Misteri 60 tahun terpecahkan! Ilmuwan akhirnya mengukur medan listrik Bumi yang telah lama dihipotesiskan

GREENBELT, Maryland — Ini bukan magnetisme, dan bukan pula gravitasi – temui gaya fundamental ketiga yang membentuk atmosfer Bumi. Para ilmuwan akhirnya mengukur medan listrik yang selama ini dihipotesiskan mengelilingi Bumi, yang sebenarnya telah tersembunyi di depan mata selama miliaran tahun.

Fenomena berskala planet ini telah luput dari perhatian para ilmuwan selama lebih dari enam dekade. Kini, berkat misi roket berani yang diluncurkan dari tepi Kutub Utara, kita tidak hanya mengonfirmasi keberadaannya, tetapi juga mengukur kekuatan dan dampaknya pada atmosfer kita.

Itu medan listrik ambipolarseperti yang dikenal di kalangan ilmiah, mungkin terdengar seperti sesuatu dari “Star Trek,” tetapi kekuatan tak kasat mata ini memainkan peran yang sangat nyata dan krusial dalam cara atmosfer planet kita berinteraksi dengan ruang angkasa, yang berpotensi memengaruhi kelayakhunian Bumi dalam jangka panjang. Implikasi dari penemuan ini jauh melampaui dunia kita sendiri, menawarkan wawasan baru tentang atmosfer planet lain dan pencarian kehidupan ekstraterestrial.

Studi yang diterbitkan di Alammerinci temuan misi Endurance milik NASA. Dipimpin oleh Glyn A. Collinson dan timnya, proyek tersebut melibatkan peluncuran roket khusus dari Svalbard, Norwegia – lokasi peluncuran roket paling utara di Bumi. Lokasi terpencil ini sangat penting bagi keberhasilan misi tersebut.

“Svalbard adalah satu-satunya jangkauan roket di dunia tempat Anda dapat terbang menembus angin kutub dan melakukan pengukuran yang kami butuhkan,” jelas Suzie Imber, fisikawan antariksa di Universitas Leicester dan salah satu penulis makalah tersebut, dalam rilis media.

Roket Endurance melesat ke ketinggian 768 kilometer, melintasi wilayah yang dikenal sebagai eksosfer – tepi luar atmosfer Bumi yang tipis. Selama penerbangan 19 menit, instrumen roket mengukur perubahan potensial listrik hanya sebesar 0,55 volt pada rentang ketinggian 322 mil.

“Setengah volt hampir tidak ada apa-apanya — hanya sekuat baterai jam tangan. Namun, itu jumlah yang tepat untuk menjelaskan angin kutub,” kata Collinson, peneliti utama Endurance di Goddard Space Flight Center NASA, dalam sebuah pernyataan.

“Angin kutub” ini merujuk pada aliran partikel misterius yang mengalir dari atmosfer Bumi ke luar angkasa, yang pertama kali terdeteksi oleh satelit pada akhir tahun 1960-an. Meskipun beberapa kehilangan atmosfer diperkirakan terjadi karena radiasi matahari yang intens, angin kutub membingungkan para ilmuwan karena mengandung partikel dingin yang bergerak dengan kecepatan supersonik, tanpa sumber panas yang jelas untuk menjelaskan kecepatannya.

Penemuan medan ambipolar memecahkan misteri yang sudah lama ada ini. Meskipun lemah, medan listrik ini memberikan pengaruh yang cukup besar pada partikel atmosfer. Untuk ion hidrogen, jenis yang paling umum dalam angin kutub, gaya luar dari medan ini 10,6 kali lebih kuat daripada gravitasi.

“Itu lebih dari cukup untuk melawan gravitasi — faktanya, itu cukup untuk meluncurkan mereka ke luar angkasa dengan kecepatan supersonik,” jelas Alex Glocer, seorang ilmuwan proyek Endurance dan salah satu penulis studi.

Efek medan ini tidak hanya terbatas pada hidrogen. Ion oksigen pada ketinggian yang sama secara efektif memiliki berat setengahnya saat terbenam di medan ini. Secara keseluruhan, medan ambipolar meningkatkan “ketinggian skala” ionosfer – lapisan atmosfer atas – hingga 271%. Ini berarti ionosfer tetap lebih padat pada ketinggian yang lebih tinggi daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Collinson menyamakan efek ini dengan “ban berjalan yang mengangkat atmosfer ke luar angkasa.” Analogi ini menggambarkan dengan jelas bagaimana medan ambipolar terus-menerus membentuk atmosfer kita, yang berpotensi memengaruhi evolusi jangka panjangnya.

“Setiap planet yang memiliki atmosfer seharusnya memiliki medan ambipolar,” Collinson menjelaskan.

Wawasan ini membuka jalan baru untuk memahami atmosfer planet lain, termasuk Venus dan Mars, dan dapat memainkan peran penting dalam menilai potensi kelayakhunian eksoplanet.

Saat kita bergulat dengan tantangan perubahan iklim dan pelestarian lingkungan di Bumi yang terus berlanjut, memahami kekuatan fundamental yang membentuk atmosfer kita menjadi semakin penting. Penemuan medan ambipolar menambah dimensi baru pada pemahaman kita tentang keseimbangan Bumi yang rapuh dan tempatnya di kosmos.

Dalam jalinan besar ilmu planet, misi Endurance telah menjalin benang penting, menghubungkan prediksi teoritis dengan realitas yang dapat diamati. Saat kita terus menjelajahi misteri dunia kita sendiri dan dunia lain, pengetahuan baru tentang medan listrik tersembunyi Bumi ini niscaya akan memicu pertanyaan baru, mendorong penelitian lebih lanjut, dan bahkan mungkin membentuk kembali pemahaman kita tentang apa yang membuat sebuah planet benar-benar layak huni.