Peneliti Temukan Air yang Terbentuk dari Angin Matahari di Tanah Bulan

Wawan Setiawan - Jumat, 6 Januari 2023 | 15:00 WIB

Yangting Lin's group

Penggambaran skematik ion hidrogen berkecepatan tinggi yang disuntikkan dari permukaan matahari ke permukaan bulan dan diperkaya pada permukaan partikel tanah bulan.

Nationalgeographic.co.id—Analisis baru debu dari Bulan membuktikan bahwa partikel air yang terikat di dalamnya mungkin berasal dari Matahari. Namun lebih tepatnya, “air matahari” tersebut terbentuk sebagai hasil interaksi angin matahari dengan permukaan Bulan. Ion hidrogen yang berinteraksi dengan oksida mineral di Bulan kemudian akan mengikat hidrogen dengan oksigen yang terlantar. Akibatnya, air terbentuk, terkandung dalam regolit bulan dalam jumlah yang signifikan di lintang sedang dan tinggi. Penemuan ini akan membantu para ilmuwan memahami distribusi air di Bulan dan bahkan mengungkap asal-usul air di Bumi.

Data penginderaan jauh mengungkapkan bahwa air (OH/H2O) di Bulan bergantung pada garis lintang dan kemungkinan variasi waktu dalam sehari. Ini menunjukkan bahwa angin matahari sebenarnya berisi air dengan tingkat kehilangan gas yang tinggi di permukaan bulan.

Namun, masih ditentukan apakah air yang berasal dari angin matahari dalam butiran tanah bulan dapat dipertahankan di bawah permukaan atau tidak. Kelimpahan, distribusi, dan asal usul air permukaan bulan baru-baru ini menarik banyak perhatian karena signifikansi kritisnya dalam eksplorasi luar angkasa yang akan datang.

Menurut tim peneliti gabungan dari National Space Science Center (NSSC) dan Institute of Geology and Geophysics (IGG), di mana keduanya berafiliasi dengan Chinese Academy of Sciences (CAS) mengungkapkan bahwa butiran tanah bulan Chang'e-5 memiliki konsentrasi hidrogen yang tinggi dan rasio deuterium/hidrogen (D/H) yang rendah, yang konsisten dengan air bulan yang berasal dari angin matahari.

Para peneliti mensimulasikan retensi hidrogen di tanah bulan pada berbagai temperatur. Mereka menemukan bahwa bagian lintang tengah dan tinggi permukaan bulan dapat secara efektif mempertahankan air yang berasal dari angin matahari.

Xinhua

Foto yang disediakan oleh China National Space Administration (CNSA) menunjukkan Chang'e 5 sedang mengumpulkan sampel di bulan pada 2 Desember 2020.

Prof. Yangting Lin dari IGG, penulis korespondensi penelitian tersebut, mengatakan, “Tanah bulan di kutub dapat mengandung lebih banyak air daripada sampel Chang’e-5.”

Misi Chang'e-5 mengembalikan sampel tanah dari suatu tempat di lintang tengah (43,06°LU), berbeda dengan enam misi Apollo dan tiga Luna, yang semuanya mendarat di lintang rendah (8,97°LS—26,13°LU). Sampel Chang'e-5 juga diambil dari ruang bawah tanah basal terkering dan basal bulan termuda yang diketahui. Untuk mengatasi distribusi spasial-temporal dan retensi air yang berasal dari angin matahari di regolith bulan, sampel Chang'e-5 sangat penting.

Para peneliti melakukan perhitungan rasio deuterium/hidrogen dan pengukuran profil kedalaman NanoSIMS pada 17 butiran tanah bulan yang ditemukan oleh misi Chang'e-5.

Berdasarkan hasil penelitian, mayoritas pelek butir (paling atas 100 nm) memiliki nilai D yang sangat rendah (-908 hingga -992) dan konsentrasi hidrogen yang tinggi (1.116–2.516 ppm), yang menunjukkan asal angin matahari. Kandungan air yang diturunkan dari angin matahari untuk tanah bulan Chang'e-5 diperkirakan 46 ppm, yang sebanding dengan hasil penginderaan jauh berdasarkan distribusi ukuran butiran tanah bulan dan kandungan hidrogennya.

Tes pemanasan pada sebagian butiran menunjukkan bahwa hidrogen yang digabungkan oleh angin matahari dapat dipertahankan setelah penguburan. Para peneliti membuat model kesetimbangan dinamis antara implantasi dan outgassing angin matahari-hidrogen dalam butiran tanah bulan menggunakan data ini. Penelitian sebelumnya, menunjukkan bahwa suhu (garis lintang) merupakan faktor penting dalam implantasi dan migrasi hidrogen di tanah bulan.

“Dengan menggunakan model ini, mereka memperkirakan kelimpahan hidrogen yang lebih tinggi lagi di pinggiran butir di wilayah kutub bulan. Penemuan ini sangat penting untuk pemanfaatan sumber daya air di Bulan di masa depan. Selain itu, melalui penyortiran dan pemanasan partikel, relatif mudah untuk mengeksploitasi dan menggunakan air yang terkandung di dalam tanah bulan,” tutur Prof. Lin.

Temuan ini telah dipublikasikan di jurnal PNAS pada 12 Desember 2022 dengan judul “High abundance of solar wind-derived water in lunar soils from the middle latitude.”