Para ilmuwan sedang bersiap menghadapi badai matahari di Mars

Lontaran massa koronal ini, yang ditangkap oleh Solar Dynamics Observatory milik NASA, meledak ke Matahari pada tanggal 31 Agustus 2012, melaju dengan kecepatan lebih dari 900 mil per detik dan mengirimkan radiasi jauh ke luar angkasa. Medan magnet bumi melindunginya dari radiasi peristiwa matahari seperti ini, sedangkan Mars tidak memiliki perlindungan semacam ini. Sumber: NASA/SDO

Matahari akan menjadi paling aktif tahun ini, memberikan kesempatan langka untuk mempelajari bagaimana badai matahari dan radiasi akan mempengaruhi astronot masa depan di Planet Merah.

Dalam beberapa bulan mendatang, dua dari NASA'S Mars Pesawat ruang angkasa akan memiliki kesempatan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk mempelajari bagaimana jilatan api matahari – ledakan raksasa di permukaan Matahari – mempengaruhi robot dan astronot masa depan di Planet Merah.

Pasalnya, Matahari sedang memasuki masa puncak aktivitas yang disebut solar maksimum, yang terjadi kira-kira setiap 11 tahun sekali. Selama periode maksimum matahari, Matahari sangat rentan terhadap ledakan api dalam berbagai bentuk – termasuk… Suar matahari Dan Ejeksi massa koronal – Yang melepaskan radiasi jauh ke luar angkasa. Ketika serangkaian peristiwa matahari ini terjadi, maka disebut badai matahari.

Pelajari bagaimana penjelajah MAVEN NASA dan penjelajah Curiosity milik NASA mempelajari jilatan api matahari dan radiasi di Mars selama matahari maksimum — periode ketika Matahari paling aktif. Kredit: NASA/Laboratorium Propulsi Jet– Caltech/GSFC/SDO/MSSS/Universitas Colorado

Medan magnet bumi sebagian besar melindungi planet asal kita dari dampak badai ini. Namun Mars sudah lama kehilangan medan magnet globalnya, sehingga membuat Planet Merah lebih rentan terhadap partikel energik dari Matahari. Seberapa intens aktivitas matahari di Mars? Para peneliti berharap solar maksimum saat ini akan memberi mereka kesempatan untuk mengetahuinya. Sebelum mengirim manusia ke sana, badan antariksa perlu menentukan, di antara banyak rincian lainnya, jenis proteksi radiasi apa yang dibutuhkan para astronot.

“Bagi manusia dan asal usul Mars, kami tidak memiliki pemahaman yang kuat tentang dampak radiasi selama aktivitas matahari,” kata Shannon Curry dari Laboratorium Fisika Atmosfer dan Luar Angkasa di Universitas Colorado Boulder. Curry adalah peneliti utama pengorbit MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile Evolution) NASA, yang dioperasikan oleh Goddard Space Flight Center NASA di Greenbelt, Maryland. “Saya sebenarnya ingin melihat 'peristiwa besar' di Mars tahun ini — peristiwa besar yang bisa kita pelajari untuk lebih memahami radiasi matahari sebelum astronot berangkat ke Mars.”

Detektor penilaian radiasi pada penjelajah Curiosity NASA disorot dalam gambar Mastcam penjelajah tersebut yang diberi anotasi ini. Ilmuwan RAD bersemangat menggunakan instrumen tersebut untuk mempelajari radiasi di Mars selama periode maksimum matahari. Sumber gambar: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Ukur tinggi dan jatuh

MAVEN memantau radiasi, partikel matahari, dan lainnya dari atas permukaan Mars. Atmosfer sebuah planet yang tipis dapat mempengaruhi kepadatan molekul pada saat mereka mencapai permukaan, di sinilah peran pesawat ruang angkasa Curiosity milik NASA. Data dari detektor evaluasi radiasi Curiosity, atau RadHal ini telah membantu para ilmuwan memahami bagaimana radiasi memecah molekul karbon di permukaan, sebuah proses yang dapat mempengaruhi apakah tanda-tanda kehidupan mikroba purba terpelihara di sana. Alat tersebut juga memberi NASA gambaran tentang seberapa besar perlindungan yang diharapkan astronot dari radiasi dengan menggunakan gua, tabung lava, atau permukaan tebing sebagai perlindungan.

Ketika peristiwa matahari terjadi, para ilmuwan melihat jumlah partikel matahari dan seberapa aktifnya.

Konsep seniman ini menggambarkan atmosfer Mars dan pesawat ruang angkasa MAVEN NASA di dekat Mars. Kredit: NASA/GSFC

“Anda dapat memiliki 1 juta partikel berenergi rendah atau 10 partikel berenergi sangat tinggi,” kata peneliti utama RAD Don Hasler, dari kantor Southwest Research Institute di Boulder, Colorado. “Meskipun instrumen MAVEN lebih sensitif terhadap instrumen berenergi rendah, RAD adalah satu-satunya instrumen yang mampu melihat instrumen berenergi tinggi yang dapat melintasi atmosfer ke permukaan, tempat para astronot akan berada.”

Ketika MAVEN mendeteksi jilatan api matahari yang besar, tim pengorbit memberitahu tim Curiosity untuk mengetahuinya sehingga mereka dapat memantau perubahan dalam data RAD. Kedua misi tersebut juga dapat menyusun rangkaian waktu yang mengukur perubahan hingga setengah detik ketika partikel mencapai atmosfer Mars, berinteraksi dengannya, dan akhirnya mencapai permukaan.

Misi MAVEN juga menggerakkan sistem peringatan dini yang memungkinkan tim pesawat ruang angkasa Mars lainnya mengetahui kapan tingkat radiasi mulai meningkat. Sistem peringatan ini memungkinkan misi untuk mematikan perangkat yang mungkin rentan terhadap jilatan api matahari, yang dapat mengganggu komunikasi elektronik dan radio.

Air yang hilang

Selain membantu menjaga keselamatan astronot dan pesawat ruang angkasa, mempelajari suhu maksimum matahari juga dapat memberikan wawasan mengapa Mars berubah dari dunia yang hangat, basah, dan mirip Bumi miliaran tahun lalu menjadi gurun beku saat ini.

Planet ini berada pada titik orbitnya yang paling dekat dengan Matahari, sehingga memanaskan atmosfer. Hal ini dapat menyebabkan meningkatnya badai debu yang menutupi permukaan. Terkadang badai bergabung menjadi global (lihat gambar di bawah).

Mars sebelum dan sesudah badai debu: Film berdampingan menunjukkan bagaimana badai debu global tahun 2018 menutupi planet merah, berkat kamera Mars Color Imager (MARCI) yang dipasang di Mars Reconnaissance Orbiter milik NASA. Badai debu global ini menyebabkan pesawat luar angkasa NASA kehilangan kontak dengan Bumi. Sumber gambar: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Meskipun hanya ada sedikit air yang tersisa di Mars – sebagian besar berupa es di bawah permukaan dan di kutub – sebagian masih bersirkulasi sebagai uap di atmosfer. Para ilmuwan bertanya-tanya apakah badai debu global membantu mengeluarkan uap air ini, sehingga mengangkatnya jauh di atas planet ini, tempat atmosfer terkelupas selama badai matahari. Salah satu teori menyatakan bahwa proses ini, yang berulang berkali-kali selama ribuan tahun, mungkin menjelaskan bagaimana Mars berubah dari danau dan sungai menjadi tanpa air saat ini.

Jika badai debu global terjadi bersamaan dengan badai matahari, hal ini akan memberikan peluang untuk menguji teori ini. Para ilmuwan sangat gembira karena suhu maksimum matahari ini terjadi pada awal musim paling berdebu di Mars, namun mereka juga mengetahui bahwa badai debu global jarang terjadi.

Lebih lanjut tentang misi

Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, mengelola misi MAVEN. Lockheed Martin Space membangun pesawat ruang angkasa dan bertanggung jawab atas operasi misi. JPL menyediakan navigasi dan dukungan jaringan luar angkasa. Laboratorium Fisika Atmosfer dan Luar Angkasa di Universitas Colorado Boulder bertanggung jawab atas manajemen operasi sains, penjangkauan publik, dan komunikasi.

Curiosity dibangun oleh Jet Propulsion Laboratory NASA, yang dioperasikan oleh California Institute of Technology di Pasadena, California. JPL memimpin misi atas nama Direktorat Misi Sains NASA di Washington. Investigasi RAD didukung oleh Divisi Heliofisika NASA sebagai bagian dari Observatorium Sistem Heliofisika (HSO) NASA.