Atmosfer Mars Komposisi, Iklim dan Cuaca

Ilustrasi atmosfer tipis Mars yang sebagian besar terdiri dari karbon dioksida.
Kredit: NASA

Mars adalah sebuah planet yang menunjukkan fenomena perubahan iklim dalam skala global. Meskipun dulu diperkirakan pernah memiliki lapisan atmosfer yang cukup tebal untuk menampung air cair di permukaan, saat ini tidak ditemukan setetes air pun di Mars. Lapisan atmosfer juga terlalu tipis untuk menopang kehidupan, meskipun para ilmuwan memprediksi kehidupan mungkin pernah berkembang di sana.

Iklim Mars dipengaruhi oleh berbagai faktor, termasuk lapisan es, uap air dan badai debu. Terkadang, badai debu raksasa menyelimuti seluruh planet selama berbulan-bulan yang menutupi dan mengubah langit sampai berwarna merah.

Komposisi Atmosfer

Atmosfer Mars sekitar 100 kali lebih tipis daripada atmosfer Bumi. 95% atmosfer Mars didominasi oleh karbon dioksida. Berikut adalah rincian komposisi atmosfer Mars, berdasarkan data dari NASA:

• Karbon dioksida: 95,32 persen
• Nitrogen: 2,7 persen
• Argon: 1,6 persen
• Oksigen: 0,13 persen
• Karbon monoksida: 0,08 persen
• Sejumlah kecil molekul air, nitrogen oksida, neon, hidrogen-deuterium-oksigen, kripton dan xenon

Iklim dan Cuaca

Pada awal sejarahnya (terutama periode waktu sebelum 3,5 miliar tahun yang lalu), Mars mungkin pernah memiliki lapisan atmosfer yang cukup tebal sehingga air cair mengaliri permukaannya. Gambar-gambar yang dibidik dari orbit, menunjukkan kemungkinan fitur dataran sungai yang luas dan garis batas laut, sementara beberapa rover (penjelajah darat) telah menemukan bukti bebatuan yang pernah direndam air di permukaan (seperti hematit atau tanah liat). Namun, untuk alasan yang masih kurang dipahami, lapisan atmosfer Mars menipis seiring berlalunya waktu.

Teori utama penyebab menipisnya lapisan atmosfer adalah kurangnya gaya gravitasi dan medan magnet global, membuat atmosfer lebih rentan terpapar tekanan dan radiasi ganas angin surya, atau arus partikel konstan yang berasal dari Matahari. Selama jutaan tahun, tekanan angin surya melucuti molekul yang lebih ringan dari atmosfer. Proses ini sedang diselidiki oleh misi MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) NASA.

Atmosfer yang lebih tipis dan jarak yang lebih jauh dari Matahari, menghasilkan suhu yang jauh lebih dingin daripada Bumi. Suhu rata-rata sekitar minus 60^o C, meskipun bisa bervariasi antara minus 125^o C selama musim dingin di dekat kutub hingga suhu yang lebih hangat, 20^o C saat siang hari di dekat khatulistiwa.

Meskipun sekitar 100 kali lebih tipis daripada Bumi, atmosfer Mars masih cukup tebal untuk menopang cuaca, awan dan angin.

Badai raksasa secara rutin membawa debu besi teroksidasi yang menutupi seluruh permukaan Mars. Debu adalah bagian permanen dari atmosfer, dengan jumlah yang lebih tinggi saat musim gugur dan musim dingin di belahan utara, dan jumlah yang lebih rendah saat musim semi dan musim panas di belahan selatan. Badai debu Mars adalah yang terbesar di tata surya, mampu menyelimuti seluruh planet dan bisa berlangsung selama berbulan-bulan. Badai debu kerap terjadi saat musim semi atau musim panas.

Satu teori mengapa badai debu bisa terjadi dalam skala global, dimulai dari partikel debu di udara yang menyerap sinar Matahari dan menghangatkan atmosfer. Kantung hangat aliran udara menuju ke wilayah yang lebih dingin dan menghasilkan angin. Angin kencang mengangkat lebih banyak debu dari tanah, yang selanjutnya memanaskan atmosfer dan meningkatkan kecepatan hembusan angin yang menghamburkan lebih banyak debu. Penelitian lebih lanjut pada tahun 2015 menunjukkan bagaimana momentum Mars, yang dipengaruhi oleh planet-planet lain, menghasilkan badai debu yang mengelilingi planet saat momentum berada di titik tertinggi musim badai debu.

Demikian pula dengan lapisan salju di Mars. Bukannya air, lapisan salju Mars justru terbuat dari karbon dioksida yang dianggap sebagai partikel kecil penyebab efek kabut dan tidak memicu hujan salju seperti di Bumi. Wilayah kutub utara dan selatan ditutupi lapisan es yang sebagian besar terbuat dari karbon dioksida.

NASA mengatakan perubahan musiman disebabkan oleh bertambah dan berkurangnya lapisan es karbon dioksida, pergerakan debu di sekitar atmosfer, dan uap air yang bergerak di antara permukaan dan atmosfer. (Sebagian besar air berasal dari lapisan es kutub utara, yang terpapar dan menyublim selama musim panas Mars saat karbon dioksida menguap dari lapisan es.)

“Selama musim dingin, suhu di wilayah kutub cukup dingin sehingga CO2 (karbon dioksida) di atmosfer mengembun dan menjadi es di permukaan. CO2 kemudian menyublim di lapisan es saat musim semi dan musim panas, dan kembali naik ke atmosfer,” papar NASA.

“Di belahan utara, lapisan es CO2 benar-benar lenyap saat musim panas, menyisakan lapisan es H2O. Selama musim panas di belahan selatan, sejumlah kecil CO2 di lapisan es masih dapat bertahan. Siklus keluar masuk CO2 dari lapisan es di permukaan mengubah massa atmosfer hingga puluhan persen.”

Pada tahun 2017, beberapa misi orbital telah memantau perubahan iklim jangka panjang di Mars, yaitu:

• ExoMars Trace Gas Orbiter (ESA)
• MAVEN (NASA)
• Mars Express (ESA)
• Mars Odyssey (NASA)
• Mars Orbiter Mission atau Mangalyaan (Indian Research Space Organization)
• Mars Reconnaissance Orbiter (NASA)
• Misi di permukaan Mars saat ini mencakup rover Curiosity dan Opportunity besutan NASA. Misi permukaan lainnya direncanakan berlangsung beberapa tahun mendatang, termasuk Mars 2020 NASA dan rover ExoMars ESA.

Kemungkinan kehidupan

Pada suatu masa, Mars mungkin pernah menjadi tempat perlindungan bagi kehidupan. Beberapa penelitian bahkan berspekulasi kehidupan masih ada di sana hingga sekarang. Sejumlah ilmuwan bahkan lebih berani dalam berspekulasi, kehidupan dari Bumi mungkin telah menjadi benih kehidupan di Mars, atau sebaliknya, kehidupan di Mars adalah benih bagi kehidupan di Bumi. Pendarat Viking yang mengemban misi untuk mencari kehidupan di Mars pada akhir tahun 1970-an, belum membuahkan hasil. Meskipun tidak menemukan jejak biologis, beberapa ilmuwan menduga instrumen Viking tidak terlalu sensitif untuk mendeteksi kehidupan.

Lautan mungkin dulu pernah menutupi permukaan Mars dan menyediakan lingkungan bagi kehidupan untuk berkembang biak. Meskipun sekarang Planet Merah hanyalah hamparan gurun pasir yang dingin, para ilmuwan memprediksi deposit air tersimpan di bawah tanah, sekaligus memberikan perlindungan bagi kehidupan yang mungkin masih ada di sana. Beberapa penelitian juga telah menunjukkan keberadaan deposit air es di bawah permukaan.

Fitur khas yang disebut recurring slope lineae (RSL), kadang-kadang ditemukan di lereng-lereng Mars. Pada tahun 2015, para periset mengumumkan bahwa garam terhidrasi telah ditemukan di RSL, mengindikasikan semacam kandungan air asin di dalamnya, lingkungan yang berpotensi ramah terhadap beberapa organisme ekstrem. Namun, studi tindak lanjut pada tahun 2016 dan 2017 justru menyanggah teori garam terhidrasi RSL.

Rover Curiosity NASA yang memulai misi sejak tahun 2012, terus berupaya menemukan lingkungan yang layak huni. Sementara Rover Mars 2020 NASA yang akan segera diluncurkan, diharapkan dapat memberikan hasil yang lebih baik daripada misi-misi sebelumnya, termasuk mengirim kembali ke Bumi sampel tanah yang menyimpan jejak biologis. Tak mau ketinggalan, ESA juga merencanakan pencarian jejak biologis melalui misi ExoMars. Tantangan yang harus dihadapi oleh rover adalah tak bisa membawa peralatan laboratorium canggih yang biasa digunakan di Bumi untuk menemukan jejak biologis di bebatuan tua. Bahkan sulit bagi sampel bebatuan di Bumi untuk lulus uji, mengingat faktor alam atau aktivitas geologis yang menghilangkan jejak biologis. Misalnya, penemuan kehidupan purba di Greenland dan Quebec pada tahun 2016 dan 2017, hingga kini masih kontroversial.

Ditulis oleh: Tim Sharp, Editor Referensi, www.space.com

Sumber: Mars' Atmosphere: Composition, Climate & Weather

#terimakasihgoogle