para ilmuwan yang merencanakan lebih banyak eksplorasi asteroid dan komet ke depannya. Para ilmuwan mematuhi protokol pencegahan kontaminasi yang ketat agar sampel berharga yang dibawa dari ruang angkasa tidak terkontaminasi oleh material bumi. Namun, sampel kali ini tetap terkontaminasi oleh material bumi. Ini berarti protokol yang saat ini berlaku tidaklah cukup.
Adanya kebocoran pada perisai perlindungan asteroid adalah masalah yang sangat besar. Bakteri dapat bereaksi secara biokimia, menghancurkan mineral di permukaan asteroid, atau meninggalkan material baru. Karakteristik kimia asteroid menjadi berubah. Asteroid dianggap sebagai fosil hidup yang menyimpan material dari masa 5 miliar tahun lalu saat tata surya pertama kali terbentuk di wilayah terluar tata surya. Namun, jika harta karun berharga itu terkontaminasi saat dibawa ke bumi, hasil penelitian akan menjadi sangat terdistorsi.
Upaya para astronom untuk tidak mencemari lingkungan ruang angkasa telah berlangsung sejak lama. Perdebatan berlanjut mengenai akhir dari wahana antariksa Galileo, yang misinya berakhir pada September 2003 setelah menjalani perjalanan panjang selama 14 tahun. Beberapa pihak menyarankan untuk menjatuhkannya ke permukaan bulan es seperti Europa yang mengorbit Jupiter.
Namun, Europa adalah tempat yang mengandung air dan es, di mana kita bisa mengharapkan adanya kehidupan luar angkasa dengan probabilitas tinggi. Oleh karena itu, banyak misi eksplorasi dijadwalkan untuk mencari jejak kehidupan di sana di masa depan. Jika wahana yang dikirim dari bumi jatuh ke Europa, material bumi yang menempel di sana dapat mengubah lingkungan Europa yang murni. Jika nanti benar-benar ditemukan bakteri hidup di Europa, kita tidak akan punya cara untuk mengetahui apakah itu benar-benar kehidupan luar angkasa yang lahir di Europa, atau bakteri bumi yang menempel pada wahana pendahulu yang bertahan hidup. Tanpa disadari, umat manusia menjadi pihak "Engineer" yang menaburkan kehidupan baru ke Europa.
Pada akhirnya, para astronom memutuskan untuk menjatuhkan wahana Galileo ke dalam awan Jupiter, sehingga lingkungan Europa tetap terjaga. Berkat itu, wahana Europa Clipper yang baru saja diluncurkan dapat menganalisis Europa yang hingga kini masih murni tanpa khawatir akan kontaminasi.
Meskipun baru-baru ini sedikit terguncang karena masalah anggaran, NASA sedang menyiapkan rencana bersejarah Mars Sample Return untuk membawa sampel dari Mars kembali ke bumi sebelum tahun 2030. Wahana penjelajah (rover) Perseverance yang sudah terbang ke Mars sedang sibuk mengebor berbagai tempat di Mars untuk mengumpulkan sampel. Setelah itu, sampel akan dipindahkan ke wahana kedua yang tiba di Mars, kemudian roket kecil seperti rudal akan diluncurkan untuk membawa harta karun berharga tersebut kembali ke bumi.
Selama ini, semua penelitian tentang Mars hanya dilakukan di Mars. Jika misi ini berjalan dengan lancar sesuai harapan semua orang, umat manusia akhirnya bisa memeriksa dan menganalisis material Mars secara langsung di bumi. Namun, jika terjadi kontaminasi oleh material bumi seperti dalam analisis sampel asteroid kali ini, hasil analisis sampel Mars yang berharga akan mengandung banyak kesalahan. Di saat misi pengembalian sampel Mars sudah di depan mata, sampel Ryugu meninggalkan pelajaran penting bagi para astronom untuk menyusun kembali protokol pencegahan kontaminasi dengan lebih hati-hati.
Judul novel 'Catch-22' karya penulis Amerika Joseph Heller, yang ditulis berdasarkan pengalamannya bertugas selama Perang Dunia II, adalah aturan implisit fiktif yang muncul dalam karya tersebut. Aturannya adalah, "Seseorang yang gila harus dibebaskan dari tugas pengeboman, sehingga ia harus memberi tahu dokter militer bahwa ia gila. Namun, jika ia melakukan itu, berarti ia memiliki pertimbangan mental yang sehat, sehingga ia terbukti tidak gila dan tidak dapat dibebaskan dari tugas pengeboman." Oleh karena itu, Catch-22 merujuk pada situasi sulit yang terjebak dalam logika berputar.
Situasi serupa terjadi saat menganalisis sampel asteroid. Untuk menganalisis kandungan apa yang ada di asteroid, analisis harus dilakukan di laboratorium bumi. Namun, jika dibawa ke laboratorium bumi, analisis yang benar tidak bisa dilakukan karena kontaminasi oleh material bumi. Membawa asteroid ke laboratorium bumi berisiko karena hasilnya bisa terdistorsi. Namun, jika sampel asteroid tidak dibawa, analisis tidak bisa dilakukan di bumi.
Tentu ini bukan perbandingan yang akurat, tetapi jika kita hanya melihat fenomena yang terjadi di permukaan, dari sisi "saat kita melakukan observasi untuk menganalisis asteroid, asteroid tersebut kehilangan sifat aslinya dan berubah menjadi sosok yang termodifikasi serta terkontaminasi", hal ini mengingatkan pada situasi sulit dalam mekanika kuantum yang mengatakan bahwa "tindakan observasi itu sendiri memengaruhi kondisi alam semesta". Tampaknya, baik di dunia mikroskopis atom maupun dunia makroskopis alam semesta, kita tidak bisa melihat dunia dalam kondisi murni seperti aslinya sebelum kita menyentuhnya.
Referensi
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/maps.14288
https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2/
Siapa penulis Ji Woong-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', ia bermimpi untuk menyebarluaskan keindahan alam semesta. Saat ini, ia meneliti evolusi galaksi melalui interaksi di Pusat Penelitian Evolusi Galaksi dan Laboratorium Kosmologi Dekat di Universitas Yonsei, serta aktif dalam berbagai kegiatan komunikasi sains seperti ceramah dan menulis. Ia telah menulis buku seperti 'Some-tane Cheonmundae', 'Haru Jongil Uju Saenggak', dan 'Byeol, Bit-ui Gwahak'.