Hari ini, dipahami dengan baik bahwa Mars adalah planet yang dingin, kering, dan mati secara geologis. Namun, miliaran tahun yang lalu ketika masih muda, planet ini memiliki atmosfer yang lebih padat dan memiliki air cair di permukaannya. Jutaan tahun yang lalu, ia juga mengalami sejumlah besar aktivitas vulkanik, yang menghasilkan pembentukan fitur-fitur masifnya - seperti Olympus Mons, gunung berapi terbesar di Tata Surya.
Sampai baru-baru ini, para ilmuwan telah memahami bahwa aktivitas vulkanik Mars telah didorong oleh sumber-sumber selain dari pergerakan tektonik, yang telah dihindarkan planet ini selama miliaran tahun. Namun, setelah melakukan penelitian terhadap sampel batuan Mars, tim peneliti dari Inggris dan Amerika Serikat menyimpulkan bahwa ribuan tahun yang lalu, Mars lebih aktif secara vulkanik daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Studi mereka, berjudul "Mengambil Denyut Nadi Mars melalui Kencan dari Gunung Berapi Plume", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Komunikasi Alam. Dipimpin oleh Benjamin Cohen, seorang peneliti dengan Pusat Penelitian Lingkungan Universitas Skotlandia (SUERC) dan Sekolah Geografi dan Ilmu Bumi di Universitas Glasgow, tim tersebut melakukan analisis masa lalu gunung berapi Mars menggunakan sampel meteorit Mars.
Di Bumi, sebagian besar vulkanisme terjadi sebagai akibat lempeng tektonik, yang didorong oleh konveksi pada mantel Bumi. Tetapi di Mars, sebagian besar aktivitas vulkanik adalah hasil dari bulu mantel, yang merupakan upwellings magma yang sangat terlokalisasi yang naik dari jauh di dalam mantel. Ini disebabkan oleh kenyataan bahwa permukaan Mars tetap statis dan dingin selama beberapa miliar tahun terakhir.
Karena itu, gunung berapi Mars (meskipun serupa secara morfologi untuk melindungi gunung berapi di Bumi), tumbuh menjadi ukuran yang jauh lebih besar daripada yang ada di Bumi. Olympus Mons, misalnya, bukan hanya gunung berapi perisai terbesar di Mars, tetapi yang terbesar di Tata Surya. Sedangkan gunung tertinggi di Bumi - Mt. Everest - adalah 8.848 m (29.029 kaki) tingginya, Olympus Mons berdiri sekitar 22 km (13,6 mi atau 72.000 kaki) tinggi.
Demi penelitian mereka, Dr. Cohen dan rekan-rekannya menggunakan teknik penanggalan radioskopik, yang umumnya digunakan untuk menentukan usia dan tingkat erupsi gunung berapi di Bumi. Namun, teknik seperti itu belum pernah digunakan sebelumnya untuk melindungi gunung berapi di Mars. Akibatnya, studi tim terhadap sampel meteorit Mars adalah analisis terperinci pertama tingkat pertumbuhan di gunung berapi Mars.
Enam sampel yang mereka periksa dikenal sebagai nakhlite, kelas meteorit Mars yang terbentuk dari magma basaltik sekitar 1,3 miliar tahun yang lalu. Ini datang ke Bumi kira-kira 11 juta tahun yang lalu setelah diledakkan dari muka Mars oleh suatu peristiwa tabrakan. Dengan melakukan analisis meteorit Mars, tim dapat mengungkap informasi baru sekitar 90 juta tahun tentang masa lalu gunung berapi Mars.
Seperti yang dijelaskan Dr. Cohen dalam siaran pers University of Glasgow:
"Kita tahu dari penelitian sebelumnya bahwa meteorit nakhlite adalah batuan vulkanik, dan perkembangan teknik penanggalan zaman dalam beberapa tahun terakhir menjadikan kandidat nakhlite sempurna untuk membantu kita belajar lebih banyak tentang gunung berapi di Mars."
Langkah pertama adalah untuk menunjukkan bahwa sampel batuan memang asli Mars, yang dikonfirmasi oleh tim dengan mengukur paparan mereka terhadap radiasi kosmogenik. Dari sini, mereka menentukan bahwa batu-batu itu dikeluarkan dari permukaan Mars 11 juta tahun yang lalu, kemungkinan besar sebagai akibat dari peristiwa dampak pada permukaan Mars. Mereka kemudian menerapkan teknik radioscopic presisi tinggi yang dikenal sebagai 40Ar /39Ar kencan.
Ini terdiri dari menggunakan spektromomer massa gas mulia untuk mengukur jumlah argon yang terkumpul dalam sampel, yang merupakan hasil peluruhan kalium radioaktif alami. Dari ini, mereka dapat memperoleh informasi baru senilai 90 juta tahun tentang permukaan Mars. Hasil analisis mereka menunjukkan bahwa ada perbedaan signifikan dalam sejarah vulkanik antara Bumi dan Mars. Seperti yang dijelaskan Dr. Cohen:
“Kami menemukan bahwa nakhlite terbentuk dari setidaknya empat letusan selama 90 juta tahun. Ini adalah waktu yang sangat lama untuk gunung berapi, dan jauh lebih lama daripada durasi gunung berapi darat, yang biasanya hanya aktif selama beberapa juta tahun. Dan ini hanya menggaruk permukaan gunung berapi, karena hanya sejumlah kecil batu akan terlontar oleh kawah tubrukan - sehingga gunung berapi itu pasti telah aktif lebih lama. ”
Selain itu, tim juga dapat mempersempit dari gunung berapi mana sampel batuan mereka berasal. Studi sebelumnya yang dilakukan oleh NASA mengungkapkan beberapa kandidat untuk kemungkinan sumber kawah nakhlite. Namun, hanya satu dari lokasi yang cocok dengan hasil mereka dalam hal usia letusan gunung berapi dan dampak yang akan mengeluarkan sampel ke ruang angkasa.
Kawah khusus ini (yang saat ini tidak disebutkan namanya) terletak di dataran vulkanik yang dikenal sebagai Elysium Planitia, sekitar 900 km (560 mil) dari puncak gunung berapi Elysium Mons - yang tingginya 12,6 km (7,8 mil). Juga terletak sekitar 2000 km (1243 mil) utara dari tempat NASA Curiosity rover saat ini. Seperti yang dijelaskan Cohen, NASA memiliki beberapa gambar satelit yang sangat detail dari kawah ini.
"Ini adalah lebar 6,5 km, dan telah melindungi puing-puing ejecta," katanya. “Dan kami dapat melihat beberapa garis horizontal pada dinding kawah - yang menunjukkan batuan membentuk lapisan, dengan setiap lapisan diartikan sebagai aliran lava yang terpisah. Studi ini telah mampu memberikan gambaran yang lebih jelas tentang sejarah meteorit nakhlite, dan pada gilirannya gunung berapi terbesar di tata surya. ”
Di masa depan, sampel kembali dan misi awak ke Mars yakin untuk menjernihkan gambar ini lebih jauh. Mengingat bahwa Mars, seperti Bumi, adalah planet terestrial, mengetahui semua yang kita dapat tentang sejarah geologisnya pada akhirnya akan meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana planet berbatu di Tata Surya terbentuk. Singkatnya, semakin banyak yang kita ketahui tentang sejarah vulkanik Mars, paling banyak kita akan dapat belajar tentang pembentukan dan evolusi Tata Surya.
