Sebuah “badai roket” di Mars bisa saja menyapu habis seluruh air di dalamnya

Sebuah studi baru menantang asumsi bahwa proses yang membawa air ke atmosfer Mars hanya terjadi selama periode musim panas terpanas di Belahan Bumi Selatan.

Air di Mars telah hilang entah kemana, namun para ilmuwan selama bertahun-tahun tidak sepakat mengenai ke mana tepatnya air itu pergi. Data dari penjelajah seperti Perseverance dan Curiosity, serta satelit yang mengorbit seperti Mars Reconnaissance Orbiter dan ExoMars, telah menunjukkan bahwa Mars dulunya adalah dunia yang basah dengan siklus hidrodinamik aktif. Tentu saja tidak lagi, tapi kemana perginya semua air itu?

Yang baru belajar yang mengumpulkan data dari setidaknya enam instrumen berbeda pada tiga pesawat ruang angkasa yang berbeda memberikan wawasan tambahan mengenai pertanyaan ini, menunjukkan bahwa badai debu melepaskan air ke atmosfer Planet Merah, yang mengalami kehancuran secara aktif sepanjang tahun.

Para ahli percaya bahwa pada suatu waktu, Mars memiliki cukup air di permukaannya untuk menutupi sebagian besar permukaannya pada a kedalaman ratusan meter. Untuk memperkirakannya, mereka menggunakan teknik yang disebut rasio deuterium/hidrogen (D/H). Deuterium, isotop hidrogen yang lebih berat, membentuk fraksi hidrogen dalam sebagian kecil molekul air.

Versi air yang sedikit lebih berat ini – yang dalam bahasa sehari-hari dikenal sebagai “air berat” – kecil kemungkinannya untuk dilepaskan ke lapisan atas atmosfer, tempat air tersebut kemudian dibuang. dihancurkan oleh radiasi ultravioletdan atom hidrogen yang dihasilkan disebarkan oleh angin matahari.

Oleh karena itu, seiring berjalannya waktu, rasio deuterium terhadap hidrogen biasa dalam air meningkat, seiring dengan semakin banyaknya bentuk unsur yang lebih ringan yang terdispersi. Para ilmuwan telah mengukur rasio D/H di Mars sebagai menjadi 5 hingga 8 kali lebih tinggi dari Bumi. Jika diekstrapolasi dari perhitungan ini, ini berarti bahwa terdapat cukup air di Mars untuk menutupi sebagian besar permukaannya yang tebalnya beberapa ratus meter — meskipun Mars mungkin belum dalam keadaan cair pada saat itu.

Menemukan jawaban keberadaan air ini membutuhkan pemahaman tentang musim di Mars. Planet Merah memiliki kemiringan sumbu, seperti Bumi, yang artinya Ada juga musim. Namun, Mars juga memiliki orbit elips yang jauh lebih jelas, yang berarti bahwa pada suatu “musim panas”, ketika planet ini paling dekat dengan perihelion (yaitu titik terdekatnya dengan Matahari), akan jauh lebih panas dibandingkan musim panas lainnya, ketika ia berada dekat dengan aphelion – titik terjauh dari Matahari.

Bagi Mars, ini artinya Musim panas di belahan bumi selatan jauh lebih panas dibandingkan dengan yang terjadi di belahan bumi utara, dan para ilmuwan telah lama percaya bahwa proses air mencapai atmosfer hanya terjadi pada periode musim panas yang relatif hangat di belahan bumi selatan. Namun, penelitian baru ini membantah asumsi tersebut dengan menunjukkan proses hilangnya air akibat jenis “badai roket” di belahan bumi utara, yang terjadi beberapa tahun lalu.

Musim panas yang lebih panas membuat perbedaan dalam hilangnya air karena proses dimana air disuntikkan ke atmosfer bagian atas dibandingkan atmosfer bagian bawah, yang mana air terlindung dari radiasi ultraviolet yang memecahnya menjadi molekul-molekul penyusunnya. Selama badai debu di musim panas bagian selatan, debu dipaksa masuk ke lapisan tengah atmosfer, yang memanaskannya sekitar 15 °C. Biasanya, awan es akan terbentuk pada ketinggian ini, memerangkap air di bagian bawah atmosfer dengan membekukan molekul-molekulnya.

Ketika panas dari debu meningkat, awan es ini berhenti terbentuk, memungkinkan air mencapai lapisan atas atmosfer setelah didorong ke sana oleh badai dan kemudian dihancurkan oleh radiasi.

Para ilmuwan sebelumnya percaya hal ini hanya terjadi selama musim panas di wilayah selatan, namun data dari ExoMars, Emirates Mars Mission (EMM) dan Mars Reconnaissance Orbiter telah mencatat badai yang kuat selama musim panas boreal pada tahun 37 Mars yang belum pernah terjadi sebelumnya (2022-2023 untuk Bumi), yang jelas menyebabkan proses penghancuran air yang sama seperti yang terjadi pada musim panas di Australia. Hal ini membuktikan bahwa siklus badai debu yang melepaskan air ke atmosfer bagian atas dan kehancurannya merupakan fenomena sepanjang tahun, dan tidak terbatas pada periode tertentu dalam sejarah Mars.

Benar, “badai roket” tersebut terlihat sangat kuat, namun para peneliti percaya bahwa di masa lalu Mars, kemiringan sumbunya mungkin telah bahkan lebih besar lagi terhadap Matahariyang akan mendukung pembentukan badai jenis ini pada musim panas yang jauh lebih panas di belahan bumi utara. “Jalur pelarian” ekstra untuk air ini dapat menjelaskan sebagian dari perbedaan antara jumlah air yang dimiliki Mars saat ini, jumlah yang kami yakini ada di masa lalu, dan proses yang kami yakini menghancurkan air tersebut.