Para ilmuwan telah memperoleh wawasan baru mengenai peristiwa dramatis yang menciptakan kawah tubrukan terbesar dan tertua yang diketahui di Bulan, sebuah penemuan yang dapat membantu astronot Artemis di masa depan menyelidiki beberapa rahasia terdalam di Bulan.
Hasilnya berasal dari dua studi pelengkap yang sebagian dipimpin oleh para peneliti di Pusat Asal dan Evolusi Bulan (CLOE), tim Institut Penelitian Southwest dalam Institut Virtual untuk Penelitian Eksplorasi Tata Surya NASA. Bersama-sama, penelitian ini menjelaskan bagaimana Cekungan Aitken-Kutub Selatan (SPA) yang sangat besar terbentuk dan di mana material bulan yang berharga dapat ditemukan saat ini.
Jelajahi cekungan dampak terbesar di Bulan
Cekungan Kutub Selatan-Aitken (SPA) terletak di sisi jauh Bulan dan merupakan salah satu struktur tertua yang terpelihara di Tata Surya. Karena ukuran dan usianya yang sangat besar, para ilmuwan menganggapnya sebagai kesaksian unik mengenai sejarah awal Bulan. Daerah dekat cekungan juga sedang dipertimbangkan untuk misi Artemis NASA di masa depan di dekat kutub selatan bulan.
“Cekungan ini memberi para ilmuwan kesempatan langka untuk mempelajari sejarah awal Bulan,” kata Dr. William Bottke, direktur CLOE dan direktur eksekutif Direktorat Sains SwRI di Boulder, Colorado. Dia adalah salah satu penulis studi tersebut. “Tabrakan tersebut menghantam permukaan bulan dengan kekuatan sedemikian rupa sehingga mungkin telah menggali material dari dalam Bulan, termasuk bagian dari mantel bulan.”
Untuk lebih memahami apa yang terjadi, para peneliti menggunakan simulasi komputer canggih untuk menciptakan kembali dampak kuno yang dihasilkan cekungan SPA. Hasilnya menunjukkan sebuah benda mendekat dari utara dan bergerak ke selatan sebelum menabrak Bulan dengan sudut rendah.
Berdasarkan simulasi, tumbukan sudut rendah ini menjelaskan bentuk khas cekungan yang memanjang dan meruncing.
“Simulasi kami menghasilkan bentuk dan sifat cekungan tumbukan yang benar. Simulasi ini juga memberi tahu kita tentang proyektil yang menciptakannya dan arah dampaknya,” kata Dr. Shigeru Wakita dari Universitas Purdue, penulis utama studi dampak SPA.
Bukti penabrak yang berbeda
Pemodelan menunjukkan bahwa objek yang menyebabkan tumbukan bukanlah sebongkah batu sederhana. Sebaliknya, kemungkinan besar itu adalah benda yang terdiferensiasi dengan inti besi yang dikelilingi oleh material berbatu, mirip dengan protoplanet kecil atau asteroid yang terdiferensiasi.
Ketika benda ini bertabrakan dengan Bulan, ia membentuk rongga yang dalam dan tidak rata sekaligus menghasilkan panas yang hebat yang melelehkan batu di tengah cekungan. Dampaknya juga melemparkan sejumlah besar material dari kerak dan mantel bulan ke luar angkasa. Sebagian besar material ini akhirnya jatuh kembali dan terakumulasi di cekungan.
Bahan mantel bulan di dekat wilayah Artemis
Dalam studi kedua, para ilmuwan berfokus pada bagaimana material yang dikeluarkan ini didistribusikan di bawah dan di sekitar cekungan. Dengan menggunakan pengukuran gravitasi resolusi tinggi serta model yang memperhitungkan material kerak dan mantel, tim menemukan bukti bahwa cekungan SPA kemungkinan besar mengandung sejumlah besar batuan dari mantel bulan.
Analisis menunjukkan bahwa bahan-bahan yang berasal dari mantel tercampur di seluruh cekungan dan di selimut ejecta yang mengelilinginya. Dampak selanjutnya di dalam cekungan SPA mungkin telah menggali endapan yang terkubur ini dan memaparkan sebagian darinya ke permukaan, sehingga berpotensi menjadikannya dapat diakses oleh misi robotik dan astronot masa depan.
“Distribusi pasti material mantel masih belum diketahui,” kata Dr. Gabriel Gowman dari Universitas Arizona, penulis utama studi berbasis gravitasi. “Model kami menunjukkan bahwa dampak SPA mengeluarkan material cukup dalam untuk membentuk endapan signifikan yang masih dapat diakses saat ini. Lebih penting lagi, beberapa material jejak ini mungkin ada di wilayah yang dipertimbangkan untuk pendaratan Artemis.”
Target baru untuk menjelajahi Bulan masa depan
Gagasan sebelumnya menunjukkan bahwa material yang digali lebih dalam akibat dampak tersebut mungkin terkonsentrasi di bagian cekungan yang jauh dari wilayah kutub selatan bulan yang menjadi target eksplorasi. Namun, simulasi dan analisis gravitasi baru memberikan gambaran berbeda.
Para peneliti telah menemukan bahwa endapan yang mengandung bahan mantel dapat tersebar di seluruh bagian wilayah kutub selatan Bulan, termasuk wilayah yang berpotensi dikunjungi dan dipelajari secara langsung oleh astronot Artemis di masa depan.
“Kombinasi pemodelan dampak dan gravitasi memberi kita peta jalan yang kuat,” kata Bottke. “Hal ini tidak hanya memberi tahu kita bagaimana SPA terbentuk, tetapi juga di mana mencari batuan yang dapat menjawab beberapa pertanyaan terbesar kita tentang asal usul dan evolusi Bulan.”
Studi “Penabrak yang terdiferensiasi ke arah selatan membentuk bentuk meruncing dari cekungan tumbukan Kutub Selatan-Aitken di Bulan” diterbitkan di Kemajuan ilmu pengetahuan. Makalah pendamping yang meneliti struktur gravitasi dan ejecta cekungan, “Pemetaan Gravitasi Material Mantel Bulan di Kutub Selatan-Aitken Basin Ejecta,” diterbitkan di Jurnal Penelitian Geofisika: Planet.
