Misi Mars Mengungkap Habitabilitas Planet-Planet Jauh

Ilustrasi badai surya yang menerjang dan melucuti ion dari lapisan teratas atmosfer Mars.
Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA

Berapa lama kemungkinan habitabilitas planet terestrial (berbatu) mirip Mars jika mengorbit bintang katai merah? Pertanyaan ini sangat rumit, tapi misi Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) NASA dapat membantu menjawabnya.

“Misi MAVEN menyediakan informasi tentang bagaimana sebagian besar atmosfer Mars lenyap dari waktu ke waktu dan mengubah habitabilitas planet,” ungkap Profesor David Brain dari Laboratorium Fisika Atmosfer dan Antariksa Universitas Colorado Boulder sekaligus co-investigator misi MAVEN. “Kita bisa menggunakan Mars, planet tetangga yang telah lama kita kenal, sebagai laboratorium untuk mempelajari planet terestrial di luar tata surya yang belum banyak kita ketahui.”

Saat pertemuan musim gugur American Geophysical Union yang digelar tanggal 13 Desember 2017 di New Orleans, Louisiana, Brain menggambarkan bagaimana wawasan MAVEN diterapkan untuk habitabilitas planet terestrial yang mengorbit bintang lain.

MAVEN dilengkapi seperangkat instrumen untuk mengukur menghilangnya atmosfer Mars sejak bulan November 2014. Penelitian menunjukkan Mars telah kehilangan sebagian besar atmosfernya dari waktu ke waktu melalui kombinasi proses kimia dan fisika.

Dalam tiga tahun terakhir, Matahari telah melewati periode aktivitas yang membuat Mars diterjang badai surya, suar surya dan pelepasan massa koronal. Berbagai kondisi ini memberikan MAVEN kesempatan untuk mengamati proses menghilangnya atmosfer Mars karena hantaman badai surya.

Brain bersama para kolega mencoba untuk menerapkan pengetahuan yang diperoleh dari MAVEN ke planet hipotesis mirip Mars yang mengorbit bintang katai merah, tipe bintang yang paling umum di galaksi Bima Sakti kita.

Para peneliti melakukan beberapa perhitungan awal berdasarkan data MAVEN. Seperti Mars, mereka berasumsi planet hipotesis juga berada di tepi zona layak huni bintang induk. Karena bintang katai merah lebih redup daripada Matahari kita, maka sebuah planet di zona layak huni harus mengorbit lebih dekat dengan bintang induk daripada jarak Merkurius-Matahari.

Kombinasi antara kecerahan bintang katai merah pada panjang gelombang ultraviolet yang ekstrem dengan zona layak huni yang lebih dekat, berarti planet mirip Mars hipotesis menerima radiasi ultraviolet 5-10 kali lipat lebih banyak daripada radiasi yang diterima oleh Mars dari Matahari. Radiasi akan menghantam dengan energi yang setara dengan energi yang bertanggung jawab atas menghilangnya atmosfer. Berdasarkan apa yang telah dipelajari MAVEN, Brain memperkirakan bagaimana atmosfer merespons terjangan ultraviolet.

Perhitungan mereka menunjukkan bahwa planet bisa kehilangan 3-5 kali lipat partikel bermuatan di atmosfer planet, sebuah proses yang disebut pelepasan ion. Sedangkan, 5-10 kali lipat partikel netral bisa hilang melalui proses yang disebut pelepasan fotokimia, yang terjadi saat radiasi ultraviolet menghancurkan molekul di lapisan teratas atmosfer.

Dengan lebih banyaknya partikel-partikel bermuatan yang terbentuk, tercipta pula banyak letupan, cara lain yang menghilangkan atmosfer. Letupan kecil tercipta saat partikel-partikel berenergik terakselerasi ke atmosfer dan menghantam molekul-molekul di sekitarnya, sekaligus mendorong sebagian molekul ke luar angkasa dan menyebabkan tabrakan antar molekul, seperti bola dalam permainan bilyard.

Pada akhirnya, planet hipotetis mirip Mars mungkin mengalami pelepasan termal, atau Jeans escape, dalam jumlah yang setara dengan yang dialami oleh Mars di tata surya kita. Pelepasan termal hanya terjadi pada molekul-molekul yang lebih ringan, seperti hidrogen. Mars kehilangan hidrogen melalui proses pelepasan termal di lapisan teratas atmosfer. Untuk eksoplanet mirip Mars, pelepasan termal meningkat seiring meningkatnya radiasi ultraviolet yang mendorong lebih banyak hidrogen ke puncak atmosfer.

Secara keseluruhan, perkiraan menunjukkan bahwa sebuah planet hipotesis mirip Mars yang mengorbit dari tepi zona layak huni bintang katai merah yang tidak aktif, dapat mempersingkat masa habitabilitas planet 5-20 faktor. Untuk bintang katai merah yang sangat aktif seperti Tasmanian Devil, masa layak huni dipersingkat hingga 1.000 faktor. Badai bintang akan menghancurkan planet dengan semburan radiasi yang ribuan kali lebih kuat daripada aktivitas normal Matahari kita.

Untuk menerima jumlah cahaya bintang setara dengan yang diterima Mars dari Matahari, sebuah planet terestrial yang mengorbit bintang katai merah harus berada lebih dekat dengan bintang induknya daripada jarak Merkurius-Matahari.

Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA

Namun, Brain telah mempertimbangkan situasi yang sangat berisiko dengan menempatkan Mars di sekitar bintang katai merah. Mungkin saja ada beberapa faktor yang meringankan, misalnya, proses geologi aktif yang memenuhi atmosfer sampai tingkat tertentu, medan magnet yang melindungi atmosfer dari angin bintang, atau ukuran yang lebih besar yang memberikan lebih banyak gaya gravitasi terhadap atmosfer.

“Habitabilitas adalah salah satu topik terbesar astronomi, dan perkiraan ini menunjukkan sebuah cara untuk memanfaatkan apa yang kita ketahui tentang Mars dan Matahari untuk membantu menentukan faktor yang mengendalikan apakah planet di sistem lain mungkin nyaman terhadap kehidupan,” tutur Bruce Jakosky, peneliti ​​utama misi MAVEN dari Universitas Colorado Boulder.

Ditulis oleh: Elizabeth Zubritsky, Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA, www.nasa.gov, editor: Rob Garner

Sumber: Mars Mission Sheds Light on Habitability of Distant Planets

Artikel terkait: Apa saja yang dibahas dalam pertemuan American Geophysical Union, pelajar lebih lanjut di artikel: Pendekatan Lintas Disiplin Ilmu dalam Pencarian Kehidupan di Luar Bumi

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa