Selama dua dekade terakhir, para astronom dan astrokimiawan berusaha memecahkan dua misteri besar di alam semesta. Salah satunya terkait volatil sulfur.
Misteri yang pertama, jumlah volatil sulfur (senyawa sulfur yang mudah menguap) di awan padat dan wilayah pembentukan bintang jauh lebih rendah dibandingkan daerah antarbintang yang lebih renggang. Seolah-olah sulfur ini menghilang begitu saja. Kedua, dalam spektrum cahaya inframerah dari wilayah pembentukan bintang, terdapat puncak gelombang yang mencolok namun belum terjelaskan.
Kini, tim internasional yang dipimpin para peneliti dari Universitas Leiden, Belanda, telah menemukan jawaban untuk kedua misteri tersebut. Dalam eksperimen laboratorium yang mensimulasikan kondisi kosmik, mereka menemukan bahwa sulfur dapat terikat dengan amonium dalam kondisi es dan membentuk garam yang menempel pada debu serta kerikil antariksa. Senyawa ini dikenal sebagai amonium hidrosulfida (NH₄SH).
Sulfur yang Tersembunyi dalam Garam Amonium
Para peneliti melakukan eksperimen dengan kondisi suhu sangat rendah, menyerupai lingkungan di ruang antarbintang, di mana partikel debu, es, dan kerikil kosmik berinteraksi. Dalam kondisi ini, amonia (NH₃) yang biasa ditemukan dalam deterjen, bereaksi dengan hidrogen sulfida (H₂S) yang memiliki bau khas telur busuk. Hasil reaksi ini adalah pembentukan amonium hidrosulfida, sebuah garam sulfur yang terperangkap dalam butiran debu dan kerikil antariksa.
Penemuan ini menjelaskan mengapa volatil sulfur tampak menghilang di wilayah pembentukan bintang. Ternyata, sulfur tidak benar-benar lenyap, melainkan berubah bentuk menjadi senyawa yang tersembunyi di dalam debu dan es kosmik.
Mengungkap Sinyal Misterius di Spektrum Inframerah
Selain menyelesaikan teka-teki kehilangan sulfur, eksperimen ini juga memberikan jawaban atas puncak gelombang misterius dalam data inframerah dari teleskop James Webb. Data dari instrumen MIRI (Mid-Infrared Instrument) pada teleskop tersebut menunjukkan adanya puncak sinyal inframerah yang tidak diketahui asalnya. Setelah dilakukan analisis, para peneliti menemukan bahwa amonium hidrosulfida menghasilkan puncak gelombang pada lokasi yang sama dengan anomali tersebut.
Dengan temuan ini, para astronom dapat memperkirakan bahwa sekitar 20% dari sulfur yang hilang tersimpan dalam bentuk garam sulfur pada debu dan kerikil antariksa. Namun, masih ada sekitar 80% sulfur yang belum teridentifikasi, yang kemungkinan berada dalam bentuk sulfida logam atau alotrop sulfur lainnya.
Inspirasi dari Komet 67P
Penelitian ini berawal dari data yang diperoleh oleh misi Rosetta milik ESA. Antara tahun 2014 hingga 2016, wahana antariksa Rosetta mengorbit komet 67P dan menemukan bahwa partikel debu komet mengandung kadar amonium hidrosulfida yang jauh lebih tinggi dari perkiraan. Karena komet diyakini menyimpan materi es primordial sejak awal pembentukan Tata Surya, para ilmuwan menduga bahwa jejak amonium hidrosulfida juga dapat ditemukan di daerah pembentukan bintang.
Penemuan ini semakin memperjelas bagaimana proses kimia dari masa lalu Tata Surya kita dapat ditelusuri kembali ke pembentukan sistem bintang baru. Di masa depan, para ilmuwan berencana untuk melakukan lebih banyak pengamatan dengan teleskop Webb untuk mengonfirmasi teori ini dan mencari keberadaan sisa sulfur yang belum terdeteksi.