Bayangkan tempat di mana kamu duduk.
Kembalilah ke masa lalu
dan mungkin tempat itu terendam di dasar laut yang dangkal,
terkubur di bawah bebatuan,
atau mengapung di permukaan panas yang meleleh.
Tapi, kembalilah cukup jauh—
sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu,
dan kamu akan berada di tengah awan besar yang terdiri dari debu dan gas,
melingkari bintang yang baru lahir.
Ini adalah latar belakang dari beberapa misteri fisika terbesar dan terkecil:
misteri debu kosmis.
Area yang tampak kosong di antara bintang
sebenarnya terdiri atas awan gas dan debu,
biasanya tertiup oleh banyak supernova.
Ketika awan tebal mencapai batas tertentu yang disebut dengan massa Jeans,
awan itu hilang dengan sendirinya.
Awan yang menyusut berputar semakin cepat dan memanas,
akhirnya menjadi cukup panas untuk membakar hidrogen di intinya.
Pada titik inilah, sebuah bintang lahir.
Ketika fusi dimulai di bintang baru,
itu mengeluarkan semburan gas yang keluar dari atas dan bawah awan,
meninggalkan cincin orbit gas dan debu yang disebut cakram protoplanet.
Ini adalah tempat yang sangat berangin;
pusaran gas memisahkan partikel-partikel, dan saling menghantam sesama.
Debu terdiri dari pecahan logam kecil, potongan batu, dan es.
Kami telah mengamati ribuan cakram ini di angkasa
pada berbagai tahap perkembangan
ketika debu menggumpal menjadi massa yang senantiasa membesar.
Butiran debu itu 100 kali lebih kecil dari lebar rambut manusia yang saling menempel
melalui gaya van der Waals.
Itu keadaan saat awan elektron bergeser ke satu sisi molekul,
menciptakan muatan negatif di satu sisi dan muatan positif di sisi lain.
Muatan yang berbeda saling menarik, tapi van der Waals hanya untuk hal-hal kecil.
Dan ada suatu masalah: saat kumpulan debu tumbuh hingga ukuran tertentu,
kondisi luar angkasa yang berangin memecah mereka secara konstan
saat mereka saling menabrak.
Pertanyaan tentang cara mereka terus tumbuh adalah misteri pertama debu kosmis.
Satu teori memakai muatan elektrostatis untuk menjawab pertanyaan ini.
Sinar gamma, sinar-X, dan sinar UV
menyebabkan elektron lepas dari atom gas dalam cakramnya,
menciptakan ion positif dan elektron negatif.
Elektron bertemu dan menempel pada debu,
menyebabkan muatan debu menjadi negatif.
Sekarang, saat angin mempertemukan gumpalan debu itu,
muatannya saling menolak, dan memperlambat mereka saat bertabrakan.
Dengan tabrakan lembut mereka tidak akan terpisah,
tapi jika tolakannya terlalu kuat, mereka tidak akan tumbuh.
Satu teori menyatakan bahwa partikel berenergi tinggi
dapat melepaskan lebih banyak elektron dari gumpalan debu,
menjadikannya bermuatan positif.
Muatan yang berlawanan saling menarik, dan gumpalan itu tumbuh dengan cepat.
Tapi tak lama kemudian, kita mencapai misteri lain.
Kami tahu dari bukti yang ditemukan di meteorit
bahwa gumpalan debu ini akhirnya menjadi panas, leleh,
lalu didinginkan menjadi pil padat yang disebut chondrules.
Dan kami tidak tahu bagaimana atau mengapa hal itu dapat terjadi.
Lalu, setelah pelet itu terbentuk, bagaimana cara mereka saling menempel?
Gaya elektrostatisnya terlalu lemah,
batu-batu kecil tidak bisa disatukan oleh gravitasi.
Gravitasi bertambah sesuai massa benda yang terlibat.
Itu mengapa kamu dapat lolos dengan mudah dari asteroid seukuran gunung kecil
hanya dengan menggunakan kekuatan yang dihasilkan oleh kakimu.
Jadi, jika bukan gravitasi, lalu apa?
Mungkin itu debu.
Gumpalan debu di sekitar peletnya
dapat bertindak seperti velkro.
Ada bukti untuk hal ini dalam meteor,
di mana kami menemukan banyak chondrules, dikelilingi lapisan halus yang tipis–
mungkin itu debu yang terkondensasi.
Akhirnya, pelet chondrule disatukan dalam batu yang lebih besar
yang berukuran sekitar satu kilometer
akhirnya cukup besar untuk bersatu dengan gaya gravitasi.
Mereka terus bertabrakan dan tumbuh menjadi sesuatu yang lebih besar,
termasuk planet yang kita kenal sekarang.
Pada akhirnya, sumber dari segala sesuatu yang kita ketahui–
ukuran planet kita, posisinya dalam tata surya,
dan komposisi unsurnya
ditentukan oleh rangkaian besar tumbukan acak yang tak terhitung jumlahnya.
Ubah sedikit susunan awan debu,
dan mungkin kondisinya jadi tidak sesuai
untuk membentuk kehidupan di planet kita.