Antariksa
Menemukan Atmosfer Mars – Memahami Peristiwa Masa Lalu adalah Kunci untuk Mewujudkan Kolonisasi
Eksplorasi luar angkasa adalah peluang bernilai triliunan dolar. Menurut perkiraan McKinsey, ekonomi luar angkasa global akan mencapai $1,8 triliun pada tahun 2035 (dengan memperhitungkan inflasi), naik dari $630 miliar pada tahun 2023.
Salah satu sorotan yang mendorong investor untuk bergabung dalam gelombang eksplorasi luar angkasa adalah kolonisasi Mars. Peningkatan pengetahuan ilmiah dan data tentang Mars serta perilakunya telah memicu lebih banyak studi yang berfokus pada potensi konstruksi di Mars. Namun sebelum menyelami lebih dalam penelitian terbaru tentang pemahaman Mars, mari kita lihat sekilas bagaimana misi Mars berkembang seiring waktu.
Sejarah Singkat Misi Penting ke Mars
Lebih dari lima dekade yang lalu, pada tahun 1965, Mariner 4 milik NASA tiba di Mars dan mengirim 21 foto planet itu kembali ke Bumi. Enam tahun kemudian, pada tahun 1971, pendarat Mars 3 milik Uni Soviet berhasil melakukan pendaratan lunak di Mars. Pada tahun yang sama, Mariner 9 milik NASA menemukan gunung berapi dan Valles Marineris, dan sambil mengambil ribuan foto, akhirnya mengirimnya kembali dari orbit Mars.
Sumber: NASA
Pada tahun 1976 Viking 1 dan Viking 2 tiba di Mars dan mengirim pendarat mereka ke permukaan. Meskipun setiap pesawat antariksa dapat dengan aman mengirimkan data selama bertahun-tahun, mereka tidak dapat membuktikan keberadaan mikroorganisme di Mars.
Setelah 1976, dibutuhkan lebih dari dua dekade untuk mencapai terobosan signifikan dalam Misi Mars. Pada tahun 1997, pendarat Pathfinder milik NASA dan rover Sojourner tiba di permukaan Mars.
Sumber: Research Gate
Pada tahun 2001, Mars Odyssey milik NASA dimulai. Sejauh ini, ia menjadi salah satu upaya paling signifikan yang berfokus pada Mars dengan lebih dari dua dekade mentransmisikan data dari planet merah ke Bumi.
Perjalanan ke Mars tidak terbatas pada upaya Amerika Serikat. Banyak negara lain telah bergabung dalam jejaknya pada tahun-tahun berikutnya. Misalnya, pada tahun 2014, misi Orbiter India tiba di Mars. Pada tahun 2021, misi antariksa pertama Uni Emirat Arab, Hope Orbiter, tiba di Mars. Pada tahun 2021, misi Tianwen-1 milik China tiba di orbit. Tiga bulan kemudian, China berhasil meluncurkan pendarat dan rover.
Saat ini, banyak negara dan perusahaan terlibat kuat dalam misi masing-masing untuk lebih memahami Mars. Organisasi riset terkemuka juga melakukan yang terbaik. Salah satunya adalah misi yang dilakukan MIT, yang studi terbarunya menunjukkan bahwa atmosfer Mars yang ‘hilang’ mungkin tidak benar-benar ‘hilang.’ Itu bisa saja tersembunyi di depan mata.
Misteri di Balik ‘Atmosfer yang Hilang’ di Mars
Untuk berbicara dalam istilah ilmiah yang ketat, studi yang dipublikasikan oleh Joshua Murray dan Oliver Jagoutz, mengukur efek perubahan ultramafik pada siklus karbon Mars awal.
Mereka menghitung kapasitas lempung zaman Noachian untuk menyimpan karbon organik. Perhitungan mereka, bagian numeriknya akan kita lihat nanti, dapat membantu menghitung volume reservoir yang akan digunakan sebagai sumber energi untuk misi jangka panjang. Hasil studi juga menggambarkan kontrol reaksi air-batu terhadap evolusi atmosfer planet.
Meskipun semua ini terdengar terlalu ilmiah bagi orang awam untuk dipahami, apa yang diusulkan para ilmuwan melalui studi mereka adalah bahwa sebagian besar atmosfer Mars yang ‘hilang’ dapat terkunci dalam kerak berlapis lempung planet tersebut. Lebih lanjut menjelaskan asal fenomena ini, para ilmuwan menyoroti kemungkinan air, saat masih ada di planet, merembes melalui jenis batu tertentu dan memicu rangkaian reaksi lambat yang secara bertahap menarik karbon dioksida dari atmosfer dan mengubahnya menjadi metana.
Metana adalah bentuk karbon yang dapat tetap tersimpan selama eons di permukaan lempung planet. Hasil paling berguna dari penelitian ini bagi komunitas ilmiah yang tertarik pada Mars adalah kemungkinan karbon Mars yang terperangkap ini dapat dipulihkan dan diubah menjadi bahan bakar untuk misi masa depan antara Mars dan Bumi.
Menurut penulis studi Oliver Jagoutz, profesor geologi di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer, dan Planet (EAPS) MIT:
“Metana ini masih mungkin ada dan bahkan dapat digunakan sebagai sumber energi di Mars di masa depan.”
Pentingnya Mengetahui Sejarah Planet
Meskipun penelitian dan temuan-temuannya memiliki potensi besar bagi masa depan kita, terobosan tersebut tidak akan tercapai oleh para ilmuwan jika mereka tidak mempelajari sejarah dan komposisi planet.
Upaya mengungkap sejarah ini menghasilkan beberapa wawasan penting. Misalnya, beberapa pengukuran jarak jauh permukaan Mars menunjukkan bahwa setidaknya sebagian kerak planet mengandung batuan beku ultramafik. Proses pembentukan batuan ini mirip dengan yang menghasilkan smektit di Bumi.
Smektit – sejenis mineral lempung permukaan – dikenal sebagai penangkap karbon yang sangat efektif. Sebuah butir smektit memiliki banyak lipatan tempat karbon dapat berada tanpa gangguan selama miliaran tahun.
Efek perubahan ultramafik pada Mars serupa. Lempung zaman Noachian yang terbentuk akibat perubahan ini dapat menyimpan karbon organik. Hingga 1,7 bar CO2 secara masuk akal dapat diserap pada permukaan lempung. Menggabungkan metanogenesis abiotik dengan perkiraan terbaik sejarah δ13C Mars membuat para ilmuwan memprediksi reservoir sebesar 0,6 hingga 1,3 bar ekuivalen CO2.
Para ilmuwan menyelami lebih dalam fenomena batuan ultramafik ini. Mereka mengeksplorasi kemungkinan air bereaksi dengan batuan ultramafik dalam Mars yang dalam sehingga menghasilkan lempung yang menutupi permukaan saat ini. Penelitian mereka membuat mereka percaya bahwa batuan tersebut kaya akan mineral olivin.
Mereka lebih jauh meneliti prospek dan potensi batuan kaya olivin ini dalam menyimpan karbon, yang membuat mereka mengklaim kemungkinan Olivin bereaksi dengan air yang merembes melalui kerak. Olivin – sebagai mineral yang kaya akan bentuk besi tereduksi – dapat berikatan dengan Oksigen dalam air, melepaskan hidrogen sebagai hasilnya dan membentuk besi teroksidasi merah, yang memberi planet warna tersebut.
Akhirnya, hidrogen bebas dalam air akan bergabung dengan karbon dioksida dalam air untuk membentuk metana.
Pekerjaan ini, yang sebagian didukung oleh National Science Foundation, dapat menjadi pengubah permainan karena para ilmuwan yang terlibat membuat beberapa klaim penting.
“Pada masa ini dalam sejarah Mars, kami berpikir CO2 ada di mana-mana, di setiap sudut dan celah, dan air yang merembes melalui batuan juga penuh CO2.”
– Joshua Murray
Menjelaskan pentingnya penelitian, Bruce Jakosky, profesor emeritus geologi di University of Colorado dan peneliti utama pada misi Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), yang telah mengorbit dan mempelajari atmosfer atas Mars sejak 2014, mengatakan:
“Murray dan Jagoutz meneliti interaksi kimia batuan dengan atmosfer sebagai cara menghilangkan CO2. Pada perkiraan tertinggi kami tentang seberapa banyak pelapukan yang terjadi, ini bisa menjadi proses utama dalam menghilangkan CO2 dari atmosfer awal Mars.”
Untuk merangkum, penelitian ini menggali sejarah planet merah untuk memahami ke mana CO2 pergi dari atmosfer awal yang lebih tebal. Pertanyaan ini jelas fundamental untuk memahami atmosfer Mars, iklimnya, dan kelayakan hidup mikroba.
Selain institusi riset, ada perusahaan yang tertarik menjelajahi Mars. Salah satunya adalah SpaceX.
#1. SpaceX
Misi Mars SpaceX bekerja dengan visi membuka jalan untuk menjadikan umat manusia multi-planet. Elon Musk, pendiri SpaceX yang terkenal, tokoh yang dibicarakan secara global dalam bidang eksplorasi luar angkasa dan lainnya, sangat ambisius dengan misi Mars perusahaannya.
“Anda ingin bangun di pagi hari dan berpikir masa depan akan menjadi hebat – dan itulah yang dimaksud dengan menjadi peradaban yang menjelajah ruang. Ini tentang mempercayai masa depan dan berpikir bahwa masa depan akan lebih baik daripada masa lalu. Dan saya tidak dapat memikirkan hal yang lebih menggembirakan daripada pergi ke luar sana dan berada di antara bintang-bintang.”
– Musk, saat menjelaskan visinya
Solusi Mars SpaceX: Starship
Starship adalah pesawat luar angkasa SpaceX dan roket Super Heavy yang digabungkan. Kombinasi ini menjadi sistem transportasi yang sepenuhnya dapat digunakan kembali, dirancang untuk membawa awak dan kargo ke orbit Bumi, Bulan, Mars, dan seterusnya. Ia telah memperoleh reputasi sebagai kendaraan peluncur paling kuat di dunia yang pernah dikembangkan, mampu mengangkut hingga 150 metrik ton secara dapat digunakan kembali dan 250 metrik ton sekali pakai.
Klaim resmi SpaceX menyatakan bahwa dibutuhkan enam bulan untuk mencapai Mars dan akan masuk ke atmosfer Mars dengan kecepatan 7,5 kilometer per detik. Ia akan melambat secara aerodinamis. Ia mampu mengisi ulang di orbit, memungkinkan transportasi hingga 100 ton ke Mars.
Dengan kemampuan penggunaan kembali yang tinggi, kapal tanker ini berpotensi menurunkan biaya misi karena biaya utama hanya berupa Oksigen dan Metana, yang secara keseluruhan merupakan urusan berbiaya rendah.
Alasan SpaceX tertarik pada Mars bersifat multidimensi. Perusahaan melihat Mars sebagai salah satu tetangga yang dapat dihuni terdekat Bumi dengan sinar matahari yang cukup. Meskipun mengakui suhu dingin planet tersebut, mereka yakin dapat menghangatkannya.
Namun, menurut pengakuan Musk, misi ke Mars tetap menjadi urusan yang mahal. Menurut postingan X miliknya sendiri dari awal pertengahan bulan ini:
“Saat ini biaya sekitar satu miliar dolar per ton muatan berguna ke permukaan Mars. Itu perlu diturunkan menjadi $100k/ton untuk membangun kota mandiri di sana, sehingga teknologinya harus 10.000 kali lebih baik. Sangat sulit, tetapi tidak mustahil.”
SpaceX bekerja sama dengan NASA. Pada 26 September 2024, NASA mengundang publik untuk berpartisipasi sebagai tamu virtual dalam peluncuran misi SpaceX Crew-9 agensi tersebut, di mana astronot NASA Nick Hague, komandan, dan kosmonot Roscosmos Aleksandr Gorbunov, spesialis misi, akan naik pada pesawat luar angkasa SpaceX Dragon, diluncurkan paling awal pada pukul 1:17 p.m. EDT pada Sabtu, 28 September, dari Space Launch Complex-40 di Cape Canaveral Space Force Station, Florida.
SpaceX dianggap sebagai salah satu perusahaan swasta paling penting dan rahasia yang berkembang dari pendapatan tidak menguntungkan $2 billion menjadi, dilaporkan, $9 billion pada 2023 dengan proyeksi $15 billion pada 2024 dan $3 billion laba.
#2. Blue Origin
Perusahaan lain yang terkenal beroperasi di ruang pasar yang sama dengan SpaceX adalah Blue Origin milik Jeff Bezos. Perusahaan ini bekerja dengan misi ‘membangun jalan ke luar angkasa agar anak‑anak kita dapat membangun masa depan.’
Didirikan dengan visi memungkinkan jutaan orang hidup dan bekerja di luar angkasa demi manfaat Bumi, Blue Origin membayangkan masa depan di mana umat manusia dapat memanfaatkan sumber daya tak terbatas di luar angkasa dan memindahkan industri berbahaya ke luar planet kita untuk melestarikan Bumi—asal biru kita.
Perusahaan ini membagi visinya menjadi komponen misi yang dapat dicapai, termasuk meningkatkan akses ke luar angkasa melalui roket yang dapat digunakan kembali, It wants to develop space vehicles of the future which will be nothing but reusable launch vehicles and in-space systems that are safe, low cost, and serve the needs of all civil, commercial, and defense customers.
Perusahaan ini telah menguji terbang roket New Shepard dan sistem keselamatan redundannya sejak 2012. Hingga kini, mereka telah melakukan 22 misi berurutan yang sukses, termasuk tiga uji pelarian yang berhasil. Perusahaan percaya bahwa penggunaan kembali operasional adalah satu‑satunya cara menurunkan biaya akses ke luar angkasa, dan kedua solusi mereka – New Shepard dan New Glenn – dirancang dengan mempertimbangkan penggunaan kembali sejak awal.
Perlu disebutkan di sini bahwa Program Layanan Peluncuran NASA (LSP) memberikan kontrak Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (ESCAPADE) kepada New Glenn, bagian dari program NASA Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx), sebuah misi dua pesawat antariksa untuk mempelajari magnetosfer Mars.
Menurut laporan terbaru yang tersedia, Blue Origin telah mengumpulkan $596.4M selama 8 putaran hingga kini dengan putaran pendanaan terbaru berupa Hibah – VII sebesar $34.7M pada Jul. 25, 2023.
Pemikiran Penutup
Tidak diragukan lagi bahwa para pemimpin bisnis paling visioner di dunia sedang menjelajahi Mars. Pada saat yang sama, institusi riset terbaik dan badan antariksa dari banyak negara juga terlibat. Tujuannya adalah menciptakan jalur yang aman dan biaya‑efisien ke Mars.
Namun, setiap pemangku kepentingan sangat menyadari bahwa keberhasilan bergantung pada pemahaman yang efektif tentang peristiwa masa lalu yang terjadi pada planet ini. Menurut pernyataan resmi NASA, agensi tersebut, selama bertahun‑tahun, ‘telah melakukan upaya sistematis untuk menentukan sejarah awal Mars dan bagaimana hal itu dapat membantu kita memahami pembentukan dan evolusi dunia yang dapat dihuni, termasuk Bumi.’
Namun, upaya semacam itu memerlukan lebih banyak sumber daya, baik finansial maupun intelektual. Misalnya, Program Pengembalian Sampel yang diluncurkan oleh NASA, yang mencari desain inovatif untuk mengembalikan sampel berharga dari Mars ke Bumi, akan menjadi salah satu misi paling kompleks yang pernah dilakukan NASA. Anggarannya sebesar US$11 billion.
Menurut Administrator NASA Bill Nelson:
“Mendaratkan dan mengumpulkan sampel dengan aman, meluncurkan roket dengan sampel dari planet lain – yang belum pernah dilakukan sebelumnya – dan mengangkut sampel lebih dari 33 juta mil kembali ke Bumi dengan aman bukanlah tugas kecil. Kita perlu berpikir di luar kotak untuk menemukan cara ke depan yang terjangkau dan mengembalikan sampel dalam jangka waktu yang wajar.”
Dengan semua misi raksasa ini sedang berlangsung, kita juga harus ingat bahwa alokasi dana untuk program luar angkasa yang masih bersifat percobaan dapat berarti kekurangan sumber daya dalam upaya menjadikan planet Bumi kita berkelanjutan. Harus ada keseimbangan di mana misi luar angkasa memberikan manfaat bagi Bumi dan penghuninya, peradaban manusia, kerajaan hewan, dan alam melimpah yang kita tinggali.
