Penemuan Baru NASA yang Dapat Mengubah Pengetahuan tentang Evolusi Dunia

Earth as photographed from the International Space Station in 2003. Sumber : NASA

Baru-baru ini para ilmuwan dari National Aeronautics and Space Administration (NASA) mendeteksi medan listrik tak terlihat di sekitar bumi untuk pertama kalinya.

Pada tahun 1960-an, para ilmuwan menggambarkan fenomena yang tidak dapat kita perhatikan sampai zaman luar angkasa. Pesawat ruang angkasa yang terbang di atas kutub Bumi mendeteksi angin supersonik partikel yang melarikan diri dari atmosfer Bumi. Penjelasan terbaik untuk ini adalah medan energi listrik ketiga.

Medan listrik ini juga disebut dengan medan ambipolar, berdasarkan pernyataan dari salah satu astronom NASA yaitu Glyn Collinson bahwa setiap planet yang beratmosfer pasti memiliki medan ambipolar ini. Penemuan ini akan mengubah cara untuk mempelajari dan memahami perilaku dan evolusi dunia yang selalu berubah.

Medan ambipolar ini bekerja pada ketinggian sekitar 250 kilometer (155 mil), di lapisan atmosfer yang disebut ionosfer, ultraviolet ekstrim dan radiasi matahari mengionisasi atom atmosfer, memecah elektron bermuatan negatif dan mengubah atom menjadi ion bermuatan positif.

IlustrasI markas NASA. Foto: NASA

Konsep medan listrik pertama kali diperkenalkan oleh ilmuwan seperti Charles-Augustin de Coulomb pada abad ke-18. Hukum Coulomb menjelaskan gaya antara dua muatan listrik dan menjadi dasar bagi pemahaman medan listrik. Penemuan ini membuka jalan bagi penelitian lebih lanjut mengenai interaksi muatan listrik dan pengaruhnya terhadap lingkungan di sekitarnya.

Pada awal abad ke-20, ilmuwan seperti Michael Faraday dan James Clerk Maxwell mengembangkan teori elektromagnetisme, yang mencakup konsep medan listrik dan medan magnet. Faraday memperkenalkan gagasan bahwa medan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis gaya, yang menunjukkan arah dan kekuatan medan tersebut. Maxwell kemudian merumuskan persamaan yang menghubungkan listrik dan magnetisme, menjelaskan bagaimana medan listrik dapat mempengaruhi ruang di sekelilingnya.

MEDAN LISTRIK AMBIPOLAR

Petir jet biru yang tertangkap Stasiun Luar Angkasa Internasional pada 26 Februari 2019. Foto: European Space Agency via YouTube

Medan listrik ambipolar adalah fenomena yang terjadi dalam plasma, di mana medan listrik dihasilkan oleh distribusi muatan positif dan negatif yang bergerak secara bersamaan. Konsep ini penting dalam memahami perilaku plasma, yang merupakan salah satu keadaan materi yang paling umum di alam semesta, seperti yang terdapat di bintang dan atmosfer planet.

Elektron yang lebih ringan akan mencoba terbang ke luar angkasa, sedangkan ion yang lebih berat akan mencoba tenggelam ke tanah. Tetapi lingkungan plasma akan mencoba mempertahankan netralitas muatan, yang mengakibatkan munculnya medan listrik antara elektron dan ion untuk mengikatkannya bersama-sama.

Untuk sampai ke medan listrik ambipolar, misi roket NASA Endurance diluncurkan dari pulau Svalbard di Norwegia, hanya beberapa ratus mil dari kutub utara. Kemudian pada Mei 2022, Misi Endurance yang membawa eksperimen ini, diluncurkan dengan mencapai ketinggian 768,03kilometer (477,23 mil) sebelum jatuh kembali ke Bumi dengan data berharga. Roket yang diluncurkan oleh NASA tersebut berhasil mengukur perubahan potensial listrik hanya 0,55 volt pada rentang ketinggian 322 mil.

Walau hanya sekuat baterai jam tangan, tapi jumlah muatan itu sudah cukup untuk menarik ion hidrogen dengan kekuatan gravitasi 10,6 meluncurkannya keluar angkasa dengan kecepatan supersonik yang diukur di atas kutub bumi.

Yang lebih menarik adalah ini hanyalah langkah pertama. Kita tidak tahu implikasi yang lebih luas dari medan ambipolar, berapa lama ia telah ada di sana, apa fungsinya, dan bagaimana ia telah membantu membentuk evolusi planet kita dan atmosfernya, dan bahkan mungkin kehidupan di permukaannya. Tentunya penemuan medan listrik ini memberikan informasi penting tentang kondisi lingkungan sekitar planet, terutama terkait dengan keberadaan dan stabilitas atmosfernya.