"Petunjuk ini menekankan bahwa Merkurius merupakan dunia menarik yang tak tertandingi di tata surya."Hanya dalam enam bulan setelah mengorbit di sekitar Merkurius, pesawat ruang angkasa MESSENGER milik NASA mengirimkan kembali informasi dan telah merevolusi cara ilmuwan berpikir tentang planet paling dalam. Analisis data terbaru dari pesawat ruang angkasa ini antara lain menunjukkan bukti baru bahwa banjir vulkanisme telah meluas di Merkurius, pemandangan close-uppertama pada “cekungan” Merkurius, pengukuran langsung pertama pada komposisi kimia di permukaan Merkurius, dan persediaan global pertama ion-ion plasma dalam lingkungan ruang angkasa Merkurius.
Hasil-hasil studi ini dilaporkan dalam satu set tujuh makalah yang dipublikasikan pada bagian khusus majalah Science, 30 September 2011 (tersedia online di:http://www.sciencemag.org/site/feature/data/hottopics/messenger/).
“Instrumen MESSENGER menangkap data yang hanya bisa diperoleh dari orbitnya,” kata Kepala Penelitian MESSENGER, Sean Solomon, dari Carnegie Institution of Washington. “Kami telah mencitrakan banyak bidang permukaannya pada resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya, kami telah melihat daerah kutub dengan jelas untuk pertama kalinya, kami telah membangun cakupan global dengan gambar dan set data lainnya, kami memetakan komposisi unsur permukaan Merkurius, kami melakukan inventarisasi berlanjut eksosfer planet yang netral dan yang terionisasi, dan kami memilah-milah geometri medan magnet dan magnetosfer Merkurius. Dan kami baru saja mulai. Merkurius memiliki banyak persediaan kejutan lagi untuk kita sebagaimana misi kami berlangsung.”
Lingkaran merah menunjukkan lokasi kawah yang lebih besar dari diameter 20 km. Wilayah bersebelahan dengan daratan halus lintang utara dipetakan oleh MESSENGER dari orbit (di dalam garis hitam) meliputi 4,7 juta kilometer persegi, lebih dari 6% permukaan Merkurius. Perhatikan bahwa jumlah kawah disuperposisikan pada dataran yang jauh lebih sedikit daripada di daerah sekitarnya, menunjukkan dataran relatif masih baru. (Kredit: Science/AAAS dan Universitas Brown)
MESSENGER Mengungkap Banjir Vulkanisme
Selama beberapa dekade para ilmuwan telah dibingungkan pada apakah Merkurius memiliki deposito-deposito vulkanik pada permukaannya. Tiga flyby MESSENGER menjawab pertanyaan itu secara afirmatif, namun distribusi global bahan vulkanik tidak terhambat dengan baik. Data baru dari orbit menunjukkan bentangan besar dataran volkanik di sekitar wilayah kutub utara Merkurius. Dataran mulus ini secara berkelanjutan meliputi lebih dari 6% total permukaan Merkurius.
Deposito vulkaniknya cukup tebal. “Analisis ukuran kawah ‘hantu’ yang terkubur di dalam deposito-deposito ini menunjukkan bahwa lava secara lokal memiliki ketebalan 2 kilometer,” jelas James Head dari Brown University, penulis utama dari salah satu laporan Science. “Jika Anda membayangkan berdiri di dasar Monumen Washington, bagian atas lava akan menjadi seperti 12 Monumen Washington di atas Anda.”
Deposito yang muncul merupakan akibat dari banjir lava, volume besar bebatuan cair yang memadat mirip dengan yang ditemukan di Sungai Basalt Group Columbia yang berusia beberapa juta tahun, yang pada satu titik menutupi 150.000 kilometer persegi di barat laut Amerika Serikat. “Yang ada di Merkurius tampaknya telah dicurahkan dari ventilasi linier yang panjang dan menutupi sekitarnya, membanjiri mereka hingga kedalaman yang besar dan mengubur ventilasi sumber mereka,” kata Head.
Para ilmuwan juga menemukan ventilasi berukuran hingga 25 kilometer, yang tampaknya menjadi sumber beberapa volume lava sangat panas yang telah bergegas keluar di atas permukaan Merkurius dan mengikis substrat, mengukir lembah-lembah dan menciptakan punggung bukit berbentuk aliran air mata pada medan yang mendasarinya. “Bentangan darat dan deposito yang menakjubkan ini, yang mungkin terkait dengan jenis komposisi yang tidak biasa, mirip dengan batuan terestrial yang disebut komatiites, tengah diawasi oleh instrumen-instrumen lain dan dilaporkan dalam Science edisi yang sama,” kata Head.
Selagi MESSENGER terus mengorbiti Merkurius, tim pencitraan membangun sebuah katalog global deposito vulkanik dan bekerjasama dengan tim instrumen lain untuk membangun pemandangan yang komprehensif tentang sejarah vulkanik di Merkurius.
Berikut gambar monokrom beresolusi tinggi telah digabungkan dengan gambar beresolusi lebih rendah yang pewarnaannya ditingkatkan. Cekungan muncul dalam warna sian, akibat dari pantulan yang tinggi dan warna kebiruan yang relatif terhadap bagian-bagian lain dari planet ini. Lubang besar di tengah kawah mungkin ventilasi vulkanik, dari mana material oranye meletus. (Kredit: Science/AAAS)
Cekungan-cekungan di Merkurius
Gambar yang dikumpulkan oleh MESSENGER telah mengungkapkan kelas tak terduga bentuk lahan di Merkurius dan menunjukan bahwa proses geologi yang sebelumnya tidak dikenal, bertanggung jawab atas pembentukannya. Gambar yang dikumpulkan flyby Mariner 10 dan MESSENGER dari Merkurius menunjukkan bahwa lantai dan puncak gunung pusat beberapa kawah yang sangat terang dan memiliki warna biru relatif dengan area-area lain di Merkurius. Deposit-deposit ini dianggap biasa karena tidak ada kawah dengan karakteristik serupa yang ditemukan di Bulan. Tapi tanpa gambar beresolusi tinggi, deposito kawah yang cerah akan tetap membuat penasaran.
Kini misi orbit MESSENGER telah memberikan pemandangan close-up dari banyak kawah.
“Yang mengejutkan bagi tim sains, ternyata daerah terang terdiri dari depresi kecil, dangkal, dan berbentuk tidak teratur yang sering ditemukan dalam kluster,” kata David Blewett, seorang staf ilmuwan di Applied Physics Laboratory (APL) Johns Hopkins University di Laurel, Md, dan penulis utama salah satu laporan Science. “Tim sains mengadopsi istilah ‘cekungan’ pada fitur-fitur ini untuk membedakan mereka dari jenis-jenis lubang lain yang terlihat di Merkurius.”
Cekungan-cekungan tersebut ditemukan di berbagai lintang dan bujur, menunjukkan bahwa mereka cukup umum di Merkurius. Banyak depresi yang memiliki interior cerah dan lingkaran cahaya, dan Blewett mengatakan bahwa beberapanya yang terdeteksi sejauh ini memiliki penampilan yang segar dan tidak mengakumulasi kawah kecil, menunjukkan bahwa mereka relatif muda.
“Analisis gambar dan perkiraan tingkat di mana cekungan mungkin bertumbuh mengarah pada kesimpulan bahwa mereka bisa secara aktif terbentuk di masa sekarang,” kata Blewett. “Dugaan lama menyebutkan bahwa Merkurius adalah seperti Bulan.” Tapi dari sudut pandang orbit, MESSENGER menunjukkan kepada kita bahwa Merkurius secara radikal berbeda dari Bulan dalam setiap hal yang bisa kami ukur.”
Sinar kosmik galaksi berinteraksi dengan permukaan Merkurius hingga kedalaman puluhan sentimeter, menghasilkan neutron-neutron berenergi tinggi ("cepat"). Neutron ini berinteraksi dengan materi lebih lanjut di permukaan, menghasilkan emisi sinar gamma yang memancarkan unsur-unsur neutron berenergi rendah ("lambat"). Secara alami unsur radioaktif seperti kalium (K), thorium (Th), dan uranium (U) juga memancarkan sinar gamma. Deteksi sinar gamma dan neutron oleh GRS memungkinkan penentuan komposisi kimia di permukaan. (Kredit: NASA/Applied Physics Laboratory Johns Hopkins University/Carnegie Institution of Washington)
Permukaan Merkurius dan Komposisi Eksosfer
Para ilmuwan mengumpulkan data tentang komposisi kimia permukaan Merkurius yang tidak bisa diperoleh tanpa perspektif pengamatan berkelanjutan yang disediakan MESSENGER, dan informasinya digunakan untuk menguji model pembentukan Merkurius serta menjelaskan dinamika eksosfer planet.
Pengukuran permukaan Merkurius dengan Gamma-Ray Spectrometer (GRS) MESSENGER mengungkapkan melimpahnya kalium unsur radioaktif yang lebih tinggi dari perkiraan sebelumnya, yaitu elemen volatil yang menguap pada suhu yang relatif rendah. Bersama dengan X-Ray Spectrometer (XRS) MESSENGER, juga menunjukkan bahwa Merkurius memiliki komposisi permukaan rata-rata yang berbeda dari Bulan dan planet-planet terestrial lainnya.
“Pengukuran rasio kalium terhadap torium, unsur radioaktif lainnya, bersama dengan kelimpahan belerang yang terdeteksi oleh XRS, menunjukkan bahwa Merkurius memiliki persediaan volatil yang mirip dengan Venus, Bumi, dan Mars, tapi jauh lebih besar dari Bulan,” kata Staf Ilmuwan APL, Patrick Peplowski, penulis utama salah satu makalah Science.
Medan magnet planet Merkurius terutama melindungi permukaannya dari angin supersonik secara terus menerus yang berasal dari Matahari. MESSENGER telah berada di orbit dekat-kutub, yang sangat eksentrik (garis merah putus-putus) sejak 18 Maret 2011. Maxima dalam fluks ion berat diamati dari orbit yang ditunjukkan dengan warna biru terang. (Kredit: Science/AAAS)
Data baru ini menghadirkan model yang paling baik untuk pembentukan Merkurius, dikembangkan untuk menjelaskan kepadatan sangat tinggi pada planet bagian dalam, yang memiliki fraksi massa jauh lebih tinggi dari logam besi di Venus, Bumi, atau Mars. Secara keseluruhan, komposisi permukaan Merkurius sama dengan yang diduga jika komposisi massal planetnya secara luas mirip dengan meteorit kaya-logamchondritic (material yang tersisa dari pembentukan tata surya).
MESSENGER juga telah mengumpulkan pengamatan global pertama terhadap ion plasma dalam magnetosfer Merkurius. Selama 65 hari mencakup lebih dari 120 orbit, Fast Imaging Plasma Spectrometer (FIPS) MESSENGER membuat pengukuran jangka panjang pertama terhadap eksosfer Merkurius yang terionisasi.
Tim riset menemukan bahwa ion natriumnya adalah yang paling penting yang disumbangkan oleh planet ini. “Kami sebelumnya telah mengamati natrium netral dari pengamatan dasar, tapi secara dekat kami telah menemukan bahwa partikel natrium terkonsentrasi di dekat daerah kutub Merkurius di mana mereka akan dibebaskan oleh percikan ion angin matahari, secara efektif melepas atom natrium dari permukaan Merkurius,” catat Thomas Zurbuchen dari University of Michigan, penulis salah satu dari laporan Science. “Kami mampu mengamati proses pembentukan ion ini, salah satu yang sebanding dengan cara mana aurora dihasilkan dalam atmosfer bumi di dekat daerah kutub.”
Sensor FIPS mendeteksi ion-ion helium di keseluruhan volume magnetosfer Merkurius. “Helium pastinya dihasilkan melalui interaksi permukaan dengan angin surya,” kata Zurbuchen. “Kami menduga bahwa helium disampaikan dari Matahari oleh angin matahari, ditanamkan pada permukaan Merkurius, dan kemudian menyebar ke segala arah.
“Hasil riset kami mengatakan bahwa magnetosfer Merkurius yang lemah menyediakan perlindungan planet yang sangat sedikit dari angin matahari,” lanjutnya. “Cuaca ruang yang ekstrim pasti menjadi aktivitas yang berkelanjutan di permukaan planet yang terdekat dengan Matahari.”
“Petunjuk ini menekankan bahwa Merkurius merupakan dunia menarik yang tak tertandingi di tata surya,” kata Blewett. “Kami mulai hampir memahami seperti apa Merkurius itu dan bersemangat untuk menemukan apa yang bisa Merkurius beritahukan pada kami tentang proses yang menyebabkan pembentukan planet seperti yang kita lihat saat ini.”
Informasi lebih lanjut, kunjungi: http://messenger.jhuapl.edu/news_room/telecon7.html
Kredit: NASA
Jurnal:
- L. R. Nittler, R. D. Starr, S. Z. Weider, T. J. McCoy, W. V. Boynton, D. S. Ebel, C. M. Ernst, L. G. Evans, J. O. Goldsten, D. K. Hamara, D. J. Lawrence, R. L. McNutt, C. E. Schlemm, S. C. Solomon, A. L. Sprague. The Major-Element Composition of Mercury’s Surface from MESSENGER X-ray Spectrometry. Science, 2011; 333 (6051): 1847 DOI:10.1126/science.1211567
- P. N. Peplowski, L. G. Evans, S. A. Hauck, T. J. McCoy, W. V. Boynton, J. J. Gillis-Davis, D. S. Ebel, J. O. Goldsten, D. K. Hamara, D. J. Lawrence, R. L. McNutt, L. R. Nittler, S. C. Solomon, E. A. Rhodes, A. L. Sprague, R. D. Starr, K. R. Stockstill-Cahill. Radioactive Elements on Mercury’s Surface from MESSENGER: Implications for the Planet’s Formation and Evolution. Science, 2011; 333 (6051): 1850 DOI: 10.1126/science.1211576
- J. W. Head, C. R. Chapman, R. G. Strom, C. I. Fassett, B. W. Denevi, D. T. Blewett, C. M. Ernst, T. R. Watters, S. C. Solomon, S. L. Murchie, L. M. Prockter, N. L. Chabot, J. J. Gillis-Davis, J. L. Whitten, T. A. Goudge, D. M. H. Baker, D. M. Hurwitz, L. R. Ostrach, Z. Xiao, W. J. Merline, L. Kerber, J. L. Dickson, J. Oberst, P. K. Byrne, C. Klimczak, L. R. Nittler. Flood Volcanism in the Northern High Latitudes of Mercury Revealed by MESSENGER. Science, 2011; 333 (6051): 1853 DOI: 10.1126/science.1211997
- D. T. Blewett, N. L. Chabot, B. W. Denevi, C. M. Ernst, J. W. Head, N. R. Izenberg, S. L. Murchie, S. C. Solomon, L. R. Nittler, T. J. McCoy, Z. Xiao, D. M. H. Baker, C. I. Fassett, S. E. Braden, J. Oberst, F. Scholten, F. Preusker, D. M. Hurwitz. Hollows on Mercury: MESSENGER Evidence for Geologically Recent Volatile-Related Activity. Science, 2011; 333 (6051): 1856 DOI: 10.1126/science.1211681
- B. J. Anderson, C. L. Johnson, H. Korth, M. E. Purucker, R. M. Winslow, J. A. Slavin, S. C. Solomon, R. L. McNutt, J. M. Raines, T. H. Zurbuchen. The Global Magnetic Field of Mercury from MESSENGER Orbital Observations. Science, 2011; 333 (6051): 1859 DOI:10.1126/science.1211001
- T. H. Zurbuchen, J. M. Raines, J. A. Slavin, D. J. Gershman, J. A. Gilbert, G. Gloeckler, B. J. Anderson, D. N. Baker, H. Korth, S. M. Krimigis, M. Sarantos, D. Schriver, R. L. McNutt, S. C. Solomon. MESSENGER Observations of the Spatial Distribution of Planetary Ions Near Mercury. Science, 2011; 333 (6051): 1862 DOI: 10.1126/science.1211302
- G. C. Ho, S. M. Krimigis, R. E. Gold, D. N. Baker, J. A. Slavin, B. J. Anderson, H. Korth, R. D. Starr, D. J. Lawrence, R. L. McNutt, S. C. Solomon. MESSENGER Observations of Transient Bursts of Energetic Electrons in Mercury’s Magnetosphere. Science, 2011; 333 (6051): 1865 DOI: 10.1126/science.1211141
