Pada tanggal 4 Maret 2022, sebuah pendorong roket bekas yang kesepian akan menghantam permukaan bulan dengan kecepatan hampir 6.000 mph (9.656 kph). Setelah debu mengendap, Lunar Reconnaissance Orbiter NASA akan pindah ke posisinya untuk mendapatkan pemandangan kawah yang membara dari dekat dan mudah-mudahan menjelaskan fisika misterius dari dampak planet.
Sebagai ilmuwan planet yang mempelajari bulan , saya melihat dampak yang tidak direncanakan ini sebagai peluang yang menarik. Bulan telah menjadi saksi setia sejarah tata surya , permukaannya yang sangat berkawah mencatat tabrakan yang tak terhitung banyaknya selama 4 miliar tahun terakhir. Namun, para ilmuwan jarang melihat proyektil — biasanya asteroid atau komet — yang membentuk kawah ini . Tanpa mengetahui secara spesifik apa yang menciptakan kawah, hanya banyak ilmuwan yang dapat mempelajarinya dengan mempelajarinya.
Tumbukan roket yang akan datang akan memberikan eksperimen kebetulan yang dapat mengungkapkan banyak hal tentang bagaimana tabrakan alami menghantam dan menjelajahi permukaan planet. Pemahaman yang lebih dalam tentang fisika tumbukan akan sangat membantu para peneliti menafsirkan lanskap tandus bulan dan juga dampak yang ditimbulkannya terhadap Bumi dan planet lain.
Saat Roket Menabrak di Bulan
Ada beberapa perdebatan mengenai identitas pasti dari objek yang jatuh saat ini di jalur tabrakan dengan bulan. Para astronom tahu bahwa objek tersebut adalah booster tahap atas yang dibuang dari peluncuran satelit ketinggian tinggi. Panjangnya kira-kira 40 kaki (12 meter) dan beratnya hampir 10.000 pon (4.500 kilogram). Bukti menunjukkan bahwa kemungkinan roket SpaceX diluncurkan pada 2015 atau roket China diluncurkan pada 2014 , tetapi kedua pihak telah membantah kepemilikannya .
Roket itu diperkirakan akan menabrak dataran tandus yang luas di dalam kawah raksasa Hertzsprung , tepat di atas cakrawala di sisi jauh bulan dari Bumi.
Sesaat setelah roket menyentuh permukaan bulan, gelombang kejut akan merambat sepanjang proyektil dengan kecepatan beberapa mil per detik. Dalam milidetik, bagian belakang lambung roket akan dilenyapkan dengan serpihan logam yang meledak ke segala arah.
Gelombang kejut kembar akan berjalan ke bawah ke lapisan atas permukaan Bulan yang berbubuk yang disebut regolith . Kompresi tumbukan akan memanaskan debu dan bebatuan dan menghasilkan kilatan putih-panas yang akan terlihat dari luar angkasa jika kebetulan ada kapal di area tersebut pada saat itu. Awan batu dan logam yang menguap akan mengembang dari titik tumbukan sebagai debu, dan partikel seukuran pasir terlempar ke angkasa. Selama beberapa menit, material yang dikeluarkan akan menghujani kembali ke permukaan di sekitar kawah yang sekarang membara. Hampir tidak ada yang tersisa dari roket naas itu.
Jika Anda penggemar luar angkasa, Anda mungkin pernah mengalami déjà vu membaca deskripsi itu – NASA melakukan eksperimen serupa pada tahun 2009 ketika dengan sengaja menabrakkan Lunar Crater Observation and Sensing Satellite , atau LCROSS, ke dalam kawah yang tertutup bayangan permanen di dekat bulan selatan. tiang. Saya adalah bagian dari misi LCROSS , dan itu sukses besar. Dengan mempelajari komposisi gumpalan debu yang terangkat ke bawah sinar matahari, para ilmuwan dapat menemukan tanda-tanda beberapa ratus pon es air yang telah terlepas dari permukaan bulan oleh tumbukan tersebut. Ini adalah bukti penting untuk mendukung gagasan bahwa selama miliaran tahun, komet telah mengirimkan air dan senyawa organikke bulan ketika mereka menabrak permukaannya.
Namun, karena kawah roket LCROSS secara permanen tertutup oleh bayangan, saya dan rekan saya telah berjuang selama satu dekade untuk menentukan kedalaman lapisan kaya es yang terkubur ini.
Mengamati Dengan Pengorbit Pengintai Bulan
Eksperimen kecelakaan yang akan datang akan memberi para ilmuwan planet kesempatan untuk mengamati kawah yang sangat mirip di siang hari. Ini akan seperti melihat kawah LCROSS secara lengkap untuk pertama kalinya.
Karena tumbukan akan terjadi di sisi jauh bulan, itu tidak akan terlihat oleh teleskop berbasis Bumi. Tetapi sekitar dua minggu setelah tumbukan, Lunar Reconnaissance Orbiter NASA akan mulai melihat kawah saat orbitnya membawanya di atas zona tumbukan. Setelah kondisinya tepat, kamera pengorbit bulan akan mulai mengambil foto lokasi tumbukan dengan resolusi sekitar 3 kaki (1 meter) per piksel. Pengorbit bulan dari badan antariksa lain juga dapat melatih kamera mereka di kawah.
Bentuk kawah dan debu serta bebatuan yang terlontar diharapkan akan mengungkapkan bagaimana roket diarahkan pada saat tumbukan. Orientasi vertikal akan menghasilkan fitur yang lebih melingkar, sedangkan pola puing-puing asimetris mungkin menunjukkan lebih banyak kegagalan perut. Model menunjukkan bahwa kawah bisa berdiameter sekitar 30 hingga 100 kaki (10 hingga 30 meter) dan kedalaman sekitar 6 hingga 10 kaki (2 hingga 3 meter) .
Jumlah panas yang dihasilkan dari tumbukan juga akan menjadi informasi yang berharga. Jika pengamatan dapat dilakukan dengan cukup cepat, ada kemungkinan instrumen inframerah pengorbit bulan akan dapat mendeteksi material panas berpijar di dalam kawah. Ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah total panas dari tumbukan. Jika pengorbit tidak dapat melihat cukup cepat, gambar resolusi tinggi dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah material yang meleleh di kawah dan bidang puing.
Dengan membandingkan gambar sebelum dan sesudah dari kamera pengorbit dan sensor panas, para ilmuwan akan mencari perubahan halus lainnya di permukaan. Beberapa dari efek ini dapat meluas hingga ratusan kali radius kawah .
Mengapa Ini Penting?
Tabrakan dan pembentukan kawah adalah fenomena yang menyebar di tata surya. Kawah pecah dan pecahan kerak planet, secara bertahap membentuk lapisan atas granular yang longgar yang umum di sebagian besar dunia tanpa udara . Namun, fisika keseluruhan dari proses ini kurang dipahami meskipun umum terjadi.
Mengamati dampak roket yang akan datang dan kawah yang dihasilkan dapat membantu para ilmuwan planet menginterpretasikan data dari percobaan LCROSS 2009 dengan lebih baik dan menghasilkan simulasi dampak yang lebih baik . Dengan sederetan misi yang direncanakan untuk mengunjungi bulan di tahun-tahun mendatang, pengetahuan tentang sifat permukaan bulan – terutama jumlah dan kedalaman es yang terkubur – sangat diminati.
Terlepas dari identitas roket bandel ini, peristiwa tumbukan langka ini akan memberikan wawasan baru yang mungkin terbukti penting bagi keberhasilan misi masa depan ke bulan dan seterusnya.
Paul Hayne adalah asisten profesor ilmu astrofisika dan planet di University of Colorado Boulder. Dia menerima dana dari National Aeronautics and Space Administration.
Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Anda dapat menemukan artikel aslinya di sini.
