KOMPETENSI DASAR :Menjelaskan Sejarah Pembentukan Alam Semesta, dan Bumi dengan teori-teorinya, umur bumi

TATAP MUKA 2

INDIKATOR PENCAPAIAN :

Teori Alam Semesta Teori /hipotesa pembentukan Sistem Tata Surya dan Bumi Umur bumi

SIFAT ALAM SEMESTA (UNIVERSE)

Sistem tata surya, terdiri dari matahari; planet & satelit; asteroid; komet; dan meteorit.

Matahari hanya sebuah bintang di dlm galaksi, yg terdiri dari 1011 bintang, dengan diameter ± 70.000 thn cahaya (1 thn cahaya 10 13 km).

Di luar galaksi kita terdpt sejumlah besar sistem bintang lainnya, disebut nebula ekstragalaksi. Yg terdekat dgn kita adalah nebula Andromeda dgn jarak sekitar 1,75 x 10 6 thn cahaya

BUMI DAN ALAM SEMESTA

Teori-teori tentang terbentuknya alam semesta ialah Teori Keadaan (Steady State Theory) dan Teori Ledakan Besar (Big-Bang Theory).

Teori Keadaan Tetap, menyatakan bahwa tiap-tiap galaksi yang terbentuk tumbuh menjadi tua dan akhirnya mati. Jadi teori ini beranggapan bahwa alam semesta itu tak terhingga besarnya dan juga tak terhingga tuanya (tanpa awal dan akhir).

Teori Ledakan Besar ialah meledaknya massa yang sangat besar dengan dahsyat, karena adanya reaksi inti.

Big Bang (terjemahan bebas: Ledakan Dahsyat atau Dentuman Besar) dalam kosmologi adalah salah satu teori ilmu pengetahuan yang menjelaskan perkembangan dan bentuk awal dari alam semesta.

Teori ini menyatakan bahwa alam semesta ini berasal dari kondisi super padat dan panas, yang kemudian mengembang sekitar 13.700 juta tahun lalu.

Dasar dari teori ini adalah alam semesta terbentuk dari titik yang mengembang lewat sebuah ledakan.

Karena terus mengembang, maka dari sudut pandang sains ada 3 kemungkinan bagaimana alam semesta mengalami kiamat, yaitu “Big Crunch”, “Big Chill” dan “Big Rip”.

Big Crunch menyatakan alam semesta akan terus berkembang hingga titik maksimal, kemudian setelah mencapai titik maksimal maka alam semesta akan mengalami kompresi atau mengecil dan akhirnya kembali menjadi titik.

Big Chill menyatakan alam semesta akan terus berkembang sampai akhirnya kehabisan bintang-bintang bahan bakar. Sehingga berakibat, tanpa bintang, planet - planet akan beku dan mati. Teori ini masih cukup diragukan.

Big Rip mengatakan ekspansi alam semesta akan terus bertambah, galaksi mengembang, gravitasi melemah dan isinya akan tercerai berai. Bintang, planet dan akhirnya seluruh atom-atom pun akan pecah. Waktu dan dimensi akan berhenti. Teori ini yang cukup diyakini kebenaran akan terjadi, karena merujuk pada teori Dentuman Besar sebagai teori terjadinya alam semesta, alam semesta terjadi karena sebuah ledakan dan akan berakhir oleh sebuah ledakan pula.

Big-Bang dan Alam Semesta yang Mengembang

Pada tahun 1929 Astronom Amerika Serikat, Edwin Hubble melakukan observasi dan melihat Galaksi yang jauh dan bergerak selalu menjauhi kita dengan kecepatan yang tinggi. Ia juga melihat jarak antara Galaksi-galaksi bertambah setiap saat.

Penemuan Hubble ini menunjukkan bahwa Alam Semesta kita tidaklah statis seperti yang dipercaya sejak lama, namun bergerak mengembang. Kemudian ini menimbulkan suatu perkiraan bahwa Alam Semesta bermula dari pengembangan di masa lampau yang dinamakan Dentuman Besar.

KESALAHAN UMUM :

Orang sering kali salah mengartikan Big Bang sebagai suatu ledakan yang menghamburkan materi ke ruang hampa. Padahal Big bukanlah suatu ledakan, bukan penghamburan materi ke ruang kosong, melainkan suatu proses pengembangan alam semesta itu sendiri.

Big Bang adalah proses pengembangan ruang-waktu.

KEDUDUKAN SISTEM TATA SURYA KITA

DI DALAM ALAM SEMESTA

Salah satu teori yang menyebabkan kiamat adalah matahari yang terus membesar dan akhirnya “memakan” planet, istilahnya lebih dikenal sebagai “Red Giant”.

Matahari yang tergolong sebagai salah satu bintang Matahari yang tergolong sebagai salah satu bintang ini akan kehabisan bahan bakar dan terus ini akan kehabisan bahan bakar dan terus berkembang sampai meledak (Supernova). Supernova berkembang sampai meledak (Supernova). Supernova akan menghasilkan debu kosmik yang merupakan akan menghasilkan debu kosmik yang merupakan cikal bakal bintang dan planet yang baru.cikal bakal bintang dan planet yang baru.

Supernova adalah ledakan dari suatu bintang di galaksi yang memancarkan energi yang teramat besar. Peristiwa supernova ini menandai berakhirnya riwayat suatu bintang. Bintang yang mengalami supernova akan tampak sangat cemerlang dan bahkan kecemerlangannya bisa mencapai ratusan juta kali cahaya bintang tersebut semula.

Energi yang dipancarkan oleh supernova amatlah besar. Bahkan pancaran energi yang dipancarkan saat supernova terjadi dalam beberapa detik saja dapat menyamai pancaran energi sebuah bintang dalam kurun waktu jutaan hingga miliaran tahun. Pancaran energi supernova dapat dihitung berdasarkan sifat-sifat pancaran radiasinya.

Supernova 1987A yang terjadi di Awan Magellan Besar. Tanda panah di bagian kanan menunjukkan bintang sebelum meledak

Tahapan terjadinya SupernovaSuatu bintang yang telah habis masa hidupnya, biasanya akan melakukan supernova. Urutan kejadian terjadinya supernova adalah sebagai berikut:

1. PembengkakanBintang membengkak karena mengirimkan inti Helium di dalamnya ke permukaan. Sehingga bintang akan menjadi sebuah bintang raksasa yang amat besar, dan berwarna merah. Di bagian dalamnya, inti bintang akan semakin meyusut. Dikarenakan penyusutan ini, maka bintang semakin panas dan padat.

2. Inti BesiSaat semua bagian inti bintang telah hilang, dan yang tertinggal di dalam hanyalah unsur besi, maka kurang dari satu detik kemudian suatu bintang memasuki tahap akhir dari kehancurannya. Ini dikarenakan struktur nuklir besi tidak memungkinkan atom-atom dalam bintang untuk melakukan reaksi fusi untuk menjadi elemen yang lebih berat.

3. PeledakanPada tahap ini, suhu pada inti bintang semakin bertambah hingga mencapai 100 miliar derajat celcius. Kemudian energi dari inti ini ditransfer menyelimuti bintang yang kemudian meledak dan menyebarkan gelombang kejut. Saat gelombang ini menerpa material pada lapisan luar bintang, maka material tersebut menjadi panas. Pada suhu tertentu, material ini berfusi dan menjadi elemen-elemen baru dan isotop-isotop radioaktif.

4. PelontaranGelombang kejut akan melontarkan material-material bintang ke ruang angkasa.

Para astronom telah mendeteksi ledakan supernova di Galaksi Bima Sakti yang diyakini merupakan yang termuda di galaksi Bima Sakti. Hasil pengamatan menggunakan observatorium sinar-X “Chandra” milik NASA dan teleskop radio VLA (Very Large Array) milik National Radio Astronomy Observatory tersebut berimplikasi terhadap pemahaman tentang seberapa sering terjadinya ledakan supernova di galaksi kita.

Ada satu bintang yang melakukan supernova di ruang angkasa tiap satu detik kehidupan di bumi. Hanya saja, untuk menemukan bintang yang akan melakukan supernova tersebut amatlah sulit. Banyak faktor yang memengaruhi dalam pengamatan supernova. Walaupun begitu, ada beberapa peristiwa supernova yang telah teramati oleh manusia, di antaranya:Supernova 1994D

GalaksiTerdiri atas kumpulan Sistem Tata Surya

GALAKSI BIMA SAKTI

Alam semesta membesar, disimpulkan mengalami evolusi dan sampai saat ini masih berevolusi

Mulanya alam semesta berupa satu titik atau terkumpul dlm kawasan yg kecil, dikenal sbg bentuk primitif

Berdasarkan asumsi kecepatan pembesaran, umur alam semesta diperkirakan sekitar 16 x 109 tahun

Sistem tata surya mrpkan unit tersendiri dan umurnya berbeda dgn galaksi lain

Komposisi sistem tata surya sama dgn ketika ia terbentuk, kecuali adanya perubahan akibat konversi H menjadi He & reaksi nuklir lainnya

Pada awalnya isotop 235U & 238U terbentuk dgn jumlah yg sama. Rasio saat ini untuk 235U : 238U = 1 : 138

Waktu yg diperlukan untuk mengubah rasio dari 1:1 menjadi 1 : 138 adalah sekitar 6 x 109 tahun

Diantara isotop Pb (204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb), Isotop 204Pb tidak radiogenik.

Meteorit besi tidak mengandung uranium, dan diantara Pb yg ada, 204Pb memiliki jumlah tertinggi dibandingkan dgn isotop Pb lainnya

Meteorit batuan mengandung uranium dan kehadiran Pb menunjukkan adanya penambahan Pb yg radiogenik.

Dari analisis matematik : umur meteorik 4,6 x 10 9 thn, = hasil perhit menurut Rb - Sr dlm meteorik batuan dan besi.

Umumnya batuan benua, berumur 2,7 x 109 thnBatuan tertua di Afrika berumur 3-3,6 x 109 thnBatuan tertua di Amerika Utara: 3,1-3,7 x 109thnBatuan tertua di Eropa berumur 3,5 x 109 tahunBatuan tertua di Australia berumur 3 x 109 thn

Bukti dari ledakan katastropik meteorit, bulan dan bumi 4 x 10 9 thn lalu. Waktu beberapa ratus juta thn di antara umur bumi dan batuan kerak, dipergunakan kerak untuk menjadi stabil

Planet-planet berotasi pada sumbunya sendiri dlm arah yg sama seperti arah revolusinya mengelilingi matahari (kecuali Uranus & Venus, berputar ke belakang), dan kebanyakan satelitnya berputar dlm arah yg sama

Planet-planet terdiri dari 2 kelompok yg berlawanan.

Kelompok dlm, terdiri dari planet kecil yaitu Merkurius, Venus, Bumi dan Mars, dikenal sbg Planet Terestrial

Kelompok luar, terdiri dari planet besar : Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus dikenal sbg Planet Utama

SIFAT SISTEM Tata Surya (Solar System)

Anggota tata surya yang lain adalah:

1.Asteroida, berbentuk semacam planet tetapi sangat

kecil, bergaris tengah 500 mil, jumlahnya lebih dari 2.000 buah dan terletak antara Mars dan Jupiter.

2. Komet atau bintang berekor, Garis edarnya eksentrik, perihelionnya sangat

dekat dengan matahari, sedangkan aphelionnya sangat jauh, berupa bola gas pijar seperti matahari.

3. Meteor, merupakan batuan dingin yang terjadi akibat

gaya tarik bumi sehingga masuk ke atmosfer menjadi pijar karena bergesekan dengan atmosfer.

Sistem Tata Surya (Solar System)

STRUKTUR DALAM BUMI DAN STRUKTUR KULIT BUMI

Asal Mula Sistem Tata Surya (Solar System)

Ada 2 teori tentang asal mula sistem tata surya

Persamaan ke 2 teori tersebut adalah sistem tata surya berasal dari matahari purba atau nebula tata surya

Perbedaan antara ke dua teori tersebut adalah :

1.Energi pembentuk planet berasal dari luar lingkungan nebula tata surya awal 2. Energi pembentuk planet berasal dari dlm

lingkungan nebula tata surya awal

Immanuel Kant (Teori Kabut, 1755) Di dlm nebula tata surya awal, daerah yg

berdensitas tinggi bertindak sbg daerah benaman massa, dan planet-planet membesar pada pusat kawasan tsb.

Laplace (1796) Matahari berasal dari putaran massa gas

dan dgn adanya kontraksi serta diikuti peningkatan rotasi, menyebabkan pemutusan seri lingkar gas oleh gaya sentrifugal

Lingkar gas ini akan terkondensasi utk membentuk planet

"Teori Kabut (Nebula)” menceritakan kejadian tersebut dalam 3 (tiga ) tahap :

1. Matahari dan planet-planet lainnya masih berbentuk gas, kabut yang begitu pekat dan besar

2. Kabut tersebut berputar dan berpilin dengan kuat, dimana pemadatan terjadi di pusat lingkaran yang kemudian membentuk matahari. Pada saat yang bersamaan materi lainpun terbentuk menjadi massa yang lebih kecil dari matahari yang disebut sebagai planet, bergerak mengelilingi matahari.

3. Materi-materi tersebut tumbuh makin besar dan terus melakukan gerakan secara teratur mengelilingi matahari dalam satu orbit yang tetap dan membentuk Susunan Keluarga Matahari

Clerk MaxwellClerk Maxwell

Terdapatnya konsentrasi momentum Terdapatnya konsentrasi momentum sudut di planet-planet & bukan di sudut di planet-planet & bukan di matahari, yg mengakibatkan matahari, yg mengakibatkan terkondensasinya gelang-gelang gas terkondensasinya gelang-gelang gas menjadi planetmenjadi planet

Buffon (1749)Planet-planet terlempar keluar dari tubuh matahari krn bertubrukan dgn bintang lainnya

Hipotesis Chamberlain-Moulton (Teori Planetisimal)Hipotesis planetisimal pertama kali dikemukakan oleh Thomas C. Chamberlain dan Forest R. Moulton pada tahun 1900. Hipotesis planetisimal mengatakan bahwa tata surya kita terbentuk akibat adanya bintang lain yang hampir menabrak matahari dan pembentukan planet akibat pengumpulan partikel padat

Hipotesa Jeans-JeffreysPembentukan planet-planet akibat kondensasi dari lemparan massa pijaran gas

HIPOTESA 2

Hipotesis Pasang Surut BintangHipotesis pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jean dan Herold Jaffries pada tahun 1917. Hipotesis pasang surut bintang sangat mirip dengan hipotesis planetisimal. Namun perbedaannya terletak pada jumlah awalnya matahari.

Hipotesis KondensasiHipotesis kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom Belanda yang bernama G.P. Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Hipotesis kondensasi menjelaskan bahwa tata surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa.

Hipotesis Bintang KembarHipotesis bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun 1956. Hipotesis mengemukakan bahwa dahulunya tata surya kita berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil.

Chamberlain-Moulton dan Jeans-Jeffreys

Mempunyai kesamaan ide dgn Buffon. Ia menggambarkan pembentukan bumi dan

planet-planet lainnya berasal dari material yg terlempar dari matahari dan bertubrukan dgn bintang lainnya, yg ada di dekatnya

Komposisi Alam Semesta (Universe)

Komposisi alam semesta didapat dari :•Pengujian spektroskopi tatasurya dan radiasi stellar•Analisis meteorit•Kandungan bumi dan planet lain•Komposisi Meteorit

Komposisi bagian dlm planet sukar didapat, maka kita harus membuat analogi dgn planet kita sendiri dan dgn bukti yg didapat dari meteorit

METEORIT

Diperkirakan terdpt berjuta meteorit dgn berbagai ukuran di dlm sistem surya, mulai dari yg terkecil berupa partikel debu, sampai beberapa kilometer.Diperkirakan rata-rata jatuhnya meteorik antara 30.000 dan 150.000 ton / tahun.Meteorik terutama terdiri dari suatu campuran Ni-Fe dari silikat kristal berkomposisi utama olivin atau piroksin, mineral besi sulfida troilit, atau campuran ke duanya.

Klasifikasi Meteorit

1. Siderit atau meteorit besi 2. Siderolit atau meteorit besi

berbatu3. Aerolit atau meteorit batu4. Tektit

Tabel Kelimpahan unsur di Solar Atmosphere

ElementElement Atomic NumberAtomic Number Abundance (Atoms / 10 Abundance (Atoms / 10 66 atoms Si) atoms Si)

HH 11 2,2 X 10 2,2 X 10 1010

HeHe 22 1,4 X 10 1,4 X 10 99

CC 66 9,3 X 10 9,3 X 10 66

NN 77 2,0 X 10 2,0 X 10 66

OO 88 1,6 X 10 1,6 X 10 77

NaNa 1111 4,3 X 10 4,3 X 10 44

MgMg 1212 8,9 X 10 8,9 X 10 55

AlAl 1313 7,4 X 10 7,4 X 10 44

SiSi 1414 1,0 X 10 1,0 X 10 66

SS 1616 3,2 X 10 3,2 X 10 55

KK 1919 3,2 X 10 3,2 X 10 33

CaCa 2020 5,0 X 10 5,0 X 10 44

ScSc 2121 2,5 X 10 2,5 X 10 11

TiTi 2222 2,5 X 10 2,5 X 10 33

VV 2323 2,3 X 10 2,3 X 10 22

CrCr 2424 1,1 X 10 1,1 X 10 44

MnMn 2525 5,9 X 10 5,9 X 10 33

FeFe 2626 7,1 X 10 7,1 X 10 55

CoCo 2727 1,8 X 10 1,8 X 10 33

NiNi 2828 4,3 X 10 4,3 X 10 44

CuCu 2929 2,6 X 10 2,6 X 10 22

ZnZn 3030 6,3 X 10 6,3 X 10 22

After Ross and Aller, Science, 191, 1223, 1976

1. Siderit (Meteorit Besi)

Jumlah relatif yg cukup besar krn kemudahannya dikenal sbg meteorik

Rata-rata terdiri dari 98% logam, terdiri dari 1 atau 2 fasa logam Ni–Fe (Ni biasanya antara 4 & 20%)

Umumnya dgn asesori troilit (FeS), skreibersit (Fe, Ni, Co)3 P, & grafit.Mineral asesori seperti daubrelit (FeCr2S4), kohenit (Fe3C), dan kromit (FeCr204) sangat jarang sekali, umumnya menunjukkan struktur widmanstatten,

Struktur ini terdiri dari lamela kamarsit (suatu campuran nikel-besi dgn kandungan 6% Ni), dibatasi oleh taenit (campuran nikel-besi dgn kandungan 30% Ni)

Lamela ini paralel dgn bidang oktahedral kristal Ni-Fe, krn itu meteorik yg mempunyai struktur widmanstatten disebut sbg oktahedrit

Struktur ini mrpkan ciri khas dlm campuran logam yg mengalami pendinginan sangat perlahan dari T tinggi.

2. Siderolit Atau Meteorit Besi Berbatu

Terbentuk dr Ni-Fe & silikat dgn jumlah yg relatif sama.

Siderolit dibagi 2, yaitu : palasit & mesosiderit

Palasit tdr nikel-besi menerus yg melingkupi butiran olivin, dan sering membentuk kristal yg bagus.

Dlm mesosiderit fasa logam tidak menerus, & silikatnya tdr dr plagioklas & piroksin, terkadang dgn olivin.

3. Aerolit Atau Meteorit Batu

Jika tidak diketahui saat jatuhnya akan sukar dibedakan dgn batuan bumi.Meteorit batu, dibagi menjadi 2 kelompok

1. Kondrit

Hadirnya kondrul atau kondri, berupa benda kecil bulat (rata-rata berdiameter 1 mm), terdiri dr olivin & piroksin.

Kondrul tidak pernah ditemukan pada batuan di bumi. Shg diperkirakan kondrul ada kaitannya dgn asal meteorik jenis ini.

Komposisi rata-rata kondrit 40% olivin, 30% piroksin, 5-20% nikel-besi, 10 % plagioklas dan 6 % troilit.

Diantara meteorik, terdpt 1 kelompok kondrit yg disebut kondrit ber karbon, krn mengandung silikat besi, magnesium terhidrasi (serpentin atau klorit), dan 10 % senyawa organik kompleks.

Hasil riset yg dilakukan terhadap meteorik Murchison yg jatuh di Australia thn 1969, menunjang hipotesis senyawa organik tsb berasal dari non biologi.

Contohnya adanya asam amino yg tidak ditemukan dlm protein alamiah dan tidak satu pun menunjukkan keaktifan optik

Meteorik Murchison tdr dr suatu campuran kompleks senyawa organik (hidrokarbon alifatik dan aromatik, asam karboksilik, asam amino dll.

2. Akondrit

Akondrit mrpkan kelompok meteorik batu yg tidak mengandung kondrul, dan kristalnya lebih kasar drpd kondrit.

Banyak akondrit serupa batuan beku yg terdapat di bumi shg diperkirakan terkristalisasi dari lelehan silikat.

4. Tektit

Ciri-ciri tektit :

Terdiri dari gelas yg kaya silika (rata-rata 75% SiO2), menyerupai obsidian, tetapi berbeda dgn obsidian bumi Terdiri dari silika dan alumina dgn kadar tinggi, dan rendahnya kadar S, kapur, magnesium dan soda Komposisi semacam ini sama dgn komposisi granit dan riolit dan beberapa batuan sedimen yg kaya silika.

Tektit ditemukan sbg benda kecil bulat (200 – 300 gr), di daerah non vulkanik. Tektit tidak pernah dilaporkan jatuhnya.

Beberapa akhli menganggapnya sbg dampak tumbukan komet atau meteorik raksasa dgn bumi

Meteorit dibagi menjadi 2, yaitu

The finds, dicirikan oleh tidak terlihat waktu jatuhnya

The falls, Jika meteorit yg terlihat waktu jatuhnya.

FINDS FALLS

Number Percent Number Percent  

IronsIrons 545545 58,158,1 3333 4,64,6   

Stony IronsStony Irons 5353 5,75,7 1111 1,51,5   

AchondritesAchondrites 77 0,70,7 5656 7,87,8   

ChondritesChondrites 333333 35,535,5 621621 86,186,1   

TotalTotal 938938 100,00100,00 721721 100,0100,000