Selama puluhan tahun, gambaran kita tentang Mars adalah dunia gurun yang mati.

Medan magnetnya cuma ada di sebagian kecil wilayah. Danau-danau dan sungai-sungainya sudah lama mengering. Aktivitas vulkanik di permukaannya juga sudah mereda sejak dulu kala. Ditambah lagi, keraknya adalah satu cangkang utuh yang nggak terpecah—beda banget sama sistem lempeng tektonik Bumi yang selalu bergerak.

Para ilmuwan selama ini menafsirkan cangkang ini sebagai “tutup yang stagnan,” meyakini bahwa aktivitas magmatik di bagian dalamnya mungkin cukup sederhana dan terlokalisir—jauh berbeda dari jaringan pipa magma Bumi yang luas dan sudah berumur panjang.

Tapi sekarang, gemuruh seismik yang terekam jauh di dalam perut Mars memberi petunjuk sebaliknya.

“Selama ini, kerak yang kaya silika dan kompleks dianggap memerlukan lempeng tektonik dan diferensiasi magmatik yang didorong oleh subduksi,” kata seismolog dari University of Bristol, Tobermory Mackay-Champion, yang berada di University of Oxford selama studi berlangsung, kepada ScienceAlert.

“Studi kami justru menunjukkan bahwa Mars bisa membangun kerak yang kompleks melalui sistem magmatik trans-krustal yang bertahan lama, tempat magma dari mantel disimpan, terdiferensiasi, tercampur, dan berasimilasi di dalam kerak.

“Ini berarti daur ulang lempeng bukanlah satu-satunya cara untuk menghasilkan kerak yang berevolusi di planet-planet berbatu yang panas.”

Perbedaan antara Bumi dan Mars sudah lama dipakai untuk mempertanyakan perbedaan antara dunia yang layak huni dan yang tidak.

Kerak planet dari kedua dunia ini memainkan peran yang cukup besar dalam analisis tersebut.

Bumi punya lempeng tektonik yang bergerak, yang kemudian menghasilkan vulkanisme dan benua yang kompleks. Mars tidak punya lempeng tektonik; oleh karena itu, vulkanismenya seharusnya relatif sederhana.

Tapi kemudian, wahana InSight milik NASA dikirim ke Mars untuk duduk di permukaannya dan memantau bagian dalamnya untuk mencari tanda-tanda aktivitas. Para ilmuwan awalnya nggak yakin tingkat aktivitas seperti apa yang mungkin terekam, tapi stasiun pemantau seismik itu mengungkap sebuah planet yang secara mengejutkan masih hidup.

Hanya dalam waktu empat tahun lebih, wahana ini mencatat 1.319 gempa.

“Lingkungan yang layak huni mungkin bisa dicapai di lebih banyak tatanan planet daripada yang pernah kita duga.”

Ini dia inti soal gempa. Gelombang seismik berubah bentuk berdasarkan komposisi material yang mereka lewati. Artinya, gelombang ini bisa digunakan untuk melakukan sesuatu seperti USG seukuran planet untuk mencari tahu apa yang ada di dalamnya.

Dan Mackay-Champion beserta rekan-rekannya langsung penasaran saat ada sesuatu di gambar itu yang nggak cocok.

“Kami melihat bahwa kecepatan gelombang seismik di kerak bawah Mars jauh lebih tinggi dari yang diharapkan untuk struktur kerak yang sederhana,” jelasnya.

“Ketidakcocokan itu menunjukkan bahwa kerak bawah punya komposisi yang tidak biasa dan layak untuk diselidiki lebih detail.”

Studi sebelumnya telah mengidentifikasi batas ini, tapi asal-usulnya masih belum jelas. Mackay-Champion dan tim melontarkan pertanyaan: Bagaimana kalau itu menandai titik di mana dua lapisan batuan yang berbeda bertemu?

Skenarionya mudah dibayangkan. Di dalam reservoir magma bawah tanah yang besar, mineral yang lebih berat tenggelam ke dasar, sementara mineral yang lebih ringan naik ke atas.

Lama-kelamaan, kristal yang lebih padat menumpuk di bagian bawah, sementara sisa lelehan lainnya menjadi semakin kaya akan silika.

Dengan menggunakan pemodelan termodinamika dan perangkat statistik, para peneliti menguji bagaimana perambatan seismik akan terjadi pada ratusan kombinasi lapisan batuan yang berbeda.

Satu-satunya skenario yang secara konsisten cocok dengan data adalah adanya lapisan bawah yang tebal dari batuan ultramafik—kaya akan zat besi dan magnesium tapi rendah silika—dan lapisan atas dari batuan mafik yang punya kandungan silika lebih tinggi.

Dan itu mengarah pada sistem pipa magma bawah tanah yang ternyata tebal secara mengejutkan.

“Menjelaskan adanya zona ultramafik setebal kira-kira 14 kilometer [8,7 mil] di dasar kerak memerlukan sistem magmatik yang jauh lebih besar dari yang kami duga sebelumnya,” kata Mackay-Champion.

Salah satu keterbatasan terbesar dari InSight adalah wahana ini nggak bisa berpindah. Begitu tiba di posisinya di Elysium Planitia di Mars, di situlah dia tinggal. Faktanya, wahana itu masih ada di sana sampai sekarang, nggak aktif dan putus komunikasi sejak pensiun di tahun 2022.

Ini berarti para peneliti hanya bisa membatasi pengamatan langsung pada kerak di bawah lokasi pendaratan. Tapi mereka percaya bahwa proses geologis ini sepertinya nggak unik di satu tempat itu saja.

Sebuah batas seismik serupa sebelumnya telah teridentifikasi ribuan kilometer dari lokasi wahana InSight. Selain itu, bukti mineral dari sekitar planet memberikan dukungan lebih lanjut untuk aktivitas magmatik yang berevolusi.

“Kalau digabungkan, observasi-observasi ini menunjukkan bahwa proses diferensiasi kerak yang teridentifikasi di bawah InSight kemungkinan beroperasi di banyak wilayah di Mars,” kata Mackay-Champion.

Gagasan tentang aktivitas magmatik yang tersebar luas di Mars juga bisa mengubah cara kita berpikir tentang kelayakhunian di dunia lain.

Sistem tektonik Bumi dianggap sebagai salah satu bahan utama dalam menciptakan dan mempertahankan kondisi yang dibutuhkan untuk kehidupan. Jika Mars ternyata bisa membangun kerak kompleks melalui proses geologis yang berbeda, asumsi itu mungkin perlu ditinjau ulang.

“Studi kami menunjukkan bahwa proses-proses kunci yang terkait dengan kelayakhunian—termasuk diferensiasi kerak, magmatisme yang bertahan lama, siklus volatil, transfer panas yang berkelanjutan, dan terciptanya lingkungan yang beragam secara kimia—dapat terjadi tanpa lempeng tektonik seperti Bumi,” jelas Mackay-Champion.

“Itu memperluas jenis-jenis planet yang bisa mempertahankan lingkungan layak huni, termasuk yang sebelumnya diabaikan karena ukurannya atau karena kurangnya aktivitas tektonik.”

Ini bukan berarti Mars layak huni atau bahkan dulunya layak huni. Tapi ini memang menunjukkan bahwa jenis-jenis proses geologis yang terkait dengan dunia layak huni mungkin lebih umum dari yang pernah kita kira.

“Lingkungan yang layak huni mungkin bisa dicapai di lebih banyak tatanan planet daripada yang pernah kita asumsikan,” kata Mackay-Champion.

Meskipun belum ada bukti yang terkonfirmasi tentang vulkanisme yang sedang berlangsung di permukaan Mars saat ini, planet ini mungkin masih menyimpan kejutan. Observasi InSight pada bagian dalam Mars menunjukkan kemungkinan adanya plume mantel yang naik ke atas di bawah Elysium Planitia.

Yang lebih baru lagi, observasi gravitasi menunjukkan plume serupa mungkin aktif di bawah wilayah Tharsis.

Hasil baru ini menunjukkan bahwa, jauh dari sekadar planet mati, Mars mungkin punya sejarah aktivitas yang dahsyat, berjalan lebih dalam dan lebih lama dari yang pernah kita bayangkan.

Terkait: Perseverance Temukan Senyawa Organik Kompleks di Batuan Mars yang Aneh

“Perubahan terbesarnya adalah Mars tidak lagi terlihat seperti planet yang terbentuk terutama oleh vulkanisme basal yang sederhana dan pendinginan tutup-stagnan,” ujar Mackay-Champion.

“Bagian yang paling menarik adalah ini menawarkan mekanisme universal untuk membangun kerak yang berevolusi di planet-planet berbatu panas tanpa lempeng tektonik, serta memperluas jenis planet yang bisa mempertahankan lingkungan layak huni.

“Dalam hal itu, Mars menjadi contoh dari proses planet yang jauh lebih universal.”

Penelitian ini telah dipublikasikan di Nature Astronomy.