Sebelum kita ke Mars, kita perlu memahami lebih lanjut tentang bagaimana debu Mars dapat memengaruhi astronot dan peralatan mereka. Berikut adalah 3 hal yang telah kami pelajari dari badai debu global 2018 di planet ini.
Gambar animasi ini berkedip dua versi dari 11 Mei 2016, selfie dari NASA Curiosity Mars di sebuah situs sampel yang dibor yang disebut "Okoruso." Dalam satu versi, kamera di atas tiang penjelajah menghadap kamera yang dipasang di lengan mengambil potret. Di sisi lain, mereka berhadapan muka. Gambar melalui NASA / JPL-Caltech / MSSS.
Oleh Lonnie Shekhtman, Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA.
Badai debu Mars global musim panas 2018 - badai yang menghilangkan sinar matahari selama berminggu-minggu dan membuat Peluang tercinta NASA keluar dari bisnis - menawarkan kesempatan belajar yang belum pernah terjadi sebelumnya. Untuk pertama kalinya, manusia memiliki delapan pesawat ruang angkasa yang mengorbit Mars atau menjelajahi permukaannya - kader penjelajah robot terbesar yang pernah menyaksikan badai debu global terjadi.
Para ilmuwan di seluruh dunia masih menganalisis rim data, tetapi laporan awal termasuk wawasan tentang bagaimana badai debu besar bisa mempengaruhi air Mars kuno, angin, dan iklim, dan bagaimana mereka dapat mempengaruhi cuaca dan tenaga surya di masa depan.
Gambar yang menunjukkan badai debu global yang semakin meningkat, diambil oleh Kamera Mast Curiosity antara Sol 2075 dan Sol 2170 di Mars, yang akan jatuh antara 8 Juni 2018, dan 13 September 2018, di Bumi. Gambar melalui NASA / JPL-Caltech / York University.
Badai debu Mars sering terjadi, terutama selama musim semi dan musim panas di belahan bumi selatan. Mereka cenderung bertahan beberapa hari dan dapat menutupi wilayah planet seukuran Amerika Serikat. Tapi yang mengelilingi planet tidak dapat diprediksi, terkadang bertahan selama berbulan-bulan. Mengapa? Scott Guzewich, seorang ilmuwan atmosfer di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, adalah peneliti utama dalam penyelidikan badai debu NASA. Dia berkata:
Kami masih tidak tahu apa yang mendorong variabilitas, tetapi badai 2018 memberi titik data lain.
NASA pertama kali melihat badai debu global pada tahun 1971 ketika pesawat ruang angkasa Mariner 9 kami - yang pertama mengorbit planet lain - tiba di planet merah yang diliputi debu. Sejak itu, kami telah melihat badai global pada tahun 1977 (dua kali), 1982, 1994, 2001, 2007 dan 2018.
Berikut adalah tiga hal yang kami lihat dari luar angkasa dan dari tanah selama badai debu global baru-baru ini yang membantu menjawab beberapa pertanyaan terbuka dan membuka yang baru:
Atom hidrogen keluar dari atmosfer bagian atas Mars, sementara air yang mengandung hidrogen (deuterium) yang berat tetap terperangkap di planet ini. Pelepasan hidrogen membantu mengubah Mars dari planet basah 4,5 miliar tahun yang lalu menjadi dunia yang kering saat ini. Video melalui Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA.
1. Bisakah badai debu global menghembuskan air planet ini?
Para ilmuwan telah menemukan banyak bukti bahwa Mars memiliki sungai, danau, dan bahkan mungkin lautan miliaran tahun yang lalu. Dasar sungai kering, garis pantai purba, dan kimia permukaan asin adalah petunjuk. Tetapi mengapa banyak air yang hilang? Dan bagaimana? Geronimo Villanueva, pakar air Mars di NASA Goddard, mengatakan:
Badai debu global mungkin memberi kita penjelasan.
Villanueva bekerja dengan rekan-rekannya di ESA (European Space Agency) dan badan antariksa Roscosmos Rusia untuk mengonfirmasi bahwa badai debu global yang kuat tampaknya menampakkan uap air dari ketinggian khasnya 12 mil (20 km) di atas permukaan Mars ke ketinggian yang jauh lebih tinggi dari setidaknya 50 mil (80 km). Mars Reconnaissance Orbiter NASA mengamati fenomena serupa pada tahun 2007.
Dengan memasukkan air ke atmosfer bagian atas, badai debu global dapat mengganggu siklus air planet ini, mencegah H2O dari kondensasi dan jatuh kembali ke permukaan. Di Bumi, H2O jatuh kembali sebagai hujan atau salju. Proses yang sama bisa ada di Mars miliaran tahun yang lalu.
Pada ketinggian yang lebih tinggi, di mana atmosfer Mars sangat renggang, Villanueva dan rekan-rekannya berspekulasi, radiasi matahari dapat dengan mudah menembus untuk memecah molekul-molekul air dan meledakkan elemen-elemen komponennya ke ruang angkasa. Villanueva, yang telah menghabiskan karirnya mengumpulkan sejarah air di Mars, mengatakan:
Ketika Anda membawa air ke bagian atmosfer yang lebih tinggi, ia akan tertiup jauh lebih mudah.
Villanueva dan rekan-rekannya melaporkan pada 10 April 2019, dalam jurnal peer-review Alam bahwa mereka menemukan bukti surutnya uap air dengan menggunakan ExoMars Trace Gas Orbiter di Mars, sebuah pesawat luar angkasa yang dikelola oleh ESA dan Roscosmos. Pengorbit mengukur molekul air pada ketinggian yang berbeda sebelum dan sesudah badai 2018. Para ilmuwan melihat untuk pertama kalinya bahwa semua jenis molekul air (ada yang lebih ringan dan lebih berat) mencapai "wilayah pelarian" dari atmosfer atas, yang merupakan wawasan penting tentang bagaimana air mungkin menghilang dari Mars. Sekarang, kata Villanueva, para ilmuwan harus memperhitungkan informasi baru ini dalam prediksi mereka tentang berapa banyak air yang mengalir di Mars purba dan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menghilang.
Permukaan Mars ditutupi oleh pasir yang terus bergeser tertiup angin planet. Ini menciptakan lanskap gurun yang terus berkembang dengan bukit pasir yang beragam dan mencolok. Gundukan pasir lepas ditemukan di seluruh Mars, mulai dari ketinggian beberapa puluh kaki hingga lebih tinggi dari beberapa gedung pencakar langit tertinggi di Bumi. Gambar yang diambil oleh instrumen HiRISE di atas pesawat ruang angkasa Mars Reconnaissance Orbiter milik NASA telah memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari bukit pasir Mars dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya. Tampilan warna yang ditingkatkan yang ditangkap dari orbit mengungkapkan karakteristik bentuk, komposisi, dan pergerakannya dari waktu ke waktu, memberikan petunjuk tentang atmosfer dinamis planet dan iklim saat ini. Gambar melalui NASA / JPL / Universitas Arizona.
2. Badai debu global tampaknya tidak secara signifikan membentuk kembali bukit pasir Mars
Bagi para ilmuwan yang melacak bukit pasir yang bergeser beberapa inci melintasi permukaan, badai debu global menawarkan bukti penting dalam penyelidikan mereka tentang pola angin di planet merah. Hanya angin yang kuat selama badai debu global yang mampu menggerakkan bukit pasir yang luas di planet ini, para ilmuwan pernah berpikir, mengingat bahwa atmosfer super tipis Mars membuat angin 160 mil per jam (160 km per jam) terasa seperti angin sepoi-sepoi. Namun gambar-gambar dari pengorbit dan pendarat sepanjang dekade telah mengungkapkan bahwa pasir Mars bergerak sepanjang waktu, menyiratkan bahwa itu tidak membutuhkan hembusan kuat untuk melakukannya. Ini merupakan kejutan bagi para peneliti.
Sekarang para ilmuwan akhirnya harus menyaksikan badai debu global dari tanah melalui mata penjelajah Curiosity NASA, mereka melihat karakteristik mengejutkan lain dari angin Mars: hembusan kuat tidak tampak menggerakkan pasir lebih dari biasanya. Mariah Baker adalah Ph.D. mahasiswa di Universitas Johns Hopkins yang membantu melacak perubahan dalam riak pasir Mars. Dia berkata:
Ini telah menambah misteri keseluruhan tentang bagaimana angin berperilaku di Mars.
Analisis yang sedang berlangsung dari seluruh dunia Mars akan mengungkapkan apakah Kawah Gale, tempat Curiosity menjelajahi, adalah unik. Inti dari badai itu adalah atas Peluang, yang keliling di sisi lain dunia dari Curiosity. Plus, angin mungkin berperilaku berbeda di dalam Kawah Gale, catat para ilmuwan. Guzewich berkata:
Apakah kita terlindung? Itu mungkin.
Jika ternyata bukit pasir tidak banyak bergeser ke mana pun di Mars selama badai, mungkin ada alasan bagus, kata Baker:
Angin yang mengaduk-aduk debu di atmosfer mungkin tidak sama dengan angin di permukaan.
Beberapa ilmuwan berpikir bahwa ketika debu diangkat ke atmosfer selama badai global, menghalangi sinar matahari dari mencapai permukaan, ia menutup proses penghasil angin dekat dengan tanah yang, dalam kondisi normal, disebabkan oleh fluktuasi suhu antara udara dan udara. permukaan.
Apa pun alasannya, memahami perilaku bukit pasir hari ini membantu kita mengungkap iklim kuno Mars, kata Baker.
Kita dapat melihat batu pasir berbentuk angin di permukaan dan melihat bukit pasir yang bergerak sekarang, dan berkata, 'OK, apa yang dikatakan tentang kondisi yang ada di sini miliaran tahun yang lalu ketika bukit pasir ini bergerak dan sekarang disemen menjadi catatan rock? '
Kamera navigasi di atas kapal NASA Curiosity Mars mengamati beberapa angin puyuh yang membawa debu Mars di Kawah Gale pada tahun 2017. Setan debu dihasilkan dari sinar matahari yang menghangatkan tanah, mendorong kenaikan udara secara konvektif. Semua setan debu terlihat ke arah selatan dari bajak. Pengaturan waktu dipercepat dan kontras telah dimodifikasi untuk membuat perubahan frame-ke-frame lebih mudah dilihat. Video melalui NASA / JPL-Caltech / TAMU.
3. Badai debu membuat setan debu rover-cleansing menghilang
Setan debu, yang memutar kolom udara dan debu, adalah hal biasa di Mars. Mereka terbentuk ketika udara panas dari permukaan naik, menciptakan arus udara yang membentuk angin puyuh. Setan ini berguna untuk membersihkan debu dari panel pesawat ruang angkasa bertenaga surya, seperti InSight, saat mereka melewatinya. Karenanya, penting untuk memahami seberapa sering hal itu terjadi.
Curiosity rover ditenagai oleh baterai nuklir, yang memungkinkannya mengumpulkan data sementara Peluang berhibernasi, dengan sinar matahari minimal mencapai panel surya. Melalui Curiosity, kami belajar bahwa setan debu menghilang selama badai debu, tepat ketika kami sangat membutuhkannya, dan selama berbulan-bulan sesudahnya. Ini terjadi karena gangguan dalam proses yang sama yang menghasilkan angin yang mungkin mempengaruhi pergerakan bukit pasir.
Guzewich mengatakan bahwa memahami dampak badai global pada setan debu adalah penting dalam merencanakan cara memberi daya peralatan selama misi Mars di masa depan. Dia berkata:
Anda perlu bersiap untuk pergi beberapa saat sebelum setan debu Anda berikutnya berlalu dan membersihkan Anda.
Intinya: Tiga hal yang telah dipelajari para ilmuwan dari badai debu global 2018 di Mars.