Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Kelayakhunian Mars Dibatasi oleh Ukurannya yang Kecil, Menurut Studi Isotop

Ilustrasi Mars (gambar stok; elemen dilengkapi oleh NASA). Kredit: © dimazel / stock.adobe.com

Ringkasan: Para peneliti mengukur komposisi isotop kalium meteorit Mars untuk memperkirakan keberadaan, distribusi, dan kelimpahan elemen dan senyawa yang mudah menguap, termasuk air, di Mars, menemukan bahwa Mars telah kehilangan lebih banyak kalium daripada Bumi tetapi mempertahankan lebih banyak kalium daripada bulan atau Bumi. asteroid 4-Vesta; hasilnya menunjukkan bahwa planet berbatu dengan massa yang lebih besar mempertahankan elemen yang lebih mudah menguap selama pembentukan planet dan bahwa planet ekstrasurya seukuran Mars dan Mars jatuh di bawah ambang batas ukuran yang diperlukan untuk mempertahankan cukup air untuk memungkinkan kelayakhunian dan lempeng tektonik.

Air sangat penting untuk kehidupan di Bumi dan planet lain, dan para ilmuwan telah menemukan banyak bukti air dalam sejarah awal Mars. Tetapi Mars tidak memiliki air cair di permukaannya saat ini. Penelitian baru dari Universitas Washington di St. Louis menunjukkan alasan mendasar: Mars mungkin terlalu kecil untuk menampung air dalam jumlah besar.

Studi penginderaan jauh dan analisis meteorit Mars yang berasal dari tahun 1980-an menunjukkan bahwa Mars dulunya kaya air, dibandingkan dengan Bumi. Pesawat ruang angkasa pengorbit Viking NASA - dan, baru-baru ini, penjelajah Curiosity and Perseverance di darat - mengembalikan gambar dramatis lanskap Mars yang ditandai oleh lembah sungai dan saluran banjir.

Terlepas dari bukti ini, tidak ada air cair yang tersisa di permukaan. Para peneliti mengajukan banyak kemungkinan penjelasan, termasuk melemahnya medan magnet Mars yang bisa mengakibatkan hilangnya atmosfer tebal.

Tetapi sebuah penelitian yang diterbitkan minggu 20 September di Proceedings of the National Academy of Sciences menunjukkan alasan yang lebih mendasar mengapa Mars saat ini terlihat sangat berbeda dari "marmer biru" Bumi.

"Nasib Mars sudah ditentukan sejak awal," kata Kun Wang, asisten profesor ilmu bumi dan planet di Arts & Sciences di Washington University, penulis senior studi tersebut. "Kemungkinan ada ambang batas pada persyaratan ukuran planet berbatu untuk menahan air yang cukup untuk memungkinkan kelayakhunian dan lempeng tektonik, dengan massa melebihi Mars."

Untuk studi baru, Wang dan kolaboratornya menggunakan isotop stabil dari elemen kalium (K) untuk memperkirakan keberadaan, distribusi, dan kelimpahan elemen volatil di berbagai benda planet.

Kalium adalah elemen yang cukup mudah menguap, tetapi para ilmuwan memutuskan untuk menggunakannya sebagai semacam pelacak untuk elemen dan senyawa yang lebih mudah menguap, seperti air. Ini adalah metode yang relatif baru yang menyimpang dari upaya sebelumnya untuk menggunakan rasio kalium-to-thorium (Th) yang dikumpulkan oleh penginderaan jauh dan analisis kimia untuk menentukan jumlah volatil yang pernah dimiliki Mars. Dalam penelitian sebelumnya, anggota kelompok penelitian menggunakan metode pelacak kalium untuk mempelajari pembentukan bulan.

Wang dan timnya mengukur komposisi isotop kalium dari 20 meteorit Mars yang dikonfirmasi sebelumnya, yang dipilih untuk mewakili komposisi silikat massal di planet merah.

Dengan menggunakan pendekatan ini, para peneliti menentukan bahwa Mars kehilangan lebih banyak potasium dan volatil lainnya daripada Bumi selama pembentukannya, tetapi mempertahankan lebih banyak volatil ini daripada bulan dan asteroid 4-Vesta, dua benda yang jauh lebih kecil dan lebih kering daripada Bumi dan Mars.

Para peneliti menemukan korelasi yang jelas antara ukuran tubuh dan komposisi isotop kalium.

"Alasan untuk kelimpahan jauh lebih rendah dari unsur-unsur volatil dan senyawanya di planet yang berbeda daripada di meteorit primitif yang tidak berdiferensiasi telah menjadi pertanyaan lama," kata Katharina Lodders, profesor peneliti ilmu bumi dan planet di Universitas Washington, rekan penulis studi tersebut. "Temuan korelasi komposisi isotop K dengan gravitasi planet adalah penemuan baru dengan implikasi kuantitatif penting untuk kapan dan bagaimana planet yang berbeda menerima dan kehilangan volatilnya."

"Meteorit Mars adalah satu-satunya sampel yang tersedia bagi kami untuk mempelajari susunan kimiawi Mars," kata Wang. Meteorit Mars itu memiliki usia yang bervariasi dari beberapa ratus juta hingga 4 miliar tahun dan mencatat sejarah evolusi volatilitas Mars. Melalui pengukuran isotop elemen volatil sedang, seperti kalium, kami dapat menyimpulkan tingkat penipisan volatil planet massal dan membuat perbandingan. antara badan tata surya yang berbeda.

"Tidak dapat disangkal bahwa dulu ada air cair di permukaan Mars, tetapi berapa banyak air yang pernah dimiliki Mars secara keseluruhan sulit diukur melalui penginderaan jauh dan studi penjelajah saja," kata Wang. "Ada banyak model di luar sana untuk kandungan air massal Mars. Di beberapa model, Mars awal bahkan lebih basah daripada Bumi. Kami tidak percaya itu masalahnya."

Zhen Tian, ​​seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium Wang dan Cendekiawan Akademi Internasional McDonnell, adalah penulis pertama makalah ini. Rekan peneliti pascadoktoral Piers Koefoed adalah rekan penulis, seperti halnya Hannah Bloom, yang lulus dari Universitas Washington pada tahun 2020. Wang dan Lodders adalah rekan fakultas di McDonnell Center for the Space Sciences universitas.

Temuan ini berimplikasi pada pencarian kehidupan di planet lain selain Mars, catat para peneliti.

Terlalu dekat dengan matahari (atau, untuk exoplanet, terlalu dekat dengan bintangnya) dapat memengaruhi jumlah volatil yang dapat disimpan oleh benda planet. Pengukuran jarak dari bintang ini sering dimasukkan ke dalam indeks "zona layak huni" di sekitar bintang.

"Studi ini menekankan bahwa ada rentang ukuran yang sangat terbatas bagi planet untuk memiliki cukup air tetapi tidak terlalu banyak untuk mengembangkan lingkungan permukaan yang layak huni," kata Klaus Mezger dari Center for Space and Habitability di University of Bern, Swiss. rekan penulis studi. "Hasil ini akan memandu para astronom dalam pencarian mereka untuk planet ekstrasurya yang dapat dihuni di tata surya lain."

Wang sekarang berpikir bahwa, untuk planet yang berada dalam zona layak huni, ukuran planet mungkin harus lebih ditekankan dan dipertimbangkan secara rutin ketika memikirkan apakah sebuah planet ekstrasurya dapat mendukung kehidupan.

"Ukuran sebuah planet ekstrasurya adalah salah satu parameter yang paling mudah ditentukan," kata Wang. "Berdasarkan ukuran dan massa, kita sekarang tahu apakah sebuah planet ekstrasurya adalah kandidat untuk kehidupan, karena faktor penentu tingkat pertama untuk retensi volatil adalah ukuran."

Artikel Jurnal : Zhen Tian, Tomáš Magna, James M. D. Day, Klaus Mezger, Erik E. Scherer, Katharina Lodders, Remco C. Hin, Piers Koefoed, Hannah Bloom, Kun Wang. Potassium isotope composition of Mars reveals a mechanism of planetary volatile retention. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (39): e2101155118 DOI: 10.1073/pnas.2101155118
Heri MS
Heri MS Blogger Influencer dari Kuningan yang suka dengan dunia IT, Data Technology, website dan senang bereksplorasi tentang Ipteks. Semoga artikel saya ini bisa antik, otentik, asyik, unik dan menarik.

Posting Komentar untuk "Kelayakhunian Mars Dibatasi oleh Ukurannya yang Kecil, Menurut Studi Isotop"