Bulan, satelit alami kita, selalu menjadi objek keingintahuan, studi, dan puisi. Namun, di balik ayat-ayat dan foto-foto dari Bumi, sains terus mengungkap misterinya. Salah satu aspek yang paling khusus adalah atmosfernya, atau lebih tepatnya, apa yang secara teknis dikenal sebagai eksosfer bulan. Tidak seperti Bumi, Bulan tidak memiliki atmosfer tebal yang dapat dihirup, dan yang dimilikinya hanyalah lapisan gas yang sangat tipis yang hampir tidak dapat dianggap demikian. Namun, lapisan ini menarik karena asal-usulnya dan interaksinya dengan ruang. Selain itu, informasi tentang keingintahuan bulan Ini juga membantu untuk lebih memahami konteksnya.
Dalam artikel ini kita akan menyelami dunia eksosfer ini: bagaimana ia terbentuk, terbuat dari apa, proses apa yang mempertahankannya dan bahkan keingintahuan apa saja yang telah diungkapkan misi luar angkasa kepada kita. Mari kita lihat semuanya, dengan ketelitian ilmiah tetapi juga dalam bahasa yang mudah dipahami sehingga siapa pun dapat memahami apa yang sebenarnya terjadi di sekitar Bulan.
Apakah Bulan memiliki atmosfer?
Jika kita memahami atmosfer sebagai lapisan gas padat seperti Bumi, maka Bulan tidak memiliki atmosfer dalam pengertian klasik tersebut. Namun, ada lapisan atom dan molekul yang sangat tipis di sekitarnya, sangat ringan dan tersebar sehingga mereka jarang bertabrakan satu sama lain. Lapisan ini disebut eksosfer dan sangat berbeda dari atmosfer Bumi, yang jauh lebih padat. Perbandingan antara keduanya menarik, seperti yang dijelaskan secara rinci di Bulan sebagai satelit.
Untuk memberi gambaran, dalam satu sentimeter kubik atmosfer Bumi terdapat sekitar 100 miliar miliar molekul. Di atmosfer bulan, jumlah itu turun menjadi sekitar 100 molekul. Yakni, begitu kosongnya sehingga secara praktis merupakan ruang hampa, meskipun secara teknis memiliki komposisi gas yang dapat dideteksi.
Hal ini sebagian besar disebabkan oleh gravitasi bulan rendah. Kecepatan lepasnya—kecepatan minimum yang dibutuhkan partikel untuk lepas ke luar angkasa—hanya 2.400 m/s (dibandingkan dengan 11.200 m/s di Bumi). Dengan gravitasi yang lemah, partikel gas mudah lepas ke luar angkasa, mencegah terbentuknya atmosfer yang padat dan stabil. Dinamika fenomena ini dapat dikaitkan dengan informasi tentang gelombang badai yang juga memengaruhi benda-benda langit.
Meskipun tampak seperti tidak ada apa-apa, atmosfer yang sangat tipis ini memiliki massa total diperkirakan sekitar 25.000 kg, seukuran truk penuh. Selain itu, ia terus berubah: pada siang hari, panas matahari memperluasnya ke permukaan, dan pada malam hari partikel-partikel mendingin dan jatuh kembali.
Asal usul eksosfer bulan
Asal usul eksosfer ini telah diperdebatkan selama beberapa dekade. Namun, penelitian terbaru yang dilakukan oleh para ilmuwan di MIT dan Universitas Chicago, bertepatan dengan penelitian sebelumnya dan paralel yang dilakukan oleh entitas seperti NASA, telah mengkonfirmasi bahwa penyebab utamanya adalah fenomena yang dikenal sebagai dampak penguapan. Hubungan antara tumbukan dan atmosfer bulan sangat penting untuk memahami evolusinya.
Apa artinya ini? Pada dasarnya permukaan bulan terus menerus dibombardir oleh mikrometeorit. Mereka berukuran sekecil butiran debu, namun saat mereka bertabrakan, mereka menghasilkan suhu yang mencapai antara 2000 dan 6000 ºC. Suhu ekstrem ini Mereka menguapkan atom-atom tanah, yang dilepaskan dan tetap mengambang mengelilingi Bulan untuk suatu waktu.
Proses kedua disebut penyemprotan ion atau sputtering juga berkontribusi. Hal ini terjadi ketika partikel bermuatan angin matahari, terutama proton, bertabrakan dengan permukaan bulan dan merobek atom, yang kemudian menjadi bagian dari eksosfer. Tidak seperti mikrometeorit, angin matahari tidak menguapkan banyak material berat, jadi kontribusinya lebih kecil. Fenomena ini terkait dengan konteks misi ke Bulan.
Studi terbaru menunjukkan bahwa sekitar 70% eksosfer bulan berasal dari dampak meteoritSementara 30% disebabkan oleh angin matahari. Kedua proses ini dapat dipelajari secara rinci berkat sampel dari program Apollo dan penggunaan isotop unsur-unsur seperti kalium dan rubidium.
Apa yang menyusun atmosfer bulan?
Meskipun atmosfer bulan sangat kecil dibandingkan dengan Bumi, Ya, beberapa gas dan atom telah diidentifikasi di dalamnya. Berkat spektrometer berbasis darat, wahana antariksa, dan eksperimen dengan sampel Apollo, komponen berikut telah terdeteksi. Komposisi gas-gas ini dapat memberikan informasi berharga tentang Peristiwa di langit.
- Helium dan Argon: Mereka adalah unsur yang paling melimpah, yang terdeteksi oleh program Apollo dan misi lainnya.
- Natrium dan Kalium: diidentifikasi berkat pengamatan berbasis darat selanjutnya.
- Oksigen, Nitrogen, Metana, Karbon Monoksida dan Karbon Dioksida: hadir dalam jejak, mungkin akibat benturan.
- Isotop radioaktif Radon dan Polonium: yang ditemukan oleh wahana Lunar Prospector, bisa saja berasal dari interior bulan.
- Molekul air dalam bentuk es: Mereka diyakini ada di beberapa kawah kutub yang selalu berada dalam bayangan.
Kehadiran senyawa ini menunjukkan bahwa Bulan tidak sepenuhnya mati secara kimiawi. Padahal, sudah diketahui bahwa bahkan beberapa molekul air dapat bertahan hidup di permukaannya jika mereka berada di daerah dingin yang terlindungi dari Matahari. Penelitian terhadap molekul air ini memiliki implikasi untuk pemahaman berbagai bulan di Tata Surya.
Pengaruh misi luar angkasa
Misi Apollo memainkan peran mendasar dalam pemahaman kita tentang atmosfer bulan. Bukan hanya karena mereka membawa sampel tanah bulan, tapi karena instrumen dan astronot sendiri mengubah atmosfer di dekatnya dengan melepaskan gas saat menghembuskan napas atau selama keluar dari kendaraan (EVA). Diperkirakan bahwa Modul bulan bisa saja mencemari atmosfer bulan secara lokal dengan gas yang setara dengan massa totalnya, meskipun sebagian besarnya sudah menghilang.
Selain itu, misi yang lebih baru seperti LADEE (Penjelajah Atmosfer dan Lingkungan Debu Bulan) melanjutkan studi eksosfer ini. Diluncurkan pada tahun 2013, penyelidikan ini mengumpulkan informasi berharga untuk mengonfirmasi pentingnya dampak dan sputtering sebagai proses utama. Hal ini juga memungkinkan untuk mengamati perubahan kepadatan selama fenomena seperti gerhana y hujan meteor, mengonfirmasi dinamika aktif atmosfer bulan. Dinamika ini penting untuk memahami fenomena seperti Hujan meteor Orionid.
Bahkan dalam beberapa tahun terakhir, NASA telah meluncurkan misi seperti Minotaur 5, yang tujuannya adalah untuk mempelajari debu bulan dan gas di dekatnya menggunakan sistem laser optik. Semua ini dengan tujuan untuk melanjutkan menggambar gambaran yang lebih jelas tentang lingkungan bulan, sesuatu yang penting jika kita ingin membangun pangkalan permanen di sana. Perencanaan pangkalan-pangkalan ini terkait dengan penelitian tentang kolonisasi mars.
Mengapa penting untuk memahami atmosfer bulan?
Mempelajari lapisan gas samar ini mungkin tampak tidak relevan, tetapi sebenarnya tidak. Pertama, karena ini membantu kita memahami sejarah dinamis dan geologis bulan. Mengetahui bagaimana mikrometeorit dan angin matahari membentuk permukaannya memberi kita petunjuk tentang evolusi benda lain tanpa atmosfer, seperti asteroid dan bulan Mars. Analisis ini juga penting untuk memahami fenomena seperti asal bulan.
Kedua, hal ini merupakan kunci untuk misi manusia masa depan. Mendirikan pangkalan di Bulan akan memerlukan pemahaman yang tepat mengenai unsur-unsur apa saja yang ada di lingkungannya, bagaimana unsur-unsur tersebut bereaksi seiring waktu, dan bagaimana unsur-unsur tersebut dapat mengganggu instrumen. Tentu saja, hal ini juga dapat membantu melindungi astronot dari radiasi matahari dan kosmik tanpa adanya atmosfer yang melindungi.
Penelitian ini memberikan kontribusi terhadap pengetahuan yang lebih luas tentang proses pelapukan ruang angkasa di Tata Surya bagian dalam. Apa yang dipelajari di Bulan dapat diterapkan untuk eksplorasi destinasi lain seperti Bulan Mars, Phobos, atau bahkan asteroid dekat Bumi.
Eksosfer bulan, meskipun sangat rapuh, merupakan laboratorium alami untuk mempelajari proses kosmologi fundamental. Jauh dari apa yang dipikirkan di masa lalu, Bulan bukan hanya sekedar batu mati. Itu adalah tubuh yang terus berinteraksi dengan lingkungan spasialnya, dan masih banyak yang bisa diajarkannya kepada kita jika kita terus memperhatikannya.
