Debu Luar Angkasa sebagai Pelindung Radiasi Matahari di Bumi
Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mempertimbangkan untuk menggunakan layar, benda, atau partikel debu untuk memblokir cukup radiasi matahari - antara 1 atau 2% - untuk mengurangi efek pemanasan global.
Sebuah studi yang dipimpin Universitas Utah mengeksplorasi potensi penggunaan debu untuk melindungi sinar matahari. Mereka menganalisis berbagai sifat partikel debu, jumlah debu, dan orbit yang paling cocok untuk menaungi Bumi.
Para penulis menemukan bahwa meluncurkan debu dari Bumi ke stasiun jalan di "Titik Lagrange" antara Bumi dan matahari (L1) akan menjadi yang paling efektif tetapi akan membutuhkan biaya dan upaya yang sangat besar. Alternatifnya adalah menggunakan moondust. Para penulis berpendapat bahwa meluncurkan debu bulan dari bulan malah bisa menjadi cara yang murah dan efektif untuk menaungi Bumi.
Tim astronom menerapkan teknik yang digunakan untuk mempelajari pembentukan planet di sekitar bintang yang jauh, fokus penelitian mereka yang biasa. Pembentukan planet adalah proses berantakan yang menimbulkan banyak debu astronomi yang dapat membentuk cincin di sekitar bintang induk.
Cincin-cincin ini mencegat cahaya dari bintang pusat dan memancarkannya kembali sedemikian rupa sehingga kita dapat mendeteksinya di Bumi. Salah satu cara untuk menemukan bintang yang membentuk planet baru adalah dengan mencari cincin berdebu ini.
"Itu adalah benih dari idenya; jika kita mengambil sejumlah kecil materi dan meletakkannya di orbit khusus antara Bumi dan matahari dan memecahnya, kita dapat memblokir banyak sinar matahari dengan sedikit massa, " kata Ben Bromley, profesor fisika dan astronomi dan penulis utama studi tersebut.
"Sungguh menakjubkan untuk merenungkan bagaimana debu bulan - yang membutuhkan waktu lebih dari empat miliar tahun untuk dihasilkan - dapat membantu memperlambat kenaikan suhu Bumi, masalah yang membutuhkan waktu kurang dari 300 tahun untuk kita produksi," kata Scott Kenyon, rekan penulis studi dari Pusat Astrofisika | Harvard & Smithsonian.
Makalah tersebut diterbitkan pada Rabu, 8 Februari 2023, di jurnal PLOS Climate.
Menebarkan bayangan
Keefektifan perisai secara keseluruhan bergantung pada kemampuannya mempertahankan orbit yang menghasilkan bayangan di Bumi. Sameer Khan, mahasiswa sarjana dan rekan penulis studi tersebut, memimpin eksplorasi awal di mana orbit dapat menahan debu pada posisinya cukup lama untuk memberikan naungan yang memadai. Karya Khan mendemonstrasikan sulitnya menyimpan debu di tempat yang Anda butuhkan.
“Karena kita mengetahui posisi dan massa benda langit utama di tata surya kita, kita dapat dengan mudah menggunakan hukum gravitasi untuk melacak posisi matahari yang disimulasikan dari waktu ke waktu untuk beberapa orbit yang berbeda,” kata Khan.
Ada dua skenario yang menjanjikan. Dalam skenario pertama, penulis memposisikan platform luar angkasa di titik Lagrange L1, titik terdekat antara Bumi dan matahari di mana gaya gravitasi seimbang. Objek di titik Lagrange cenderung berada di sepanjang jalur antara dua benda langit, itulah sebabnya Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) terletak di L2, titik Lagrange di sisi berlawanan dari Bumi.
Dalam simulasi komputer, para peneliti menembakkan partikel uji di sepanjang orbit L1, termasuk posisi Bumi, matahari, bulan, dan planet tata surya lainnya, dan melacak di mana partikel itu tersebar. Para penulis menemukan bahwa ketika diluncurkan dengan tepat, debu akan mengikuti jalur antara Bumi dan matahari, secara efektif menciptakan keteduhan, setidaknya untuk sementara.
Berbeda dengan JWST seberat 13.000 pon, debu mudah tertiup angin matahari, radiasi, dan gravitasi di dalam tata surya. Platform L1 mana pun perlu membuat pasokan kumpulan debu baru yang tak ada habisnya untuk meledak ke orbit setiap beberapa hari setelah semburan awal menghilang.
"Agak sulit membuat perisai bertahan di L1 cukup lama untuk menghasilkan bayangan yang berarti. Ini seharusnya tidak mengejutkan, karena L1 adalah titik kesetimbangan yang tidak stabil. Bahkan penyimpangan sekecil apa pun pada orbit pelindung matahari dapat menyebabkan itu dengan cepat menyimpang dari tempatnya, jadi simulasi kami harus sangat tepat," kata Khan.
Dalam skenario kedua, penulis menembakkan debu bulan dari permukaan bulan ke arah matahari. Mereka menemukan bahwa sifat yang melekat pada debu bulan tepat untuk bekerja secara efektif sebagai pelindung matahari. Simulasi menguji bagaimana debu bulan tersebar di sepanjang berbagai jalur sampai mereka menemukan lintasan yang sangat baik yang mengarah ke L1 yang berfungsi sebagai pelindung matahari yang efektif.
Hasil ini adalah kabar gembira, karena jauh lebih sedikit energi yang dibutuhkan untuk meluncurkan debu dari bulan daripada dari Bumi. Ini penting karena jumlah debu dalam perisai surya sangat besar, sebanding dengan hasil operasi penambangan besar di Bumi. Selain itu, penemuan lintasan pelindung matahari baru berarti pengiriman debu bulan ke platform terpisah di L1 mungkin tidak diperlukan.
Hanya sinar bulan?
Penulis menekankan bahwa penelitian ini hanya mengeksplorasi dampak potensial dari strategi ini, daripada mengevaluasi apakah skenario ini layak secara logistik.
"Kami bukan ahli dalam perubahan iklim, atau ilmu roket yang diperlukan untuk memindahkan massa dari satu tempat ke tempat lain. Kami hanya mengeksplorasi berbagai jenis debu di berbagai orbit untuk melihat seberapa efektif pendekatan ini. Kami melakukannya tidak mau ketinggalan pengubah permainan untuk masalah kritis seperti itu, "kata Bromley.
Salah satu tantangan logistik terbesar -- mengisi aliran debu setiap beberapa hari -- juga memiliki keuntungan. Akhirnya, radiasi matahari menyebarkan partikel debu ke seluruh tata surya; perisai matahari bersifat sementara dan partikel perisai tidak jatuh ke Bumi. Para penulis memastikan bahwa pendekatan mereka tidak akan menciptakan planet yang dingin dan tidak dapat dihuni secara permanen, seperti dalam cerita fiksi ilmiah, "Snowpiercer".
"Strategi kami bisa menjadi pilihan dalam mengatasi perubahan iklim," kata Bromley, "jika yang kami butuhkan adalah lebih banyak waktu."
