Para ilmuwan sedang mempersiapkan era baru eksplorasi bulan, namun studi baru menunjukkan bahwa setiap pendaratan dapat meninggalkan lebih dari sekedar jejak kaki. Para peneliti telah menemukan bahwa metana yang dilepaskan dari knalpot pesawat ruang angkasa dapat menyebar ke seluruh Bulan dengan kecepatan yang sangat cepat, dan berpotensi mencemari wilayah yang dapat menyimpan petunjuk kimia kuno tentang bagaimana kehidupan pertama kali muncul di Bumi.
Hasilnya menunjukkan bahwa bahkan pendaratan di dekat Kutub Selatan Bulan dapat mengirim molekul metana “melompat” melintasi permukaan Bulan menuju Kutub Utara dalam waktu kurang dari dua hari Bulan. Dengan semakin banyaknya pemerintah, perusahaan swasta, dan LSM yang merencanakan misi ke Bulan, para peneliti mengatakan semakin penting untuk memahami bagaimana eksplorasi itu sendiri dapat mempengaruhi penemuan ilmiah di masa depan.
Studi ini dipublikasikan di Jurnal Penelitian Geofisika: Planetjurnal AGU yang berfokus pada ilmu planet.
“Kami berusaha melindungi ilmu pengetahuan dan investasi kami di luar angkasa,” kata Silvio Sinibaldi, kepala perlindungan planet di Badan Antariksa Eropa dan penulis utama studi tersebut. Bulan menawarkan kesempatan langka untuk mempelajari sejarah awal tata surya, katanya, namun, secara paradoks, “aktivitas kita sebenarnya dapat menghambat eksplorasi ilmiah.”
Es bulan kuno bisa menyimpan petunjuk kehidupan
Di dekat kutub bulan terdapat kawah yang tidak pernah menerima sinar matahari (disebut daerah yang terkena bayangan permanen). Lingkungan beku ini mengandung es yang mungkin memerangkap material yang dibawa oleh komet dan asteroid miliaran tahun lalu.
Para ilmuwan yakin endapan ini mungkin mengandung “molekul organik prebiotik”, bahan kimia yang pada akhirnya dapat bergabung membentuk bahan penyusun kehidupan pertama, termasuk DNA. Jika para peneliti dapat memeriksa molekul-molekul ini dalam keadaan aslinya, mereka dapat lebih memahami bagaimana kehidupan pertama kali berkembang di Bumi.
“Kita tahu bahwa kita memiliki molekul organik di tata surya, misalnya di asteroid,” kata Sinibaldi. “Tetapi bagaimana mereka bisa melakukan fungsi spesifik seperti yang mereka lakukan dalam materi biologis adalah sebuah kesenjangan yang perlu kita isi.”
Permukaan bumi yang terus berubah kemungkinan besar telah menghapus sebagian besar bukti kuno ini. Sebaliknya, bagian-bagian Bulan hampir tidak berubah selama miliaran tahun, menjadikannya arsip ideal tentang sejarah awal tata surya. Daerah yang selalu ternaungi sangat berharga karena suhunya yang sangat dingin membantu menjebak dan mengawetkan molekul. Namun, perangkap dingin yang sama juga dapat mengumpulkan senyawa organik yang dilepaskan oleh pesawat ruang angkasa yang berkunjung, sehingga berpotensi mengaburkan material asli yang ingin dipelajari para ilmuwan.
Simulasi komputer melacak metana pesawat ruang angkasa
Untuk mempelajari masalah ini, Sinibaldi dan penulis utama Francisca Paiva, seorang fisikawan di Instituto Superior Técnico, mengembangkan model komputer terperinci menggunakan misi Argonaut Badan Antariksa Eropa sebagai studi kasus.
Tim melakukan simulasi bagaimana metana, senyawa organik utama yang dihasilkan selama pembakaran mesin pendorong Argonaut, akan menyebar setelah mendarat di dekat kutub selatan Bulan. Meskipun penelitian sebelumnya telah meneliti pergerakan molekul air di Bulan, penelitian ini adalah yang pertama yang memodelkan perilaku molekul organik seperti metana. Simulasi juga mencakup efek angin matahari dan radiasi UV.
“Kami mencoba memodelkan ribuan molekul dan bagaimana mereka bergerak, bagaimana mereka bertabrakan satu sama lain dan bagaimana mereka berinteraksi dengan permukaan,” kata Paiva, seorang mahasiswa master di KU Leuven dan magang di Badan Antariksa Eropa selama penelitian. “Ini memerlukan banyak daya komputasi. Kami harus menjalankan setiap simulasi selama berhari-hari atau berminggu-minggu.”
Metana bisa menyebar ke Bulan dalam hitungan hari
Simulasi menunjukkan bahwa metana mencapai Kutub Utara dalam waktu kurang dari dua hari lunar. Dalam tujuh hari lunar (hampir 7 bulan di Bumi), lebih dari separuh metana yang dilepaskan telah “terperangkap di suhu dingin” di kawasan kutub yang dingin secara permanen, dengan 42% terakumulasi di Kutub Selatan dan 12% di Kutub Utara.
“Jadwalnya merupakan kejutan terbesar,” kata Sinibaldi. “Dalam seminggu, Anda bisa mendapatkan distribusi molekul dari Kutub Selatan ke Kutub Utara.”
Penyebaran yang cepat ini dimungkinkan karena Bulan hampir tidak memiliki atmosfer. Tanpa molekul udara yang memperlambatnya, molekul metana bergerak bebas di bawah pengaruh gravitasi, memantul di permukaan saat sinar matahari memberi energi dan suhu yang lebih dingin mengurangi kecepatannya.
“Lintasan mereka pada dasarnya bersifat balistik,” kata Paiva. “Mereka hanya melompat dari satu titik ke titik lainnya.”
Menurut Paiva, ini berarti mungkin tidak ada tempat pendaratan yang sepenuhnya aman. “Kami menunjukkan bahwa molekul dapat melintasi seluruh Bulan. Pada akhirnya, di mana pun Anda mendarat, kontaminasi akan terjadi di mana-mana.”
Melindungi ilmu pengetahuan bulan di masa depan
Para peneliti menekankan bahwa kontaminasi tidak bisa dihindari. Paiva mengatakan lokasi pendaratan yang lebih dingin dapat membantu menjaga molekul-molekul yang lepas lebih terlokalisasi dibandingkan daerah yang lebih hangat. Sinibaldi juga berencana untuk mempelajari apakah molekul yang lepas hanya tersisa di permukaan es, sehingga material yang lebih dalam tetap utuh dan masih cocok untuk studi ilmiah.
Kedua peneliti menekankan bahwa simulasi komputer perlu dikonfirmasi dengan pemodelan tambahan dan pengukuran langsung selama misi bulan di masa depan.
“Saya ingin membawa diskusi ini ke tim misi, karena, pada akhirnya, ini bukan teori, melainkan kenyataan bahwa kita akan pergi ke sana,” kata Sinibaldi. “Kita akan kehilangan peluang jika kita tidak memiliki instrumen untuk memvalidasi model ini.”
Paiva juga berharap untuk mengkaji apakah bahan selain metana, termasuk senyawa yang dilepaskan dari komponen pesawat ruang angkasa seperti cat dan karet, dapat mencemari situs bulan yang penting secara ilmiah.
“Kami memiliki undang-undang yang mengatur kontaminasi lingkungan darat seperti Antartika dan taman nasional,” katanya. “Saya pikir Bulan adalah lingkungan yang sama berharganya dengan lingkungan tersebut.”
Studi ini dipublikasikan di Jurnal Penelitian Geofisika: Planetmajalah AGU.
