Studi tentang permukaan dan atmosfer Mars telah membuka beberapa rahasia kuno. Terima kasih atas upaya Keingintahuan penjelajah dan misi lainnya, para ilmuwan sekarang menyadari fakta bahwa air pernah mengalir di Mars dan bahwa planet ini memiliki atmosfer yang lebih padat. Mereka juga dapat menyimpulkan mekanika apa yang menyebabkan atmosfer ini habis, yang mengubahnya menjadi lingkungan yang dingin dan kering seperti yang kita lihat di sana hari ini.
Namun, pada saat yang sama, hal itu menyebabkan paradoks yang agak menarik. Pada dasarnya, Mars diyakini memiliki air hangat yang mengalir di permukaannya pada saat Matahari sepertiga sehangat hari ini. Ini akan membutuhkan bahwa atmosfer Mars memiliki karbon dioksida yang cukup untuk menjaga permukaannya cukup hangat. Tetapi berdasarkan temuan terbaru Curiosity rover, tampaknya ini bukan masalahnya.
Temuan ini adalah bagian dari analisis data yang diambil oleh Curiosity's Chemistry and Mineralogy X-ray Difraction (CheMin) instrumen, yang telah digunakan untuk mempelajari kandungan mineral sampel bor di Gale Crater. Hasil analisis ini baru-baru ini dipublikasikan di Prosiding Akademi Sains Nasional, di mana tim peneliti menunjukkan bahwa tidak ada jejak karbonat yang ditemukan dalam sampel yang diambil dari dasar danau kuno.
Untuk memecahnya, bukti dikumpulkan oleh Keingintahuan (Dan banyak penemu lainnya, pendarat dan pengorbit) telah menyebabkan para ilmuwan menyimpulkan bahwa sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu, permukaan Mars memiliki danau dan sungai yang mengalir. Mereka juga telah menentukan, berkat banyaknya sampel yang diambil oleh Keingintahuan sejak mendarat di Kawah Gale pada tahun 2011, fitur geologis ini dulunya adalah danau yang secara bertahap menjadi penuh dengan endapan sedimen.
Namun, agar Mars cukup hangat untuk keberadaan air cair, atmosfernya harus mengandung sejumlah karbon dioksida - memberikan Efek Rumah Kaca yang cukup untuk mengimbangi berkurangnya kehangatan Matahari. Karena sampel batuan di Kawah Gale bertindak sebagai catatan geologis untuk kondisi seperti miliaran tahun yang lalu, mereka pasti akan mengandung banyak mineral karbonat jika memang demikian.
Karbonat adalah mineral yang dihasilkan dari kombinasi karbon dioksida dengan ion bermuatan positif (seperti magnesium dan zat besi) dalam air. Karena ion-ion ini telah ditemukan dalam pasokan yang baik dalam sampel batuan Mars, dan analisis selanjutnya menunjukkan bahwa kondisi tidak pernah menjadi asam sampai-sampai karbonat akan larut, tidak ada alasan yang jelas mengapa mereka tidak muncul. .
Bersama dengan timnya, Thomas Bristow - penyelidik utama untuk instrumen CheMin tentang Curiosity - menghitung berapa jumlah minimum karbon dioksida atmosferik yang diperlukan, dan bagaimana hal ini ditunjukkan oleh tingkat karbonat yang ditemukan di batuan Mars saat ini. Mereka kemudian menyortir data instrumen CheMin selama bertahun-tahun untuk melihat apakah ada indikasi mineral ini.
Tetapi ketika ia menjelaskan dalam siaran pers NASA baru-baru ini, temuan itu tidak sesuai:
“Kami sangat terpukul dengan tidak adanya mineral karbonat di batuan sedimen yang telah diperiksa oleh penjelajah. Akan sangat sulit untuk mendapatkan air cair bahkan jika ada seratus kali lebih banyak karbon dioksida di atmosfer daripada yang dibuktikan oleh bukti mineral pada batu itu. ”
Pada akhirnya, Bristow dan timnya tidak dapat menemukan jejak karbonat dalam sampel batuan yang mereka analisis. Bahkan jika hanya beberapa puluh milibar karbon dioksida telah hadir di atmosfer ketika sebuah danau ada di Kawah Gale, itu akan menghasilkan karbonat yang cukup untuk dideteksi oleh CheMin milik Curiosity. Temuan terbaru ini menambah paradoks yang telah mengganggu para peneliti Mars selama bertahun-tahun.
Pada dasarnya, para peneliti telah mencatat bahwa ada perbedaan serius antara apa yang ditunjukkan oleh fitur permukaan tentang masa lalu Mars, dan apa yang dikatakan oleh bukti kimia dan geologis. Tidak hanya ada banyak bukti bahwa planet ini memiliki atmosfer yang lebih padat di masa lalu, lebih dari empat dekade pencitraan orbital (dan data permukaan selama bertahun-tahun) telah menghasilkan banyak bukti geomorfologi bahwa Mars pernah memiliki air permukaan dan siklus hidrologi aktif.
Namun, para ilmuwan masih berjuang untuk menghasilkan model yang menunjukkan bagaimana iklim Mars dapat mempertahankan jenis kondisi yang diperlukan untuk ini. Satu-satunya model yang berhasil sejauh ini adalah di mana atmosfer mengandung sejumlah besar CO2 dan hidrogen. Sayangnya, penjelasan tentang bagaimana atmosfer ini dapat dibuat dan dipertahankan tetap sulit dipahami.
Selain itu, bukti geologis dan kimiawi untuk atmosfir seperti itu yang sudah ada milyaran tahun yang lalu juga kurang. Di masa lalu, survei oleh pengorbit tidak dapat menemukan bukti mineral karbonat di permukaan Mars. Diharapkan bahwa misi permukaan, seperti Curiosity, akan dapat menyelesaikan ini dengan mengambil sampel tanah dan bor di mana air telah diketahui ada.
Tetapi seperti yang dijelaskan Bristow, studi timnya telah secara efektif menutup pintu dalam hal ini:
“Sudah menjadi misteri mengapa tidak banyak karbonat terlihat dari orbit. Anda bisa keluar dari kebingungan dengan mengatakan karbonat mungkin masih ada di sana, tetapi kita tidak bisa melihatnya dari orbit karena tertutup oleh debu, atau terkubur, atau kita tidak mencari di tempat yang tepat. Hasil Keingintahuan membawa paradoks ke fokus. Ini adalah pertama kalinya kami memeriksa karbonat di tanah dalam batuan yang kami tahu terbentuk dari sedimen yang diendapkan di bawah air. "
Ada beberapa kemungkinan penjelasan untuk paradoks ini. Di satu sisi, beberapa ilmuwan berpendapat bahwa Danau Kawah Gale mungkin bukan perairan terbuka dan mungkin tertutup es, yang hanya cukup tipis untuk memungkinkan sedimen masuk. Masalah dengan penjelasan ini adalah bahwa jika ini benar, akan ada indikasi yang terlihat tertinggal - yang akan mencakup retakan yang dalam pada batuan dasar laut lunak sedimen.
Tetapi karena indikasi ini belum ditemukan, para ilmuwan dibiarkan dengan dua garis bukti yang tidak cocok. Seperti yang dikatakan Ashwin Vasavada, Project Scientist Curiosity:
“Curiosity melintasi melintasi sungai, delta, dan ratusan kaki vertikal lumpur yang diendapkan di danau kuno menuntut sistem hidrologi yang kuat memasok air dan sedimen untuk menciptakan batuan yang kami temukan. Karbon dioksida, dicampur dengan gas lain seperti hidrogen, telah menjadi kandidat utama untuk pengaruh pemanasan yang diperlukan untuk sistem seperti itu. Hasil yang mengejutkan ini tampaknya tidak akan berhasil. ”
Untungnya, ketidaksesuaian dalam sains adalah apa yang memungkinkan dikembangkannya teori baru dan lebih baik. Dan seiring penjelajahan permukaan Mars berlanjut - yang akan mendapat manfaat dari kedatangan sang Mars ExoMars dan Mars 2020 misi di tahun-tahun mendatang - kita dapat mengharapkan bukti tambahan muncul. Mudah-mudahan, ini akan membantu menunjukkan jalan menuju resolusi untuk paradoks ini, dan tidak menyulitkan teori kita lagi!
