Atmosfer di Mars mungkin terbentuk dengan cara yang bertentangan dengan teori saat ini, kata para peneliti di University of California, Davis, AS. Tim membentuk kesimpulan ini berkat analisis baru meteorit Chassigny, yang jatuh ke Bumi di Prancis timur laut pada tahun 1815 dan diyakini mewakili interior Mars.
Teori pembentukan planet saat ini menunjukkan bahwa planet berbatu seperti Bumi dan Mars memperoleh unsur kimia yang mudah menguap seperti hidrogen, karbon, oksigen, nitrogen, dan gas mulia seperti kripton dari nebula yang mengelilingi bintang induknya selama tahap awal pembentukannya.
Awalnya, unsur-unsur ini larut (secara teknis, mereka "terbungkus") di mantel planet, yang pada saat itu ada sebagai lautan batuan cair, atau magma, di permukaan. Belakangan, ketika samudra magma mengkristal, samudra "menghilangkan gas" volatil yang berasal dari nebula matahari ini kembali ke atmosfer, di mana mereka secara bertahap menghilang ke luar angkasa. Akhirnya, pada tahap selanjutnya, meteorit yang disebut chondrites mengirimkan bahan mudah menguap tambahan dengan menabrak planet muda.
“Oleh karena itu diharapkan interior planet terutama terdiri dari volatil surya, atau campuran volatil surya dan chondrite. Volatil di atmosfer, di sisi lain, sebagian besar berasal dari meteorit,” jelas pemimpin tim studi Sandrine Peron.
Interior Mars mengandung chondrite krypton
Prediksi itu, bagaimanapun, tidak konsisten dengan temuan tim, yang didasarkan pada pengukuran isotop kripton dalam sampel meteorit Chassigny. Karena rasio isotop kripton dalam krypton asal nebula surya dan krypton asal kondrit berbeda, menganalisis rasio isotop memungkinkan peneliti untuk menentukan bagaimana Chassigny – dan, selanjutnya, bagian dalam Mars – mendapatkan kriptonnya.
“Studi kami menunjukkan bahwa interior Mars mengandung chondrite krypton, yang kontras dengan komposisi atmosfer [seperti surya-krypton],” kata Péron Fisika Dunia. Oleh karena itu, skenario saat ini tidak berlaku lagi.
Pengukuran isotop yang tepat
Sebelum mereka dapat melakukan pengukuran, para peneliti pertama-tama harus menghilangkan sumber kripton ketiga. Chassigny menghabiskan 11 juta tahun perjalanan melalui ruang angkasa sebelum jatuh ke Bumi – cukup lama, kata Péron. Selama ini, ia terkena radiasi kosmik, yang dapat menghasilkan kripton dan gas mulia lainnya dari unsur lain melalui reaksi spalasi.
Untuk menghilangkan apa yang disebut kripton "kosmogenik" dari sampel mereka, para peneliti memanaskan meteorit secara bertahap dari sekitar 200 hingga 1500 °C. Teknik pemanasan bertahap ini bekerja karena kripton kosmogenik dan Mars dilepaskan pada suhu yang berbeda.
Bagian penting lainnya dari prosedur analitik adalah memisahkan kripton dari gas mulia lain yang ada di meteorit. Para peneliti melakukannya dengan menganalisis gas mulia satu per satu menggunakan spektrometri massa. “Karena kami ingin menghindari masalah interferensi, kami memerlukan fase kripton yang hampir murni (tanpa argon dan xenon) dalam spektrometer massa,” jelas Péron. “Untuk mencapai pemisahan bersih kripton dari argon dan xenon, kami mengembangkan protokol pemisahan baru di UC Davis yang melibatkan perangkap kriogenik baru.”
Protokol ini, dikombinasikan dengan pemanasan bertahap, memungkinkan tim memperoleh pengukuran isotop krypton yang tepat dari meteorit Chassigny, kata Péron.
Meteorit mengirimkan unsur-unsur yang mudah menguap jauh lebih awal
Fakta bahwa isotop krypton di Chassigny sesuai dengan yang ditemukan di meteorit chondrite, bukan di nebula matahari, menyiratkan bahwa chondrites mengirimkan unsur-unsur yang mudah menguap ke bayi Mars jauh lebih awal dari yang diperkirakan sebelumnya, sementara nebula matahari masih ada. “Solar volatil di atmosfer tidak dapat berasal dari degassing mantel seperti yang diasumsikan sebelumnya, tetapi kemungkinan ditangkap dari nebula matahari sebelum nebula menghilang (sekitar 10 Myr setelah tata surya lahir), dan setelah sebagian besar Mars bertambah,” Péron kata. “Ini menjungkirbalikkan pemikiran saat ini.
Simulasi menunjukkan bahwa dampak asteroid akan menghancurkan bukti garis pantai peninggalan di Mars
“Aspek yang menantang adalah bagaimana mempertahankan volatil matahari ini di atmosfer, karena mereka seharusnya hilang karena radiasi yang berasal dari Matahari awal,” lanjutnya. “Skenario yang mungkin terjadi adalah Mars menjadi dingin setelah akresi dan sebagian dari gas matahari terperangkap di bawah tanah atau di lapisan es kutub.”
Para peneliti berharap pekerjaan mereka akan memotivasi studi lebih lanjut tentang bagaimana atmosfer planet, dan khususnya atmosfer Mars, terbentuk. Untuk bagian mereka, mereka berencana untuk mengkarakterisasi komposisi mantel Mars dengan lebih baik untuk menentukan apakah itu heterogen. “Aspek lainnya adalah untuk lebih memahami dari mana asal atmosfer Mars dan bagaimana ia berevolusi, dengan mempertimbangkan kendala dari penelitian kami,” kata Péron. “Ini akan melibatkan penentuan kondisi yang memungkinkan solar krypton dan xenon dipertahankan di permukaan planet.”
Penelitian ini dirinci dalam Ilmu.
