Apakah Bumi memiliki masalah penumpukan debu?
Perkiraan bervariasi dari berapa banyak debu kosmis dan meteorit memasuki atmosfer Bumi setiap hari, tetapi berkisar antara 5 hingga 300 metrik ton, dengan perkiraan dibuat dari data satelit dan ekstrapolasi dari jatuhnya meteorit. Masalahnya, tidak ada yang benar-benar tahu pasti dan sejauh ini belum ada upaya nyata yang terkoordinasi untuk mengetahuinya. Tetapi proposal proyek baru yang disebut Debu Kosmik di Atmosfer Terestrial (CODITA) akan memberikan perkiraan yang lebih akurat tentang berapa banyak materi yang menghantam Bumi, serta bagaimana hal itu dapat memengaruhi atmosfer.
"Kami memiliki teka-teki - perkiraan berapa banyak debu yang masuk bervariasi dengan faktor seratus," kata John Plane dari University of Leeds di Inggris. "Tujuan CODITA adalah untuk menyelesaikan perbedaan yang sangat besar ini."
Meskipun kami menganggap ruang kosong, jika semua materi antara Matahari dan Jupiter dikompresi bersama, itu akan membentuk bulan sepanjang 25 km.
Jadi berapa banyak dari benda ini - sisa-sisa dari pembentukan planet-planet, puing-puing dari komet dan tabrakan asteroid, dll. - bertemu Bumi? Pengamatan satelit menunjukkan bahwa 100-300 metrik ton debu kosmik memasuki atmosfer setiap hari. Angka ini berasal dari tingkat akumulasi inti es kutub dan sedimen laut dalam dari unsur-unsur langka yang terkait dengan debu kosmik, seperti iridium dan osmium.
Tetapi pengukuran lain - yang meliputi pengamatan radar meteor, pengamatan laser dan pengukuran oleh pesawat ketinggian tinggi - menunjukkan bahwa inputnya bisa serendah 5 metrik ton per hari.
Mengetahui perbedaannya dapat memiliki pengaruh besar pada pemahaman kita tentang hal-hal seperti perubahan iklim dan, awan noctilucent, serta kimia ozon dan samudera.
"Jika input debu sekitar 200 ton per hari, maka partikel-partikel sedang diangkut turun melalui atmosfer tengah jauh lebih cepat daripada yang diyakini secara umum," kata Plane. "Jika angka 5 ton itu benar, kita perlu merevisi pemahaman kita secara substansial tentang bagaimana debu berkembang di Tata Surya dan diangkut dari atmosfer tengah ke permukaan."
Ketika partikel debu mendekati Bumi, mereka memasuki atmosfer dengan kecepatan sangat tinggi, mulai dari 38.000 hingga 248.000 km / jam, tergantung pada apakah mereka mengorbit dalam arah yang sama atau berlawanan dengan gerakan Bumi mengelilingi Matahari. Partikel-partikel mengalami pemanasan yang sangat cepat melalui tabrakan dengan molekul udara, mencapai suhu jauh lebih dari 1.600 derajat Celcius. Partikel dengan diameter lebih besar dari sekitar 2 milimeter menghasilkan "bintang jatuh" yang terlihat, tetapi sebagian besar massa partikel debu yang memasuki atmosfer diperkirakan jauh lebih kecil dari ini, sehingga dapat dideteksi hanya menggunakan radar meteor khusus.
Logam yang disuntikkan ke atmosfer dari partikel debu yang menguap terlibat dalam beragam fenomena yang terkait dengan perubahan iklim.
“Debu kosmik dikaitkan dengan pembentukan awan 'noctilucent' - awan tertinggi di atmosfer Bumi. Partikel-partikel debu menyediakan permukaan untuk terbentuknya kristal es awan. Awan-awan ini berkembang selama musim panas di daerah kutub dan mereka tampaknya menjadi indikator perubahan iklim, "kata Plane. “Logam dari debu juga memengaruhi kimia ozon di stratosfer. Jumlah debu yang ada akan menjadi penting bagi inisiatif geo-engineering untuk meningkatkan aerosol sulfat untuk mengimbangi pemanasan global. Debu kosmik juga menyuburkan samudera dengan zat besi, yang memiliki potensi umpan balik iklim karena fitoplankton laut mengeluarkan gas yang berkaitan dengan iklim. ”
Tim CODITA juga akan menggunakan fasilitas laboratorium untuk menangani beberapa aspek masalah yang paling sedikit dipahami
"Di laboratorium, kita akan melihat sifat penguapan debu kosmik, serta pembentukan partikel asap meteorik, yang berperan dalam nukleasi es dan pembekuan awan stratosfer kutub," kata Plane. “Hasilnya akan dimasukkan ke dalam model iklim-kimia dari seluruh atmosfer. Ini akan memungkinkan, untuk pertama kalinya, untuk memodelkan efek debu kosmik secara konsisten dari Tata Surya luar ke permukaan Bumi. "
CODITA telah menerima hibah 2,5 juta EUR dari Dewan Riset Eropa untuk menyelidiki input debu selama 5 tahun ke depan. Tim internasional, yang dipimpin oleh Plane, terdiri dari lebih dari 20 ilmuwan di Inggris, AS, dan Jerman. Pesawat mempresentasikan informasi tentang proyek tersebut pada pertemuan Astronomi Nasional di Inggris minggu ini.
Sumber: Jodrell Bank Center for Astrophysics
