Ilmuwan Ungkap Misteri Warna Merah yang Ada di Bulan Planet Kerdil Pluto

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Bulan milik planet kerdil Pluto, Charon, memiliki warna merah di kutub utaranya. Para ilmuwan awalnya menduga noda berwarna merah (dijuluki Mordor Macula) adalah metana yang ditangkap dari permukaan Pluto.

Menurut para ilmuwan, warna merah terjadi akibat pemanggangan lambat di bawah sinar ultraviolet Matahari. Itu adalah sebuah ide yang perlu untuk diuji.

Kini, ilmuwan mungkin menemukan jawaban dari misteri warna merah tersebut. Sebuah campuran pemodelan dan eksperimen laboratorium telah menemukan asumsi awal ini tidak terlalu jauh dari sasaran.

Penelitian ini menambahkan detail baru yang mengejutkan untuk pemahaman kita tentang hubungan antara Pluto dan Charon, menunjukkan ada lebih banyak pewarnaan bulan daripada yang terlihat pertama kali.

Berawal dari New Horizons

Pada saat diluncurkan pada 2006, wahana antariksa NASA New Horizons memberi para peneliti pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya tentang sistem planet kerdil Pluto dan Charon pada jarak lebih dari 5 miliar kilometer dari Matahari.

“Sebelum New Horizons, gambar Hubble terbaik dari Pluto hanya mengungkapkan gumpalan kabur dari cahaya yang dipantulkan,” kata Randy Gladstone, ilmuwan planet dari Southwest Research Institute (SwRI) di Amerika Serikat (AS), dilansir dari Sciencealert, Rabu (22/6/2022).

“Selain semua fitur menarik yang ditemukan di permukaan Pluto, flyby mengungkapkan fitur yang tidak biasa di Charon, warna merah mengejutkan yang berpusat di kutub utaranya.”

Warna merah di atasnya Charon mungkin bukan warna yang tidak biasa untuk dilihat di dunia yang kaya zat besi seperti kita, atau Mars. Namun, jauh di pinggiran beku Tata Surya, warna merah lebih mungkin untuk menunjukkan adanya kelompok beragam senyawa mirip tar yang disebut tholins.

Tholins mungkin bisa disebut juga dengan  ‘gunk’. Kotoran bahan kimia yang berwarna merah kecokelatan itu seperti residu yang tertinggal di oven, jika oven menggunakan sinar UV untuk memanggang brownies yang terbuat dari gas sederhana seperti karbon dioksida atau amonia.

Di Pluto, metana kemungkinan akan menjadi tempat awal. Untuk tumbuh menjadi tholin, hidrokarbon kecil ini hanya perlu menyerap warna yang sangat spesifik dari sinar UV yang disaring oleh awan hidrogen yang mengorbit, yang disebut Lyman-alpha.

Mengungkap pola tholins

Cahaya kemerahan Pluto telah menjadi subjek penelitian selama beberapa dekade. New Horizons hanya mengungkapkan pola tholin yang tepat di permukaannya dalam definisi tinggi yang menakjubkan. 

Ilmuwan memperkirakan metana di Pluto bisa terlepas, melayang sampai ke Charnon. Namun, untuk menentukan waktu yang tepat yang diperlukan gas untuk mengendap dan membeku menjadi noda yang menyebar seperti selalu merupakan titik yang sulit.

Sebagian dari masalahnya adalah karena gravitasi Charon yang lemah dan cahaya dingin Matahari yang menghangatkan permukaannya. Meski redup, fajar musim semi cukup untuk mencairkan es metana, mendorongnya dari permukaan lagi.

Untuk menentukan apa yang sebenarnya akan terjadi, para peneliti SwRI memodelkan gerakan melihat-lihat dari sistem planet yang sebagian besar miring. Rahasia noda itu, menurut mereka, mungkin karena sifat eksplosif dari kedatangan musim semi.

Pemanasan kutub utara yang relatif tiba-tiba akan terjadi selama beberapa tahun-hanya sekejap dalam orbit 248 tahun bulan terhadap Matahari. Selama periode singkat ini, lapisan es metana setebal puluhan mikron akan menguap di satu kutub saat mulai membeku di kutub lainnya.

Sayangnya, pemodelan menemukan bahwa pergerakan cepat ini akan terlalu cepat bagi sebagian besar metana beku untuk menyerap jumlah Lyman-alpha yang cukup untuk menjadi tholin. Tapi etana, hidrokarbon yang sedikit lebih panjang-akan menjadi cerita lain.

“Etana kurang mudah menguap daripada metana dan tetap membeku di permukaan Charon lama setelah matahari terbit di musim semi,” kata ilmuwan planet Ujjwal Raut, penulis utama studi kedua yang memodelkan perubahan kepadatan metana yang menguap dan membeku.

“Paparan angin matahari dapat mengubah etana menjadi endapan permukaan kemerahan yang terus-menerus berkontribusi pada warna yang ada di atas Charon.”

Bersama dengan hasil eksperimen laboratorium, penelitian Raut dan timnya menunjukkan cara yang layak untuk mengubah metana menjadi etana di kutub. Hanya ada satu masalah. Radiasi Lyman-alpha tidak akan mengubah etana menjadi lumpur kemerahan.

Partikel bermuatan yang mengalir dari Matahari dalam periode yang lebih lama masih dapat menghasilkan rantai hidrokarbon yang semakin panjang yang akan memberi Charon warna merah di atasnya yang khas.

“Kami pikir radiasi mengalami ionisasi dari angin matahari menguraikan es kutub Lyman-alpha yang dimasak untuk mensintesis bahan yang semakin kompleks dan lebih merah yang bertanggung jawab atas albedo unik di bulan yang penuh teka-teki ini,” kata Raut.

Pengujian dan pemodelan laboratorium lebih lanjut dapat membantu memperkuat hipotesis bahwa warna merah Charon jauh lebih kompleks daripada yang pernah kita sadari.