Bumi dan Bulan mungkin terlihat sangat berbeda sekarang, tapi keduanya terbentuk dalam kondisi yang mirip di luar angkasa.

Bahkan, sebuah hipotesis utama menyatakan bahwa Bumi purba pernah ditabrak oleh benda seukuran Mars, dan tabrakan raksasa inilah yang memuntahkan material untuk membentuk Bulan.

Tapi berbeda dengan Bumi, Bulan tidak punya tektonik lempeng dan atmosfer yang mampu membentuk ulang permukaannya dan mendaur ulang elemen seperti oksigen selama miliaran tahun.

Akibatnya, Bulan menyimpan catatan kondisi geologis yang membentuknya dan bisa memberi para ilmuwan wawasan tentang dunia tempat kita hidup sekarang.

Batu-batu yang terbentuk selama aktivitas vulkanik awal di Bulan menawarkan jendela ke peristiwa yang terjadi hampir 4 miliar tahun lalu.

Dengan mengungkap kondisi di mana batu Bulan terbentuk, para ilmuwan semakin dekat untuk memahami asal-usul planet kita sendiri.

Dalam sebuah studi yang dipublikasikan Maret 2026 di jurnal Nature Communications, tim fisikawan dan geosaintis kami meneliti ilmenit, sebuah mineral yang terdiri dari besi, titanium, dan oksigen, dalam sebuah batu Bulan yang mengkristal dari magma lunar purba.

Kami menggunakan mikroskop elektron canggih untuk menyelidiki jejak kimia titanium dalam ilmenit ini, dan menemukan bahwa sekitar 15% titaniumnya membawa muatan listrik lebih rendah dari yang diperkirakan.

Implikasi dari Titanium Trivalen

Dalam ilmenit, sebuah atom titanium biasanya kehilangan empat elektron ketika berikatan dengan oksigen, menghasilkan muatan positif 4+, yang dikenal sebagai bilangan oksidasi atom tersebut.

Dari sampel yang kami teliti—sebuah batu yang dikumpulkan selama misi Apollo 17—kami menemukan bahwa beberapa titanium dalam ilmenit sebenarnya memiliki muatan hanya 3+, yang disebut titanium trivalen.

Pengukuran kami terhadap titanium trivalen ini mengonfirmasi apa yang sudah lama diduga oleh para geolog: bahwa beberapa titanium dalam ilmenit lunar ada dalam keadaan bermuatan lebih rendah.

Titanium trivalen hanya muncul ketika jumlah oksigen yang tersedia untuk reaksi kimia rendah. Jadi, kelimpahan titanium trivalen dalam ilmenit bisa memberi tahu kita tentang ketersediaan relatif oksigen di interior Bulan saat batu itu terbentuk, sekitar 3,8 miliar tahun lalu.

Koneksi ke Kimia Awal Bulan

Tim kami sejauh ini baru meneliti satu batu Bulan secara mendalam, tapi dari studi yang sudah dipublikasikan, kami telah mengidentifikasi lebih dari 500 analisis ilmenit lunar yang mungkin mengandung titanium trivalen.

Mempelajari sampel-sampel ini bisa mengungkap detail baru tentang bagaimana kimia Bulan bervariasi di berbagai lokasi dan periode waktu.

Sementara kerja kami menyoroti sebuah koneksi berdasarkan studi sebelumnya, hubungan antara titanium trivalen dalam ilmenit dan ketersediaan oksigen belum dikuantifikasi dengan data eksperimen yang spesifik.

Dengan melakukan eksperimen yang mengeksplorasi koneksi itu, ilmenit bisa mengungkap lebih banyak detail tentang interior Bulan. Kami juga memperkirakan hubungan ini berlaku untuk planet dan asteroid lain yang tidak memiliki banyak oksigen yang tersedia secara kimia, relatif terhadap Bumi.

Apa Langkah Selanjutnya?

Metode-metode ini bisa digunakan untuk mempelajari banyak batu Bulan yang dikumpulkan selama misi Apollo lebih dari 50 tahun lalu, serta sampel-sampel masa depan dari misi Artemis yang akan datang, atau batu-batu yang dikumpulkan dari sisi jauh Bulan, yang dibawa pulang pada 2024 oleh misi Chang’e-6 China.

Salah satu anggota tim kami berencana menggunakan laboratorium eksperimen barunya untuk mengeksplorasi bagaimana ketersediaan oksigen dalam magma memengaruhi kelimpahan titanium trivalen dalam ilmenit. Dengan eksperimen seperti ini yang dibangun dari temuan kami, kami berpotensi bisa menggunakan ilmenit untuk merekonstruksi sejarah magma purba dari Bulan.

Artikel Terkait: Misteri Magnetisme Kuat di Bulan Akhirnya Terpecahkan

Kami percaya studi masa depan terhadap batu-batu Bulan menggunakan metode ilmiah canggih sangat penting untuk mengungkap kondisi kimia yang ada di Bulan purba. Mereka bisa memberikan petunjuk bukan hanya tentang sejarah Bulan sendiri, tetapi juga tentang bab-bab awal masa lalu Bumi—catatan yang sejak itu telah terhapus dari Bumi.

Advik D. Vira, Mahasiswa Pascasarjana Fisika, Georgia Institute of Technology dan Emily First, Asisten Profesor Geologi, Macalester College

Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.