Klasifikasi Tipe-tipe Eksoplanet

Artikel ini membahas secara ringkas bagaimana para ilmuwan mengklasifikasikan berbagai exoplanet (planet ekstrasurya) yang ada di galaksi kita. Exoplanet merupakan sebutan bagi planet-planet yang mengorbit bintang selain matahari kita.  Hingga 1 April 2017, sudah ditemukan 3,607 buah eksoplanet (www.exoplanet.eu).

Miniterran

Radius dibandingkan dengan Bumi: 0.03 hingga 0.4 kali radius Bumi

Massa dibandingkan dengan Bumi: 0.00001 hingga 0.1 kali massa Bumi

Miniterran merupakan jenis planet terkecil menurut Planetary Habitability Laboratory (phl.upr.edu). Ukuran planet-planet ini kira-kira sebesar Merkurius sehingga kerap disebut juga sebagai planet-planet Merkurian. Karena ukurannya yang mungil, mereka amat sulit untuk teramati. Hingga saat ini, hanya lima buah yang telah ditemukan di luar tata surya kita. Planet-planet miniterran yang telah ditemukan terletak sangat dekat dengan bintang mereka, sehingga temperatur permukaannya sangat panas dan tidak memiliki atmosfir.

Subterran

Radius dibandingkan dengan Bumi: 0.4 hingga 0.8 kali radius Bumi

Massa dibandingkan dengan Bumi: 0.1 hingga 0.5 kali massa Bumi

Planet pada kategori ini memiliki ukuran yang hampir sama dengan planet Mars. Sebagaimana Miniterran ukuran yang kecil menyebabkan keberadaan mereka di luar tata surya sangat sulit untuk dideteksi. Kebanyakan planet subterraan, dari 69 planet yang sudah ditemukan saat ini, mengorbit sangat dekat dengan bintang mereka. Selain sangat panas planet-planet ini juga secara berkala mengalami tumbukan dengan asteroid-asteroid. Mars merupakan satu-satunya planet dalam kategori subterran di tata surya kita.

Terran

Radius dibandingkan dengan Bumi: 0.8 hingga 1.5 kali radius Bumi

Massa dibandingkan dengan Bumi: 0.5 hingga 5 kali massa Bumi

Planet-planet dalam ketagori terran memiliki ukuran yang haampir sama dengan Bumi dan Venus. Planet-planet ini paling sering diindikasikan dapat ditinggali mahluk hidup. Dari 664 planet terran yang ditemukan di luar tata surya kita, 15 diperkirakan berada dalam zona hunian (habitable zone) bintang mereka. Dalam zona yang juga dikenal sebagai zona Goldilocks ini, sebuah planet dapat memiliki air dalam bentuk cairan (bukan es atau uap) sehingga bisa menyangga mahluk hidup.

Ilustrasi dari Kepler-452b, sebuah planet berukuran mirip dengan bumi pertama yang berada dalam zona hunian.
Gambar asli: NASA
Lisensi: Public Domain

Superterran

Radius dibandingkan dengan Bumi: 1.5 hingga 2.5 kali radius Bumi

Massa dibandingkan dengan Bumi: 5 hingga 10 kali massa Bumi

Superterran juga dikenal sebagai Bumi super (super-Earths). Planet-planet ini memiliki ukuran yang lebih besar daripada Bumi. Kira-kira 29 superterran diketahui mengorbit bintang-bintang mereka dalam zona hunian. Walaupun ukurannya besar, kadang-kadang sulit untuk dibedakan apakah sebuah superterran terdiri atas batuan seperti Bumi, atau terdiri atas gas seperti Neptunus.

Neptunian

Radius dibandingkan dengan Bumi: 2.5 hingga 6 kali radius Bumi

Massa dibandingkan dengan Bumi: 10 hingga 50 kali massa Bumi

Sebagaimana diisyaratkan oleh namanya, planet-planet neptunian memiliki massa yang sama dengan planet Neptunus. Kemungkinan plante-planet ini juga terdiri atas gas. Ukurannya yang besar, membuatnya lebih mudah ditemukan, walaupun mereka terletak di pinggir sistem tata surya mereka, yang disebut sebagai zona dingin (cold zone).  Dalam zona dingin, air pada permukaan planet hanya ada dalam bentuk es. Di tata surya kita sendiri, zona ini disebut sebagai sabuk Kuiper, yang didiami oleh sebuah planet kerdil yaitu Pluto.

Jovian

Radius dibandingkan dengan Bumi: >  6 kali radius Bumi

Massa dibandingkan dengan Bumi: > 50 kali massa Bumi

Jovian merupakan kelompok planet-planet yang ukurannya serupa dengan Jupiter, atau malah lebih besar. Planet-planet ini utamanya tersusun atas gas hidrogen dan helium. Karena berukuran sangat besar mereka cenderung mudah untuk teramati. Yang mengejutkan adalah karena planet-planet ini kerap ditemukan mengorbit sangat dekat dengan bintang-bintang mereka, sehingga dinamai hot Jupiter. Temuan-temuan ini mendorong para ilmuwan untuk memikirkan kembali bagaimana proses evolusi yang terjadi dalam suatu sistem tata surya.

Perbandingan ukuran antara Jupiter dengan sebuah eksoplanet bernama TrES-3b. TrES-3b memiliki periode orbit hanya 31 jam, sehingga sangat mudah untuk dideteksi menggunakan metode transit.
Gambar asli oleh: Aldaron
Lisensi: creative commons 

Tipe eksoplanet terbanyak

Selama ini, kebanyakan eksoplanet yang ditemukan bertipe subterran atau yang berukuran lebih besar lagi. Hal ini tidak berarti jumlah mereka di alam semesta memang lebih banyak, akan tetapi lebih karena keterbatasan metode pengamatan yang ada. Kebanyakan eksoplanet ditemukan dengan menggunakan metode transit, yaitu mengamati bayangan yang mereka hasilkan saat mereka melintasi bintang mereka. Akan tetapi untuk mengkonfirmasi keberadaan suatu planet kita harus pula mengamati orbit-orbit mereka. Hal ini memang mudah bagi planet-planet besar dengan orbit yang dekat seperti planet-planet hot Jupiter. Akan tetapi, penelitian terakhir menunjukkan bahwa mini-neptune, planet-planet dengan ukuran diantara bumi dan neptunus, merupakan tipe planet yang paling banyak.

Daftar Pustaka

1. http://exoplanet.eu/
2. http://phl.upr.edu/

Sel Darah: Kunci Keremajaan dan Melawan Penuaan

Darah dari mahluk hidup yang masih muda nampaknya memiliki kekuatan penyembuh. Akan tetapi bagaimana kita bisa memanfaatkan sifat ini tenpa harus bergantung pada donor? Penemuan protein yang dapat menjaga sel induk (stem cell) darah agar tetap muda nampaknya membuka peluang ini.

Kemampuan darah muda untuk meremajakan pertama kali diamati dalam sebuah percobaan sadis yang disebut parabiosis. Parabiosis merupakan suatu bentuk eksperimen yang sudah ada sejak 1860. Dalam percobaan ini biasanya dua ekor tikus, yang satu masih muda dan yang satu lagi sudah tua dijahit menjadi satu. Tujuannya adalah untuk menghubungkan sistem sirkulasi dari kedua tikus ini. Setelah beberapa waktu akan teramati bahwa kesehatan dari tikus yang sudah tua akan meningkat, sementara yang masih muda akan menurun. Percobaan-percobaan lain pada hewan juga menunjukkan bahwa menyuntikkan darah yang sudah tua atau muda akan menghasilkan efek yang serupa. Mungkin, fakta ini pulalah yang melatar belakangi lahirnya kisah-kisah drakula atau mahluk-mahluk seram lain, yang dituturkan kerap menghisap darah gadis atau bayi untuk mempertahankan keabadiannya. Sebagai informasi, Novel Dracula pertama kali ditulis oleh Abraham Stoker pada tahun 1897, 30 tahun setelah publikasi eksperimen parabiosis pertama.    

Ilustrasi prosedur parabiosis, gambar diambil dari Duyverman et.al. (2012)

Walaupun seram, efek serupa memang berlaku juga pada manusia. Bukti lain, ketika disuntik dengan darah manusia remaja, tikus yang telah renta menunjukkan peningkatan ingatan, kemampuan memproses informasi dan aktifitas fisik. Oleh karena itu, darah dari remaja saat ini mulai diuji cobakan sebagai pengobatan untuk penyakit-penyakit penuaan misalnya Alzheimer. 

Sayangnya, penelitian-penelitian semacam ini sangat bergantung dengan adanya donor darah usia remaja. Walaupun penelitian ini berhasil, akan dibutuhkan sangat banyak donor agar prosedur ini dapat diterapkan secara luas. Sesuatu yang sangat sulit untuk diwujudkan.

Untungnya, sel induk darah kita dapat memberikan solusi alternatif. Baik darah merah maupun darah putih dalam tubuh kita dibentuk oleh sel-sel induk. Sel-sel ini sendiri juga memiliki induk (mother stem cells) yang berasal dari sumsum tulang. Sayangnya, seiring dengan pertambahan usia, induk dari sel induk ini jumlahnya semakin berkurang. Ketika meninggal pada usia 115 tahun, darah salah satu wanita tertua di dunia hanya memiliki dua sel induk lagi. 

Sel darah merah dan darah putih
Lisensi Public Domain

Penurunan jumlah ini menyebabkan orang tua memiliki lebih sedikit sel darah merah dan darah putih yang disebut dengan  limfosit B dan T. Penurunan jumlah sel darah ini dapat menyebabkan anemia serta melemahkan sistem kekebaalan tubuh. Oleh karena itu, sistem kekebalan tubuh pada orang-orang tua biasanya tidak mampu membendung infeksi-infeksi yang hebat.

Tetapi masih ada harapan untuk meremajakan sel-sel induk ini. Sebuah tim di University of Ulm, Jerman, mengamati bahwa susmsum tulang tikus yang sudah tua mengandung sebuah protein yang disebut dengan osteopontin, dalam jumlah yang jauh lebih sedikit. Untuk mengetahui apakah protein ini memiliki pengaruh pada sel induk darah, maka tim ini menyuntikkan sel induk darah pada tikus yang memiliki sedikit osteopontin. Sangat menakjubkan karena sel-sel yang disuntikkan ini menua dengan sangat cepat. Sebaliknya, ketika sel induk yang memang sudah tua dicampurkan dengan osteopontin dan protein lain yang mengaktivasinya, sel-sel tua ini mulai memproduksi darah putih sebagaimana yang dilakukan oleh sel-sel induk darah yang masih muda. Hasil eksperimen ini menunjukkan bahwa osteopontin dapat meremajakan fungsi sel induk (Guidi et.al. 2017). Kemampuan ini mungkin dapat dimanfaatkan untuk membuat sel darah yang sudah tua kembali muda.

Ini merupakan sebuah terobosan yang besar. Akan tetapi penelitian-penelitian lebih lanjut masih diperlukan untuk mengetaahui apakah pendekatan ini dapat meremajakan sistem peredaran darah secara keseluruhan. Saat ini kebanyakan penelitian yang berupaya memanfaatkan darah sebagai zat peremajaan baru berfokus pada plasama, komponen cair dari dara. Hal ini dikarena kebanyakan peneliti berpendapat bahwa plasma mengandung faktor-faktor yang menjaga kemudaan (Conboy et.al., 2011). 

Akan tetapi tim dari Jerman ini telah menunjukkan bahwa baik plasma maupun sel darah sama-sama penting. Telah terbukti bahwa menyuntikkan plasma darah dapat meremajakan hewan yang sudah tua. Akan tetapi perlakuan ini tidak seefektif ketika dua ekor hewan berbagi sistem sirkulasi darah bersama. Peran sel darah malah mungkin lebih signifikan karena mereka mampu meresap ke jaringan-jaringan tubuh.

Tim dari Jerman ini kini tengah mengembangkan sebuah obat yang mengandung osteopontin dan protein yang mengaktifkannya. Mereka berharap obat ini dapat mendorong sel induk tua untuk bekerja selayaknya masih muda. Dengan demikian sistem kekebalan tubuh pada orang tua dapat meningkat. Obat semacam ini mungkin bermanfaat untuk melawan infeksi dan anemia. Akan tetapi tim ini juga menduga bahwa tambahan osteopontin juga mampu memperbaiki kerja jantung. Osteopontin mungkin juga dapat menjadi obat bagi kelainan-kelainan darah akibat penuaan seperti myelodysplasias.

Penelitian-penelitian ini telah menambahkan bukti bahwa sel-sel tubuh dapat diremajakan. Walaupun demikian, sejumlah pengujian klinis masih dibutuhkan agar temuan-temuan ini dapat diterapkan pada manusia.

Daftar Pustaka

1. Conboy, I. M., Yousef, H., & Conboy, M. J. (2011). Embryonic anti-aging niche. Aging (Albany NY), 3(5), 555-563.
2. Duyverman, A. M., Kohno, M., Duda, D. G., Jain, R. K., & Fukumura, D. (2012). A transient parabiosis skin transplantation model in mice. Nature protocols, 7(4), 763-770.
3. Guidi, Novella, et al. "Osteopontin attenuates aging‐associated phenotypes of hematopoietic stem cells." The EMBO Journal (2017): e201694969.

Teknologi Paru-paru Buatan Portabel

Baru-baru ini telah muncul sejumlah inovasi teknologi berupa paru-paru buatan yang cukup ringkas untuk dibawa dalam sebuah ransel. Hasil uji coba menunjukkan bahwa paru-paru buatan ini dapat bekerja dengan baik pada domba. Inovasi ini merupakan salah satu alat yang dapat meningkatkan kualitas hidup bagi orang-orang yang mengalami kerusakan paru-paru, atau mereka yang hidupnya bergantung pada mesin-mesin berukuran besar.

Mesin pengganti fungsi paru-paru tradisional
gambar asli oleh Pfree2014
Lisensi Creative Commons 

Orang-orang yang mengalami kegagalan paru-paru biasanya bergantung pada mesin besar yang memompa darah mereka, dan mengalirkannya melalui alat yang berfungsi untuk menyuplai oksigen dan membuang karbondioksida. Hal ini kerap menyebabkan hidup mereka terbelenggu di atas tempat tidur dan justru menghambat pemulihan kesehatan mereka. Bahkan ketika mereka sebenarnya cukup kuat untuk bangun, mereka membutuhkan bantuan beberapa orang untuk mendorong peralatan dan tabung-tabung besar yang terhubung pada tubuh mereka. Para insinyur mulai memikirkan alternatif teknologi yang lebih nyaman sejak mewabahnya flu babi tahun 2009 lalu. Wabah ini telah mengakibatkan banyak pasien mengalami kegagalan paru-paru.

Paru-paru buatan merupakan suatu solusi sementara bagi para pasien yang mengidap infeksi paru-paru kronis atau yang sedang menunggu donor untuk transplantasi paru. Akan tetapi menciptakan teknologi ini ternyata lebih rumit dibandingkan dengan menciptakan jantung buatan. Fungsi jantung hanya memompa, sementara paru-paru terdiri atas jaringan buluh-buluh dan kantung udara yang kompleks, yang memungkinkan gas untuk berdifusi ke dan dari dalam darah. Paru-paru memiliki efisiensi tinggi dalam mempertukarkan gas, ini belum dapat ditandingi oleh teknologi yang ada hingga kini. Tantangan lain yang lebih kompleks adalah untuk membuat pompa untuk mendorong darah, melalui alat penukar gas, sebagaimana yang terdapat pada mesin saat ini.

Baru-baru ini, sebuah tim peneliti dari University of Pittsburgh yang dipimpin oleh William Federspiel menciptakan alat pengganti paru-paru yang dilengkapi dengan pompa dan tabung penukar gas. Yang lebih hebatnya lagi alat yang dihubungkan ke tubuh pasien lewat leher ini cukup ringkas untuk dibawa dalam sebuah tas ransel.  

Eksperimen yang dilakukan pada empat ekor domba menunjukkan bahwa alat ini mampu memasok oksigen ke dalam darah hewan-hewan ini selama enam jam (Madhani et.al., 2017). Menurut Federspiel, sebuah eksperimen lanjutan menunjukkan bahwa alat ini telah mampu bekerja selama lima hari penuh.

Ilustrasi paru-paru buatan portabel
gambar diambil dari www.ur.umich.edu

Teknologi serupa juga tengah dikembangkan oleh tim peneliti dari Carnegie Mellon University yang dikepalai oleh  Keith Cook. Perbedaannya, alat ini didesain bagi para pasien yang jantungnya masih cukup kuat untuk memompa darah. Darah yang awalnya dipompa ke paru-paru ini, dialirkan ke sebuah tabung portabel yang berfungsi mempertukarkan gas. Alat ini akan disambungkan dengan selang ke arteri jantung dan diikatkan ke badan pasien. Hasil percobaan menunjukkan bahwa alat ini dapat menunjang kehidupan tiga dari empat domba selama dua minggu.

Sayangnya kedua alat ini masih membutuhkan pasokan oksigen dari tabung. Akibatnya pasien juga masih harus membawa tabung oksigen kemana-mana. Walaupun demikian, pergerakan pasien masih jauh lebih bebas dibandingkan dengan menggunakan mesin yang saat ini ada.

Akan tetapi harapan akan teknologi yang lebih efisien nampaknya akan segera terwujud dengan adanya penelitian yang dilaksanakan oleh Badan Urusan Veteran Amerika Serikat. Kemampuan alat yang tengah dikembangkan oleh badan ini telah teruji pada tikus. Perbedaannya, alat ini tersusun oleh selang-selang sangat tipis yang dibuat dari membran-membran polimer. Darah yang dialirkan melalui selang-selang ini memperoleh penampang yang lebih luas bagi pertukaran oksigen dan karbondioksida. Selang-selang ini juga mampu mempertahankan kesehatan sel-sel darah, dengan menirukan tekanan kapiler sebagaimana yang terjadi secara alamiah dalam paru-paru.

Daftar Pustaka

1. Madhani, S. P., Frankowski, B. J., Burgreen, G. W., Antaki, J. F., Kormos, R., D’Cunha, J., & Federspiel, W. J. (2017). In Vitro and In Vivo Evaluation of a Novel Integrated Wearable Artificial Lung. The Journal of Heart and Lung Transplantation.