Ini Penyebab Mars Kehilangan Air

China abadikan foto Mars dari jarak 2,2 juta kilometer Foto: CNSA

Empat miliar tahun lalu, Mars tampak mirip seperti Bumi. Atmosfernya cukup tebal untuk menjaga planet tetap hangat, sedangkan permukaannya lembab karena dialiri oleh air.

Seiring waktu, Mars semakin lama semakin dingin dan kering. Air di permukaannya, yang penting bagi kehidupan, juga akhirnya lenyap. Takdir kemudian mengungkap bahwa Mars tak layak menjadi planet penunjang kehidupan seperti Bumi.

Lantas, ke mana perginya air di Mars? Apa yang terjadi sampai permukaannya tak lagi ada air?

Para ilmuwan sejauh ini memiliki dua proposal penjelasan ke mana air di Mars menghilang dari permukaan. Yang pertama, air di Mars terlempar secara harfiah ke luar angkasa. Sedangkan penjelasan kedua, air di Mars tertimbun di bawah permukaannya.

Air di permukaan Mars terlempar ke luar angkasa

Mari kita tengok penjelasan yang pertama, yang menyebut bahwa air di permukaan Mars terlempar ke luar angkasa. Hipotesis ini dikemukakan oleh sekelompok tim peneliti dari AS dan Arab Saudi pada 2017 lalu.

Dalam studi yang dipublikasi jurnal Science itu, tim peneliti mengatakan bahwa air di Mars menghilang ke luar angkasa karena badai matahari (solar winds). Badai matahari adalah aliran partikel, umumnya berupa proton dan elektron, yang dipancarkan oleh matahari.

Badai matahari sebenarnya merupakan fenomena alam yang wajar dan umum diamati. Angin dari badai matahari bakal terbang jauh hingga melampaui Pluto hingga akhirnya keluar tata surya.

Bumi juga berada di jalur badai matahari. Namun, planet kita memiliki medan magnet pelindung yang kuat untuk menepis angin dari badai tersebut. Kemampuan ini, sayangnya, tidak tidak dimiliki oleh Mars.

Ilustrasi medan magnetik yang cegah paparan langsung badai matahari ke Bumi. Foto: NASA via Wikimedia Commons

Karena tak memiliki medan magnetik, atmosfer Mars langsung terpapar badai matahari tanpa ada yang membelokannya. Badai matahari tersebut kemudian memecah partikel dan molekul yang ada di atmosfer Mars, membuat atmosfernya semakin lama semakin menipis.

Kalau kamu bertanya-tanya, mengapa Mars tidak memiliki medan magnetik? Itu pertanyaan yang bagus. Tapi sebelum itu, mari kita coba bertanya terlebih dahulu tentang bagaimana medan magnetik sebuah planet tercipta?

Menurut penjelasan Science Magazine, medan magnet sebuah planet dihasilkan dari proses yang disebut konveksi. Proses ini terjadi di dalam inti planet yang berisi logam cair. Konveksi itulah yang menginduksi medan magnet, dalam sistem yang dikenal sebagai dinamo.

Pada dasarnya, Mars muda punya medan magnetik yang cukup kuat untuk menjaga atmosfer tidak menipis dari badai matahari. Menurut para peneliti, bahkan medan magnetik Mars saat muda cukup kuat relatif dengan ukurannya.

Meski demikian, arus konveski logam cair di inti planet Mars kemudian berhenti ketika usianya baru beranjak 500 juta tahun.

Para peneliti menduga, hilangnya medan magnetik Mars disebabkan oleh massa dan kepadatannya yang lebih rendah dibandingkan dengan Bumi. Massa sang Planet Merah hanya 15 persen jika dibandingkan dengan planet rumah kita. Akibatnya, inti planet Mars mengalami pendinginan lebih cepat, yang menggagalkan sistem dinamo planet itu untuk menciptakan medan magnetik.

Ini adalah gambar berwarna beresolusi tinggi pertama yang dikirim kembali oleh Hazard Cameras di bagian bawah penjelajah Perseverance NASA setelah mendarat di Mars. Foto: NASA

Ketiadaan medan magnet membuat atmosfer Mars sangat mudah dikikis badai matahari. Pada gilirannya, setelah atmosfer Mars menipis, planet itu mengalami perubahan iklim ekstrem. Ketiadaan atmosfer membuat kurangnya tekanan untuk air tetap berada di permukaan, yang akhirnya membuat air di permukaan Mars terlempar menguap ke angkasa.

“Ini seperti break shot di biliar ketika Anda mengirimkan bola dengan kecepatan tinggi dan semuanya berjalan ke segala arah,” kata peneliti planet dari University of Colorado, Bruce Jakosky, dalam wawancara dengan The Washington Post pada 2017 lalu. “Artinya, sebagian besar atmosfer telah hilang ke luar angkasa.”

Air di Mars bersembunyi di bawah permukaan

Terlemparnya air dari permukaan Mars ke luar angkasa hanya satu sisi cerita bagaimana Mars jadi kering kerontang. Penjelasan lain, peneliti berpikir kalau tak semua air di Mars menguap. Ada sebagian yang tetap berada di Mars, tetapi tersembunyi di bawah permukaan.

Menurut sebuah studi baru yang dipublikasi jurnal Science pada 2 April 2021, sebagian besar air di Mars menghilang selama periode Noachian Mars antara 3,7 miliar hingga 4,1 miliar tahun yang lalu.

Melalui pemodelan dan data dari robot penjelajah di Mars, para peneliti dari California Institute of Technology di studi tersebut menemukan bahwa setidaknya 30 hingga 99 persen dari jumlah air paling awal di Planet Merah bisa saja lenyap dari permukaan melalui proses geologi yang disebut hidrasi kerak, di mana air terkunci di bebatuan Mars.

Peneliti menjelaskan, selama waktu itu, air di Mars kemungkinan berinteraksi dan menyatu dengan mineral di kerak planet, selain keluar dari atmosfer planet.

Proses terperangkapnya air di bawah permukaan Mars tidak sesederhana kerak planet itu menghisap air seperti spons. Sebaliknya, proses air terperangkap memerlukan serangkaian reaksi kimia yang kompleks, di mana molekul air terkunci secara permanen dalam struktur kristal mineral saat batuan terkena air.

Proses hidrasi kerak juga terjadi di permukaan Bumi. Namun, di Bumi, molekul air tidak selalu terkunci selamanya. Sebab, permukaan Bumi dinamis.

Planet Mars Foto: AlexAntropov86/ Pixabay

Di Bumi, lempeng tektonik mendorong kerak ke dalam lapisan mantel planet, tempat di mana kerak meleleh dan melepaskan molekul air dari kristalnya. Aktivitas vulkanik di Bumi kemudian melepaskan molekul air tersebut sebagai uap air.

Sedangkan di Mars, aktivitas vulkanik mencapai puncaknya antara 3 dan 4 miliar tahun lalu, sebelum berangsur-angsur berkurang dan berhenti total hingga saat ini.

Tanpa ada kemampuan lagi untuk mendaur ulang kerak, sebagian besar permukaan Mars telah berusia miliaran tahun. Bebatuan purba inilah yang menahan sebagian besar air yang pernah menghiasi Mars muda, menurut studi tersebut.

Simulasi tim peneliti menunjukkan bahwa kerak di Mars setara dengan lautan yang menutupi Mars dengan kedalaman antara 100 m dan 1.000 m. Kira-kira, jumlah tersebut mencapai tiga perempat volume Samudra Atlantik, kata peneliti.

Kesimpulan hipotesis dari para peneliti California Institute of Technology juga didukung oleh peneliti lain. Mereka cukup yakin bahwa Mars memang menyimpan air di keraknya, meski berapa banyak air di sana masih belum dapat diketahui secara pasti.

"Ada banyak bukti bahwa Mars pada awalnya lebih basah, dan saya tidak membantahnya. Tapi seberapa basah?" kata Graziella Caprarelli, seorang ilmuwan planet dari University of Southern Queensland, kepada ABC.

Pelu dicatat, kalau kamu bingung penjelasan mana yang paling benar mengungkap cara air di Mars menghilang, kedua penjelasan yang dijabarkan di atas bukanlah eksplanasi yang saling kontradiktif. Artinya, kedua hipotesis tersebut adalah pelengkap satu sama lain.

"Kami benar-benar harus memikirkan dua hal ini bersama-sama," kata Eva Scheller, peneliti ilmu planet dari California Institute of Technology, sekaligus pemimpin studi mengenai air yang tersembunyi di bawah permukaan Mars.