Peneliti Harvard Ungkap Mekanisme Kimia yang Menjelaskan Keberadaan Air di Mars Kuno

FAKTA Mars yang dingin dan kering saat ini pernah memiliki sungai dan danau yang mengalir beberapa miliar tahun yang lalu, membingungkan para ilmuwan selama beberapa dekade. Sekarang, para peneliti dari Harvard percaya mereka memiliki penjelasan yang baik tentang Mars kuno yang lebih hangat dan lebih basah.

Tim yang dipimpin peneliti dari Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) menentukan mekanisme kimia yang memungkinkan Mars kuno mempertahankan cukup banyak kehangatan pada masa awalnya untuk mendukung adanya air, dan mungkin kehidupan.

"Ini telah menjadi teka-teki besar ada air cair di Mars, karena Mars lebih jauh dari matahari, dan juga, matahari lebih redup pada awalnya," kata Danica Adams, NASA Sagan Postdoctoral Fellow dan penulis utama makalah baru di Nature Geoscience.

Baca juga : Bukit Pasir Mars yang Menyerupai Ketela Bisa Bantu Ilmuwan Cari Jejak Air Kuno

Sebelumnya, hidrogen diperkirakan sebagai bahan ajaib yang dicampur dengan karbon dioksida di atmosfer Mars untuk memicu pemanasan efek rumah kaca. Namun, masa hidup hidrogen atmosfer sangat singkat, sehingga analisis yang lebih mendetail diperlukan.

Kini, Adams; Robin Wordsworth, Profesor Gordon McKay Ilmu Lingkungan dan Teknik di SEAS; dan tim telah melakukan pemodelan fotokimia, untuk mengisi detail hubungan atmosfer Mars awal dengan hidrogen, dan bagaimana hubungan itu berubah seiring waktu.

"Mars awal adalah dunia yang hilang, tetapi dapat direkonstruksi dengan sangat rinci jika kita mengajukan pertanyaan yang tepat," kata Wordsworth. "Studi ini menyintesiskan kimia atmosfer dan iklim untuk pertama kalinya, untuk membuat beberapa prediksi baru yang mencolok -- yang dapat diuji setelah kita membawa kembali batuan Mars ke Bumi."

Baca juga : Bukti Reservoir Air Bawah Tanah Terungkap di Mars: Temuan dari Misi InSight NASA

Adams memodifikasi model yang disebut KINETICS untuk mensimulasikan bagaimana kombinasi hidrogen dan gas lainnya yang bereaksi dengan tanah dan udara mengendalikan iklim Mars awal.

Dia menemukan selama periode Noachian dan Hesperian Mars, antara 4 dan 3 miliar tahun yang lalu, Mars mengalami periode hangat yang berselang selama sekitar 40 juta tahun, dengan setiap peristiwa berlangsung 100.000 tahun atau lebih. Perkiraan ini konsisten dengan fitur geologis di Mars saat ini. Periode hangat dan basah dipicu hidrasi kerak, yaitu air yang hilang ke tanah, yang menyediakan cukup hidrogen untuk terkumpul di atmosfer selama jutaan tahun.

Selama fluktuasi antara iklim hangat dan dingin, kimia atmosfer Mars juga berfluktuasi. CO2 terus menerus terkena sinar matahari dan diubah menjadi CO. Pada periode hangat, CO dapat didaur ulang kembali menjadi CO2, membuat CO2 dan hidrogen mendominasi. 

Baca juga : Penampakan Gundukan Pasir Beku di Mars: Apakah Ini Jejak Kehidupan?

Tetapi jika suhu cukup dingin dalam waktu yang lama, daur ulang akan melambat, membangun CO, dan membawa keadaan yang lebih tereduksi, yaitu kurang oksigen. Keadaan redoks atmosfer dengan demikian berubah secara dramatis seiring waktu.

"Kami telah mengidentifikasi skala waktu untuk semua perubahan ini," kata Adams. "Dan kami telah menggambarkan semua bagian dalam model fotokimia yang sama."

Pekerjaan pemodelan ini memberikan wawasan baru yang potensial tentang kondisi yang mendukung kimia prebiorganik selama periode hangat, serta tantangan untuk kelangsungan hidup kehidupan tersebut selama interval dingin dan oksidasi. Adams dan rekan-rekan lainnya mulai bekerja untuk mencari bukti perubahan tersebut menggunakan pemodelan kimia isotop, dan mereka berencana untuk membandingkan hasil tersebut dengan batuan dari misi Mars Sample Return yang akan datang.

Karena Mars tidak memiliki tektonik lempeng, berbeda dengan Bumi, permukaan yang terlihat saat ini mirip dengan permukaan lama, menjadikan sejarah danau dan sungai di Mars semakin menarik. "Ini menjadi studi kasus yang sangat bagus tentang bagaimana planet dapat berkembang seiring waktu," kata Adams.

Adams memulai pekerjaan ini saat menjadi mahasiswa Ph.D. di California Institute of Technology, yang menyelenggarakan model fotokimia yang ia gunakan. Studi ini didukung oleh NASA dan Jet Propulsion Laboratory. (Science Daily/Z-3)