2 hours ago
2
Peneliti mengidentifikasi kawah South Pole-Aitken di bulan menyimpan sisa mantel muda dan laut magma purba.(NASA)
SEBUAH kawah dampak raksasa di bulan mungkin mengandung potongan-potongan primordial dari mantel bulan dan sisa-sisa laut magma purba, kata para peneliti. Anggota kru dalam misi Artemis yang akan datang berpotensi membawa sampel dari mantel muda itu kembali ke Bumi, memberikan wawasan tentang tahap terakhir pembentukan bulan.
Sekitar 4,3 miliar tahun yang lalu, sebuah objek yang relatif besar menabrak permukaan bulan, mengikis keraknya untuk membentuk cekungan South Pole-Aitken (SPA). Sampel dari dampak ini masih tersebar di permukaan bulan, memberikan gambaran tentang seperti apa mantel bulan saat masih mengkristal.
"Kami mengusulkan bahwa objek yang menabrak South Pole-Aitken [mengekspose] laut magma tipis tahap akhir," kata Jeff Andrews-Hanna, seorang ilmuwan planet dari Universitas Arizona, pada Maret di Konferensi Ilmu Lunar dan Planetary tahunan di Woodlands, Texas. "Artemis akan mengambil sampel ejekan SPA dan kemungkinan material laut magma."
Cekungan South Pole-Aitken memiliki sedikit pemanjangan, yang menunjukkan dampak miring, bukan tabrakan langsung, dari kolider induknya. Di tepi utara cekungan terdapat kumpulan material, kelebihan kerak tebal yang volumenya kira-kira sebanding dengan jumlah kerak yang hilang dari cekungan tersebut. Sebuah objek yang bergerak ke arah utara bisa saja melemparkan material dari tabrakan tersebut ke arah utara, di depannya.
Andrews-Hanna dan rekan-rekannya memutuskan mengambil pendekatan berbeda terhadap cekungan ini. Alih-alih melihat material interior yang mungkin ada, mereka mempelajari bentuknya dan membandingkannya dengan kawah-kawah berbentuk tetesan air mata lainnya di bulan.
Ketika sebuah benda berbatu menabrak permukaan bulan dengan sudut, cekungan yang dihasilkan akan memanjang ke arah dampaknya. Kawah-kawah bulan lainnya yang memanjang menyempit ke arah objek yang bergerak. SPA memiliki bentuk yang menyempit, tetapi ke arah selatan, bukan utara.
"Kami telah memiliki data yang kami butuhkan untuk mengukur bentuk cekungan ini sejak lama," kata Andrews-Hanna. "Hanya saja, butuh perspektif yang berbeda untuk melihat cekungan ini dengan cara ini."
Pemisahan kerak dan mantel
Ketika tata surya masih muda, sebuah objek seukuran Mars menabrak Bumi yang baru terbentuk. Kedua protoplanet itu terlempar dan perlahan-lahan bergabung kembali menjadi dua objek baru, yang sempat mencairkan keduanya.
Material mantel yang cair perlahan-lahan mendingin dan mulai mengkristal. Mineral dengan kepadatan rendah yang disebut plagioklas mengapung ke permukaan untuk membentuk kerak, sementara material yang lebih padat tenggelam ke interior. Andrews-Hanna menyebut ini sebagai "senjata asap" untuk keberadaan laut magma selama proses pembentukan bulan.
Pada saat yang sama, beberapa material — komponen seperti kalium, unsur tanah jarang, dan fosfor, yang sering disebut sebagai KREEP (kalium (K), unsur tanah jarang (REE), dan fosfor (P)) — tidak masuk ke dalam kristal dan malah mulai terkonsentrasi dalam cairan tersebut.
Studi-studi sebelumnya mengungkapkan keberadaan torium yang konsisten dengan cairan dampak KREEP di sepanjang dasar cekungan, yang menunjukkan material mantel mungkin telah menembus kerak selama dampak tersebut. Namun, tidak ada tanda material mantel yang ditemukan di bagian utara.
Ketika Andrews-Hanna dan rekan-rekannya memeriksa peta bulan, mereka menemukan bahwa selimut ejekan di sebelah barat daya membawa sejumlah besar torium yang terkait dengan material di sekitarnya. Mereka menyimpulkan bahwa laut magma yang mengkristal perlahan-lahan merembes keluar dari kerak setelah dampak SPA.
Ketika digabungkan dengan area lain di sisi dekat bulan, yang dikenal sebagai Procellarum KREEP Terrane (PKT), material dari SPA dapat memberikan gambaran tentang interior bulan yang sedang berkembang. Studi-studi sebelumnya menyarankan dampak SPA mungkin telah mendorong laut magma ke sisi sebaliknya dari planet untuk membentuk PKT. Namun, penelitian baru ini menunjukkan kedua wilayah ini terbentuk secara independen, dengan dampak SPA terjadi lebih awal daripada pembentukan PKT.
"Bersama-sama, SPA dan PKT dapat menceritakan kisah evolusi akhir laut magma bulan," kata Andrews-Hanna.
Sampel-sampel dari PKT telah dikembalikan ke Bumi selama misi Apollo, dan misi Chang'e 5 dari Tiongkok membawa kembali batuan bulan tambahan dari wilayah tersebut pada 2020. Sampel lebih lanjut dari Chang'e 6 yang kembali ke Bumi pada 2024 juga mengandung sampel dari cekungan South Pole-Aitken.
Temuan ini memiliki implikasi signifikan untuk misi Artemis yang akan membawa awak, yang saat ini direncanakan untuk mendarat di bulan pada 2026, meskipun ada kekhawatiran tentang keselamatan. Astronot akan dapat mengambil sampel dari mantel untuk dibawa kembali ke Bumi.
Sampel-sampel tersebut dapat dibandingkan dengan batuan bulan dari wilayah PKT untuk memberikan gambaran tentang mantel bulan pada dua era yang berbeda, yang pada gilirannya dapat membantu menentukan kapan laut magma bulan terbentuk.
SPA akan memberikan petunjuk penting tentang laut magma, yang menurut Andrews-Hanna "terkait erat dengan kelahiran Bumi." Meskipun para ilmuwan memiliki perkiraan kasar tentang berapa lama waktu yang dibutuhkan laut magma untuk mengkristal, periode waktu yang tepat sulit untuk dipastikan.
"Kami berharap dapat menentukan usia pasti untuk SPA setelah sampel-sampel dikembalikan," kata Andrews-Hanna. "Itu akan memberi kami usia yang tepat untuk kristalisasi laut magma tahap akhir ini yang tertangkap oleh dampak tersebut." (Space/Z-2)
