MAVEN: Pengorbit Mars Milik NASA, Rincian Misi

Ilustrasi pesawat antariksa MAVEN di orbit mengitari Planet Merah.
Kredit: NASA/Goddard

MAVEN kepanjangan dari Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN adalah salah satu misi antariksa NASA yang didesain untuk mengintip ke masa lalu Mars. MAVEN diharapkan dapat mengumpulkan potongan teka-teki untuk mengungkap bagaimana Planet Merah purba berubah dari sebuah dunia yang basah menjadi gurun kering hari ini.

Misi senilai U.S. $ 671 juta sekarang sedang menyelidiki lapisan atmosfer teratas Mars dan memfokuskan diri untuk menjawab bagaimana planet ini kehilangan sebagian besar atmosfer dan air cair.

Setelah diluncurkan pada pertengahan November 2013, pesawat antariksa seukuran bus sekolah ini menempuh perjalanan sekitar 10 bulan dan tiba di Mars pada tanggal 21 September 2014.

Pesawat Antariksa Aktif yang Mengorbit Mars

MAVEN terpilih pada bulan September 2008 di antara 20 proposal misi penelitian yang diajukan ke NASA pada bulan Agustus 2006. Semula, MAVEN merupakan bagian dari program Scout Mars NASA yang bertujuan untuk mengirim misi dengan biaya murah (di bawah angka U.S. $ 485 juta) ke Planet Merah. Meskipun program Scout Mars sudah dihentikan pada tahun 2010, MAVEN dan pendarat Phoenix 2008 merupakan misi yang dilahirkan dari program ini.

MAVEN adalah pengorbit Mars ke-10 yang diluncurkan oleh NASA dan menjadi satu dari enam wahana antariksa peneliti aktif yang saat ini mengorbit Planet Merah.

1. Mars Odyssey NASA diluncurkan pada tahun 2001.
2. Mars Express NASA diluncurkan pada tahun 2003.
3. Mars Reconnaissance Orbiter NASA diluncurkan pada tahun 2005,
4. Mars Orbiter NASA senilai U.S. $ 74 juta diluncurkan pada bulan November 2013, hanya dua minggu sebelum peluncuran MAVEN.
5. Mangalyaan milik Badan Antariksa India tiba di orbit Mars pada tanggal 23 September 2014.
6. ExoMars Trace Gas Orbiter milik ESA tiba setelah MAVEN, pada bulan Oktober 2016.

Dua rover NASA, Opportunity dan Curiosity, saat ini juga masih aktif menjelajahi permukaan Mars. Curiosity yang mendarat di Planet Merah pada tahun 2012 merupakan misi terakhir NASA di Mars.

Menghilangnya Atmosfer Mars

Para ilmuwan NASA menduga ada beberapa faktor yang memicu terlepasnya atmosfer Mars ke luar angkasa:

• Energi kinetik: Molekul di atmosfer Mars saling memantul secara alami dan membentuk atom-atom berenergi tinggi di lapisan teratas atmosfer untuk kemudian meloloskan diri ke luar angkasa. Energi kinetik bisa menjadi salah satu alasan mengapa Mars kehilangan molekul hidrogennya.
• Fotokimia: Sinar Matahari dapat menciptakan ion positif yang bisa bergabung kembali dengan elektron dan memicu reaksi yang memberi energi pada atom sehingga terlepas dari atmosfer.
• Angin surya: Garis medan magnet Mars yang diterjang angin surya menyebabkan molekul bermuatan di lapisan teratas atmosfer meloloskan diri ke luar angkasa.
• Gejolak di atmosfer: Beberapa ion mungkin belum terlepas dari Mars dan terhempas kembali ke atmosfer. Jika bergesekan dengan molekul lain, maka partikel bermuatan ini dapat memacu akselerasi molekul-molekul lain dan menyebabkan hilangnya atmosfer.

Instrumen MAVEN

MAVEN membawa delapan instrumen sains yang secara khusus dipilih untuk menyelidiki atmosfer Mars.

Menurut NASA, kedelapan instrumen tersebut adalah:

1. Solar Energetic Particle: Instrumen ini mengukur ion hidrogen dan helium yang dipancarkan oleh Matahari dan menyediakan data tentang berapa banyak energi Matahari mengarah ke lapisan teratas atmosfer atas Mars yang kemungkinan berperan dalam menciptakan gejolak di atmosfer
2. Solar Wind Ion Analyzer: Instrumen ini mengukur suhu, kerapatan dan kecepatan angin surya saat menerjang atmosfer Mars.
3. SupraThermal dan Thermal Ion Composition: Instrumen ini menguji komposisi ion berenergi tinggi di lapisan atas atmosfer Mars. Ion-ion ini bisa hilang ke luar angkasa atau terhempas kembali ke atmosfer dan menyebabkan gejolak di atmosfer.
4. Langmuir Probe and Waves: Instrumen ini memungkinkan para ilmuwan untuk menemukan batas dan tingkat kepadatan ionosfer, sehingga laju menghilangnya atmosfer Mars dapat dihitung.
5. Solar Wind Electron Analyzer: Instrumen ini mengukur distribusi sudut dan energi elektron yang dapat membantu para ilmuwan untuk memetakan wilayah yang terdampak angin surya.
6. Magnetometer: Instrumen ini mengumpulkan data tentang lingkungan magnetik. Magnetometer juga menyediakan informasi penting bagi instrumen-instrumen lainnya, karena medan magnet dapat memengaruhi lapisan atas atmosfer planet ini.
7. Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer: Instrumen ini menyediakan data tentang bagaimana komposisi dan struktur lapisan teratas atmosfer Mars berubah.
8. Imaging UltraViolet Spectrograph: Instrumen ini memeriksa susunan kimia atmosfer Mars dengan memetakan lapisan teratas atmosfer dan mengukur tingkat pelepasan atom hidrogen.

MAVEN juga membawa Electra Communications Relay yang menjadi pilihan cadangan bagi ruang kendali untuk melakukan komunikasi dengan Curiosity dan Opportunity. MAVEN dapat menjadi titik relay untuk mengendalikan rover dari Bumi. Mars Odyssey dan Mars Reconnaissance Orbiter juga menyediakan fungsi komunikasi serupa.

Temuan Sains

Kedatangan MAVEN di Mars hanya berselisih satu bulan sebelum komet Siding Spring mendekati Mars dan melintas dari jarak sekitar 140.500 km pada tanggal 19 Oktober 2014. Biasanya dibutuhkan waktu beberapa minggu bagi sebuah pesawat antariksa untuk mengkalibrasi instrumen-instrumennya. Dalam kasus MAVEN, para ilmuwan menyela masa kalibrasi dan memanfaatkan momen papasan dengan komet.

Observasi MAVEN berhasil mengungkap banyak kekayaan sains. Material yang terlepas dari komet dan memasuki atmosfer Mars menciptakan hujan meteor yang sangat besar. Siding Spring juga dapat menjelaskan komposisi komet lainnya yang berasal dari Awan Oort, wilayah di luar Neptunus tempat ia berasal. Para ilmuwan mendeteksi kandungan magnesium, silikon, kalsium dan potasium di atmosfer Mars yang berasal dari Siding Spring. Medan magnet komet bahkan meniup keluar sebagian atmosfer Mars ke luar angkasa.

Pada bulan November 2015, observasi MAVEN menegaskan prediksi bahwa sebagian besar atmosfer Mars bocor ke luar angkasa, bertolak belakang dengan prediksi molekul atmosfer yang kembali memasuki planet dan diserap oleh permukaan. Sementara sebagian besar erosi terjadi pada awal sejarah Mars, tingkat kebocoran lambat masih terjadi hingga hari ini.

Menghilangnya sebagian besar atmosfer Mars terjadi sekitar 3,7 miliar tahun yang lalu, pada awal sejarah tata surya. Sebagian disebabkan oleh aktivitas ganas Matahari, yang saat itu badai surya terjadi lebih kuat daripada sekarang, demikian pula dengan emisi sinar ultraviolet. Kedua aktivitas Matahari tersebut mengikis atmosfer Mars. Mars juga kehilangan medan magnetnya pada awal sejarahnya, mengakibatkan planet tak terlindung dari radiasi Matahari. Para ilmuwan telah membuat model yang lebih rinci tentang menghilangnya atmosfer di makalah studi yang telah dirilis pada tahun 2017. Model lebih difokuskan terhadap argon, molekul gas yang tidak bereaksi dengan unsur-unsur lainnya.

Anehnya, meski Mars tidak memiliki medan magnet global yang kuat, aurora langit penuh dengan cahaya ultraviolet dan mungkin cahaya kasat mata lainnya, menurut data dari MAVEN yang pertama kali dibahas pada tahun 2015. Aurora juga dapat terlihat dari Bumi, namun timbul dari interaksi antara partikel Matahari dan medan magnet Bumi.

MAVEN juga telah mencitrakan "nightglow," yang terjadi saat sinar ultaviolet Matahari memecah molekul nitrogen dan karbon dioksida di sisi siang hari Mars. Di sisi malam hari, atom bergabung di ketinggian yang lebih rendah, melepaskan energi dan menghasilkan nightglow.

Nightglow adalah emisi cahaya yang sangat lemah di atmosfer sebuah planet sehingga langit malam hari tidak benar-benar gelap. Di atmosfer Bumi, Nightglow merupakan fenomena optik ketika cahaya Matahari di sisi langit siang hari, menyebar ke atmosfer sisi langit malam hari.

Setelah itu, MAVEN juga menemukan kandungan logam di atmosfer Mars pada tahun 2017, khususnya besi, magnesium dan ion sodium (atom bermuatan listrik). Sementara logam berasal dari debu antarplanet, inilah pertama kalinya ditemukan di atmosfer selain Bumi. Logam pertama kali terdeteksi saat komet Siding Spring melewati Mars pada tahun 2014, namun para ilmuwan menegaskan logam tersebut adalah fenomena yang sudah ada sejak dulu dan belum tentu berhubungan dengan komet. Unsur logam kemungkinan berasal dari meteor-meteor yang menembus atmosfer Mars.

Para ilmuwan mengatakan temuan MAVEN juga akan membantu kita untuk memahami atmosfer eksoplanet (planet di luar tata surya). Mempelajari habitabilitas planet seukuran Bumi adalah salah satu tujuan utama pencarian dan analisis eksoplanet. Mengetahui proses yang menyebabkan Mars kehilangan atmosfer, dapat menjadi pertimbangan para ilmuwan saat melihat dunia-dunia berukuran setara di sistem planet lain.

MAVEN juga telah mengamati Phobos, bulan Mars, dalam panjang gelombang sinar ultraviolet. Tim ingin mengetahui apakah Phobos memiliki molekul organik di permukaan, begitu pula dengan komposisinya. Selanjutnya, MAVEN akan menggeser jalur orbit pada tahun 2017 untuk menghindari potensi tabrakan dengan Phobos.

Ditulis oleh: Miriam Kramer, staf penulis, space.com

Sumber: MAVEN: NASA's Orbiter Mission to Mars — Mission Details

#terimakasihgoogle