Aurora Unik Mars

Aurora terlihat di langit Bumi sebagai pemandangan cahaya berwarna-warni yang kerap terjadi di dekat kutub. Demikian pula dengan planet tetangga Mars yang juga memiliki aurora, bahkan pesawat antariksa MAVEN NASA baru saja menemukan sebuah tipe baru aurora yang berlangsung di sebagian besar sisi siang hari Mars yang sulit dilihat.

Cahaya aurora disebabkan oleh partikel-partikel berenergik yang memasuki atmosfer sebuah planet, membombardir molekul gas dan membuatnya bercahaya. Pada umumnya, elektron adalah partikel yang bertanggung jawab atas fenomena alam menakjubkan ini, namun terkadang proton juga menimbulkan efek serupa, meskipun lebih jarang. Tim ilmuwan misi MAVEN saat ini telah meneliti efek aurora Mars yang disebabkan oleh proton, serupa dengan aurora yang biasanya disebabkan oleh elektron di Bumi. Aurora proton terjadi saat Matahari mengeluarkan denyut proton yang sangat kuat, yaitu atom hidrogen yang dilepaskan dari elektron tunggal oleh panas yang intens. Matahari mengeluarkan proton dengan kecepatan melampaui 3 juta kilometer per jam dalam aliran tidak menentu yang disebut angin surya.

Animasi yang menunjukkan aurora proton di Mars. Pertama, proton angin surya menerjang awan hidrogen di atmosfer Mars dengan kecepatan tinggi. Proton mencuri elektron dari atom hidrogen dan mengubahnya menjadi atom netral. Atom lalu melewati bow shock, sebuah hambatan magnetik di sekitar Mars, karena partikel netral tidak terpengaruh oleh medan magnet. Akhirnya, atom hidrogen memasuki atmosfer Mars dan bertabrakan dengan molekul gas yang menyebabkan atom memancarkan sinar ultraviolet.
Kredit: NASA/MAVEN/Pusat Penerbangan Antariksa Goddard/Dan Gallagher

Tim misi MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) sedang mempelajari atmosfer Mars menggunakan instrumen Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS). Saat itulah tim mengamati sinar ultraviolet yang berasal dari gas hidrogen di lapisan teratas atmosfer Mars secara misterius menjadi terang selama beberapa jam. Tim lalu memperhatikan bagaimana lapisan teratas atmosfer menjadi terang setelah instrumen MAVEN lainnya, Solar Wind Ion Analyzer (SWIA), mengukur peningkatan proton angin surya.

Observasi aurora proton oleh MAVEN. Di panel atas, variabilitas alami dari angin surya menghasilkan aliran padat proton angin surya yang membombardir Mars. Di panel bawah, observasi oleh Imaging Ultraviolet Spectrograph MAVEN menunjukkan peningkatan emisi ultraviolet dari atmosfer ketika proton dari angin surya meningkat.
Kredit: NASA/MAVEN/Universitas Colorado/LASP/Anil Rao

Tetapi ada dua teka-teki yang harus dipecahkan terlebih dahulu oleh tim. Bagaimana proton dapat melewati “bow shock” planet, yaitu hambatan magnetik yang biasanya mengalihkan partikel bermuatan dari angin surya? Dan bagaimana cara proton melepaskan cahaya, karena atom membutuhkan elektron untuk melakukannya?

“Jawabannya terletak pada proses pencurian,” ungkap penulis makalah ilmiah Justin Deighan dari Laboratorium Fisika Atmosfer dan Antariksa Universitas Colorado, yang telah mempublikasikan makalah di jurnal Nature Astronomy pada tanggal 23 Juli 2018. “Saat mendekati Mars, proton yang berasal dari angin surya berubah menjadi atom netral dengan mencuri elektron dari bagian tepi terluar awan hidrogen yang mengelilingi planet. Bow shock hanya dapat mengalihkan partikel bermuatan, sehingga atom netral dapat terus bersinar.” Atom yang melaju sangat cepat menghantam atmosfer, sebagian energi mereka dipancarkan sebagai sinar ultraviolet yang tidak terlihat oleh mata manusia tetapi dapat dideteksi oleh instrumen IUVS MAVEN. Bahkan, satu atom dapat bertabrakan dengan molekul di atmosfer ratusan kali sebelum melambat dan menghasilkan banyak foton ultraviolet.

“Aurora proton Mars lebih dari sekadar sebuah pertunjukan cahaya,” tambah Jasper Halekas dari Universitas Iowa, yang bertanggung jawab atas instrumen SWIA. “Mereka mengungkap bagaimana angin surya tidak sepenuhnya dialihkan di sekitar Mars dan menunjukkan bagaimana proton angin surya dapat menyelinap melewati bow shock dan berdampak terhadap atmosfer, menyimpan energi bahkan membuat molekul hidrogen bercahaya.”

Aurora proton juga memang terjadi di Bumi, tetapi tidak sesering di Mars. Perbedaan utama terletak pada medan magnet Bumi yang mengalihkan angin surya dalam tingkat yang jauh lebih besar daripada di Mars. Di Bumi, aurora proton hanya terjadi di area yang sangat kecil di dekat kutub, sedangkan di Mars mereka dapat terjadi di mana-mana.

Namun, aurora proton bisa saja terjadi secara global di Venus dan Titan, bulan Saturnus. Seperti Mars, medan magnet dua dunia ini tidak terlalu kuat dan menampung banyak molekul hidrogen di lapisan teratas atmosfer, sehingga memiliki lebih banyak elektron untuk dibagikan. Barangkali, banyak planet yang mengorbit bintang selain Matahari juga memiliki kondisi serupa, jadi langit mereka mungkin dihiasi oleh aurora proton secara global.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Bill Steigerwald

Sumber: NASA’s MAVEN Spacecraft Finds That “Stolen” Electrons Enable Unusual Aurora on Mars

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa