September 24, 2022

Meteorit satu-of-a-kind dari Mars memiliki kimia tak terduga yang dapat menyempurnakan model para ilmuwan tentang bagaimana planet-planet terestrial terbentuk, menurut sebuah studi baru tentang batuan luar angkasa lama.

Petunjuk kimia dari sampel yang sangat jauh ini mengisyaratkan bahwa Mars dan Bumi—seringkali dipandang sebagai calon kembaran karena mereka adalah dunia berbatu dan tetangga tata surya—dilahirkan dengan cara yang sangat berbeda: Bumi terbentuk perlahan, dan Mars jauh lebih cepat.

Hipotesis saat ini tentang penciptaan planet berbatu, seperti Mars atau Bumi, menunjukkan bahwa beberapa elemen di bagian dalam planet harus memiliki karakteristik kimia yang sama dengan yang ada di atmosfer planet. Itu karena, pada hari-hari awal tata surya kita sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, planet-planet berbatu ditutupi oleh lautan magma. Saat planet mendingin dan mantel cairnya memadat, prosesnya mungkin melepaskan gas yang menjadi atmosfer.

Gas-gas itu bukan sembarang bahan kimia. Mereka adalah volatil, unsur kimia dan senyawa yang sangat mudah menguap. Volatile termasuk hidrogen, karbon, oksigen, dan nitrogen, serta gas mulia, yang merupakan elemen inert yang tidak bereaksi dengan lingkungannya. Di Bumi, bahan kimia itu akhirnya memungkinkan dunia kita berkembang dan mendukung kehidupan.

Untuk mencari tanda-tanda proses itu di Mars, Sandrine Péron, seorang rekan pascadoktoral di Institut Geokimia dan Petrologi di ETH Zürich membandingkan dua sumber Mars dari kripton gas mulia. Salah satu sumbernya adalah meteorit yang berasal dari interior Mars. Yang lainnya adalah isotop kripton yang diambil sampelnya dari atmosfer Mars oleh Curiosity Rover NASA. Tanpa diduga, tanda tangan kripton tidak cocok. Dan itu bisa mengubah urutan peristiwa bagaimana Mars mendapatkan volatilitas dan atmosfernya.

See also  Mengapa NASA akan mengirim dua helikopter lagi ke Mars

“Ini adalah kebalikan dari model standar pertambahan volatil,” kata Péron. Hasilnya dijelaskan dalam sebuah makalah yang diterbitkan Kamis di jurnal Science. “Studi kami menunjukkan bahwa ini sedikit lebih rumit.”

Planet-planet di tata surya kita terbentuk dari puing-puing kelahiran matahari kita. Gumpalan material menyatu dalam piringan gas dan debu yang berputar-putar, yang disebut nebula surya, di sekitar bintang baru. Beberapa rumpun, yang terakumulasi melalui gravitasi dan tumbukan, tumbuh cukup besar untuk menjadi planet dan mengembangkan proses geologi yang kompleks. Lainnya tetap kecil dan tidak aktif sebagai asteroid dan komet primitif.

[Related: Mysterious bright spots fuel debate over whether Mars holds liquid water]

Para ilmuwan berpikir bahwa volatil pertama kali dimasukkan ke dunia baru langsung dari nebula matahari pada tahap awal perkembangan planet. Kemudian, saat nebula surya menghilang, lebih banyak volatil yang dihasilkan dari pemboman meteorit chondritic, bongkahan kecil asteroid berbatu yang tetap tidak berubah sejak awal tata surya. Meteorit itu kemudian meleleh ke dalam lautan magma.

Jika atmosfer dikirim oleh batuan luar angkasa, para ilmuwan planet akan mengharapkan volatil di atmosfer planet cocok dengan meteorit chondritic, bukan nebula surya. Sebaliknya, Péron menemukan bahwa kripton dari interior Mars hampir murni kondritik, sedangkan atmosfernya adalah matahari.

Dengan demikian, mungkin Mars dibombardir oleh meteorit kondritik sejak awal dan kemudian dipadatkan sementara masih ada cukup nebula matahari untuk membentuk atmosfer di sekitar Planet Merah yang mengeras, saran Péron. Dia menjelaskan bahwa nebula akan menghilang sekitar 10 juta tahun setelah matahari terbentuk, sehingga pertambahan Mars harus diselesaikan jauh sebelum itu, mungkin dalam 4 juta tahun pertama.

Sampel meteorit Chassigny yang mengungkapkan interior Mars mengandung volatil kondritik. Atas perkenan Sandrine Peron

“Sepertinya Mars memperoleh atmosfernya dari gas primordial yang meresap ke tata surya saat ia terbentuk,” kata Matt Clement, seorang rekan pascadoktoral yang mempelajari pembentukan planet terestrial di Carnegie Institution for Science yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. “Ini umumnya cocok dengan gambaran kami. Kami pikir Mars terbentuk jauh, jauh lebih cepat daripada Bumi.”

See also  Mengapa Artemis NASA membidik kutub selatan bulan

Para ilmuwan sering melihat ke Mars untuk mempelajari tata surya awal justru karena seberapa cepat diperkirakan terbentuk. Mars, yang berukuran sepersepuluh dari ukuran Bumi, juga jauh kurang aktif secara geologis, yang berarti Planet Merah mungkin mempertahankan banyak kondisi awal lingkungan planet kita.

Namun, untuk mempelajari kimia Mars, para ilmuwan harus mengirim utusan mekanik seperti Curiosity Rover ke planet tersebut atau memeriksa potongan-potongan Mars yang telah pecah, meluncur di luar angkasa, dan mendarat di permukaan Bumi. Hanya ada beberapa ratus meteorit seperti itu.

Meteorit yang dipelajari Péron itu unik. Pada tahun 1815, ia jatuh melalui atmosfer bumi, pecah berkeping-keping di atas Chassigny, Prancis. Sejak itu, para ilmuwan yang mempelajari pecahan meteorit Chassigny menentukan bahwa itu kemungkinan berasal dari interior Mars—tidak seperti semua meteorit Mars lainnya.

Studi ini menyoroti masih banyak yang harus dipelajari tentang pembentukan planet, kata Clement. “Kami masih belum benar-benar memahami sepenuhnya dari mana volatil di planet kita sendiri dan planet pasangan terdekat dari kita berasal,” katanya. “Semakin jauh kita menggali formasi planet yang bisa kita ukur dengan baik, semakin rumit prosesnya.”

Setiap perbedaan baru antara Bumi dan Mars mengisyaratkan lebih banyak keragaman di antara planet-planet di tempat lain, tambah Clement. “Jika semudah itu membentuk planet yang itu berbeda begitu dekat satu sama lain,” katanya, dunia aneh apa yang mungkin ditemukan ilmuwan mengorbit bintang lain?