Beijing, Purna Warta – Sampel Chang’e-6 Tiongkok telah menemukan perbedaan mengejutkan antara dua belahan Bulan.
Bulan telah terkena angin matahari selama miliaran tahun. Namun, bukti baru menunjukkan bahwa kedua belahan bumi tidak mengalami pemboman dengan cara yang sama.
Partikel yang menumbuk sisi dekat dan sisi jauh mempunyai kecepatan berbeda dan membawa jumlah energi berbeda.
Analisis terhadap material yang dikumpulkan oleh misi Chang’e 6 Tiongkok kini menunjukkan bahwa magnetosfer bumi bertanggung jawab atas sebagian besar perbedaan ini. Temuan ini dipublikasikan di Nature Geoscience.
Debu Bulan Menyimpan Rekor Angin Matahari
Angin matahari adalah aliran konstan partikel bermuatan bergerak cepat yang dilepaskan oleh Matahari. Karena Bulan tidak memiliki atmosfer yang tebal dan medan magnet global, partikel-partikel ini langsung menghantam permukaannya.
Seiring berjalannya waktu, regolith bulan telah menyimpan bukti paparan ini. Ia bertindak sebagai arsip alami bahan-bahan mudah menguap yang dibawa oleh angin matahari, termasuk gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Karena unsur-unsur ini jarang bereaksi secara kimia dengan bahan lain, para ilmuwan dapat menggunakannya sebagai penanda yang dapat dipercaya tentang bagaimana partikel angin matahari masuk dan terakumulasi di tanah bulan.
Sampai saat ini, para peneliti hanya dapat mempelajari sampel dari sisi dekat Bulan. Tanpa material dari sisi jauh, mereka tidak dapat menguji secara langsung apakah implantasi angin matahari berbeda secara sistematis antara kedua belahan bumi.
Hal itu berubah ketika misi Chang’e 6 Tiongkok membawa kembali 1,935 gram regolith dari cekungan Aitken Kutub Selatan di sisi jauh bulan. Sampel tersebut memberikan kesempatan langsung pertama untuk membandingkan bagaimana partikel angin matahari ditanamkan ke dalam tanah dari kedua sisi Bulan.
Sampel Chang’e 6 Mengungkapkan Perbedaan Isotop
Sebuah tim yang dipimpin oleh Institut Geologi dan Geofisika (IGG) dari Chinese Academy of Sciences (CAS) meneliti konsentrasi dan komposisi isotop helium, neon, argon, kripton, dan xenon dalam material Chang’e 6.
Penelitian ini dilakukan oleh Xuhang Zhang, seorang peneliti postdoctoral di IGG yang bekerja di bawah pengawasan Profesor HE Huaiyu. Proyek ini juga melibatkan para peneliti dari Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok dan anggota tim muatan volatil Chang’e 7.
Salah satu perbedaan paling jelas tampak pada isotop neon. Regolit Chang’e 6 memiliki rasio rata-rata 20Ne/22Ne sebesar 11,34 ± 0,22. Nilai tersebut jauh lebih rendah dibandingkan pengukuran dari semua sampel sisi dekat yang dipelajari sebelumnya, namun sangat sesuai dengan komposisi teoritis yang diharapkan setelah fraksinasi angin matahari yang kuat.
Pola ini menunjukkan bahwa sisi jauh mengalami fraksinasi isotop yang lebih intens, menyebabkan isotop neon yang lebih berat menjadi relatif lebih melimpah.
Angin Matahari Mencapai Lebih Dalam di Sisi Jauh
Krypton dan xenon memberikan bukti tambahan bahwa kedua belahan bumi terkena partikel dengan energi berbeda.
Selama percobaan pemanasan bertahap, xenon yang dihasilkan oleh angin matahari dilepaskan dari material Chang’e 6 terutama pada suhu tinggi, menciptakan satu puncak suhu tinggi. Sampel Chang’e 5 dari sisi dekat menunjukkan pola yang berbeda, dengan sejumlah besar xenon dilepaskan pada suhu rendah dan tinggi.
Kontrasnya menunjukkan bahwa partikel angin matahari menembus lebih jauh ke regolit sisi jauh. Implantasi yang lebih dalam umumnya membutuhkan partikel dengan energi yang lebih besar, yang menunjukkan bahwa sisi jauh Bulan terkena angin matahari yang lebih cepat dan energik.
Bagaimana Bumi Memperlambat Angin Matahari
Para peneliti menjelaskan perbedaan tersebut melalui efek “pengatur kecepatan” magnetosfer bumi.
Saat Bulan bergerak mengelilingi Bumi, terkadang ia bergerak melalui magnetosheath, wilayah penyangga yang mengelilingi magnetosfer. Dalam zona ini, angin matahari melambat dari kecepatan biasanya sekitar 400 km/s menjadi sekitar 200 km/s.
Berkurangnya kecepatan ini terutama berdampak pada sisi dekat Bulan yang menghadap Bumi. Partikel berenergi lebih rendah tidak bergerak terlalu dalam ke permukaan, sehingga implantasinya tetap lebih dekat ke puncak regolit.
Sisi jauh, yang selalu menghadap jauh dari Bumi, tidak terpengaruh dengan cara yang sama. Ia tetap terkena angin matahari yang tidak terganggu, sehingga memungkinkan partikel yang lebih cepat menembus lebih jauh ke dalam tanah bulan.
Para peneliti memperkirakan sekitar 25% dari total paparan angin matahari yang tercatat di lokasi pendaratan Chang’e 5 melibatkan aliran yang lebih lambat ini. Sebagai perbandingan, situs Chang’e 6 di sisi jauh tidak menunjukkan bukti menerima efek perlindungan yang sama.
Tanah Bulan Bisa Merekam Masa Lalu Magnetik Bumi
Sisi jauh, yang selalu menghadap jauh dari Bumi, tidak terpengaruh dengan cara yang sama. Ia tetap terkena angin matahari yang tidak terganggu, sehingga memungkinkan partikel yang lebih cepat menembus lebih jauh ke dalam tanah bulan.
Para peneliti memperkirakan sekitar 25% dari total paparan angin matahari yang tercatat di lokasi pendaratan Chang’e 5 melibatkan aliran yang lebih lambat ini. Sebagai perbandingan, situs Chang’e 6 di sisi jauh tidak menunjukkan bukti menerima efek perlindungan yang sama.
Tanah Bulan Bisa Merekam Masa Lalu Magnetik Bumi
Sampel sisi jauh ini memberikan bukti fisik langsung pertama bahwa magnetosfer bumi mengontrol kecepatan partikel angin matahari yang mencapai berbagai bagian Bulan. Pengaruhnya tercatat secara permanen baik pada kedalaman partikel memasuki regolit maupun tanda isotop gas mulia yang terperangkap di sana.
Para peneliti juga mengusulkan bahwa gas mulia berat di tanah bulan dapat bertindak sebagai “catatan fosil” dari interaksi sebelumnya antara angin matahari dan magnetosfer bumi. Ketika dipelajari bersama dengan bukti paleomagnetik, gas-gas ini mungkin menawarkan cara baru untuk melacak bagaimana magnetosfer bumi berubah dalam jangka waktu yang lama.
Hasilnya mengungkapkan bahwa hubungan antara Matahari, Bumi, dan Bulan lebih rumit dari yang selama ini dipahami para ilmuwan. Mereka juga berpendapat bahwa Bulan telah menyimpan bukti tersembunyi dari interaksi kuno ini, sehingga memberikan para peneliti cara baru untuk menyelidiki sejarah jangka panjang lingkungan magnetik Bumi.