Aurora yang bercahaya lembut dalam gelombang yang bisa dilihat oleh mata manusia berhasil ditangkap di Mars untuk pertama kalinya – dan cuma robot yang bisa melihatnya langsung.

Pada 18 Maret 2024, saat langit malam di atas Kawah Jezero berubah menjadi hijau samar yang bercahaya, rover Perseverance sudah siap siaga. Apa yang direkamnya membuka cara baru untuk mempelajari Mars. Meskipun Mars diketahui punya berbagai jenis aurora, semua yang pernah kita lihat sebelumnya berada dalam warna ultraviolet yang tidak terlihat.

“Aurora adalah wujud terlihat dari bagaimana Matahari memengaruhi planet. Konfirmasi bahwa aurora terlihat ada di Mars membuka cara-cara baru, semoga lebih sederhana dan murah, untuk mempelajari proses-proses ini,” jelas fisikawan Elise Wright Knutsen dari University of Oslo kepada ScienceAlert.

“Sejauh ini kami baru melaporkan deteksi pertama kami tentang emisi hijau ini, tapi pengamatan aurora bisa memberi tahu kita banyak tentang bagaimana partikel Matahari berinteraksi dengan magnetosfer dan atmosfer atas Mars.”

Setiap planet di Tata Surya punya jenis auroranya sendiri, tapi aurora di Mars ini benar-benar menarik. Aurora adalah hasil interaksi energetik antara partikel luar planet dan planet (biasanya atmosfer, tapi tidak selalu), yang dimediasi oleh medan magnet.

Partikel (biasanya dari Matahari, tapi tidak selalu) dipandu oleh medan menuju planet (biasanya kutub, tapi tidak selalu) di mana mereka bertabrakan dengan materi lain, melepaskan elektron dan menciptakan cahaya dalam gelombang yang bergantung pada kondisinya.

Atmosfer Mars sangat tipis, kira-kira hanya 2 persen dari kerapatan atmosfer Bumi. Selain itu, planet merah ini punya medan magnet yang sangat lemah dan tidak merata, hanya ada di area-area lokal tertentu, di mana mineral yang termagnetisasi di kerak melestarikan sisa-sisa medan magnet yang pernah dimiliki Mars. Jauh berbeda dengan gelembung magnetosfer yang melindungi Bumi.

Meskipun begitu, area-area lokal medan magnet ini cukup untuk aktivitas aurora. Ketika angin Matahari bertiup ke arah yang tepat, atmosfer di dekat area magnetis ini bercahaya dalam gelombang ultraviolet. Dengan mempelajari aurora UV ini, Knutsen dan rekan-rekannya menyadari ada lebih banyak aktivitas di atmosfer Mars daripada yang bisa kita lihat.

“Kami sudah mengamati aurora di Mars selama 20 tahun, tapi semuanya dalam gelombang ultraviolet. Tergantung pada tingkat energi mana elektron bertransisi kembali, kita mendapatkan emisi aurora dengan gelombang/warna yang berbeda,” jelas Knutsen.

“Ketika kita melihat gelombang spesifik, kita bisa menggunakan mekanika kuantum untuk mencari tahu apakah transisi tersebut berbagi keadaan atas dengan transisi lain. Jika ya, maka kita tahu aurora pada gelombang lain juga seharusnya ada, meskipun kita tidak mengamatinya secara langsung. Jadi, pengamatan emisi UV spesifik (pada 297 nanometer) dari transisi oksigen atomik membuat kami percaya bahwa emisi cahaya hijau juga seharusnya ada.”

Terinspirasi oleh temuan mereka, Knutsen dan rekan-rekannya mulai mencari cahaya tersebut. Tapi ini bukan perkara mudah. Sebagian besar instrumen cahaya tampak di Mars dirancang untuk pengamatan siang hari, bukan untuk mencari cahaya samar di langit malam.

Selain itu, aurora di Mars jauh lebih redup daripada di Bumi. Waktu terbaik untuk mencoba menangkapnya adalah tepat setelah ledakan Matahari yang sangat energetik, seperti coronal mass ejection. Ini berarti kamu harus siap bertindak cepat. Satelit Mars tidak dirancang untuk spontanitas seperti itu.

Namun, untuk coronal mass ejection 15 Maret 2024, semua komponennya pas. Perseverance punya instrumen yang mampu mendeteksi cahaya yang dicari para peneliti – dan tim ilmuwan yang siap dan bersedia untuk beralih demi mendapatkan pengamatan yang dibutuhkan.

Jadi, beberapa hari setelah letusan besar yang melepaskan miliaran ton partikel bermuatan dari Matahari, para peneliti merekam apa yang mereka cari: cahaya berlebih di langit malam Mars pada gelombang 557,7 nanometer – cahaya tampak dari oksigen terionisasi.

Karena ini Mars, pemandangannya tidak seperti yang kita lihat di Bumi.

“Aurora hijau di Mars punya warna yang persis sama dengan aurora hijau di Bumi, tapi tetap terlihat sangat berbeda,” kata Knutsen. “Kita terbiasa melihat pita yang sangat terstruktur dengan bentuk yang jelas. Aurora hijau di Mars justru lebih kurang seragam. Seluruh langit bercahaya hijau, ke segala arah, tidak peduli apakah kamu berdiri di khatulistiwa atau lebih dekat ke kutub.”

Meskipun, tambahnya, kita mungkin tidak bisa melihatnya dengan mata telanjang meskipun kita berada di Mars, karena mata manusia tidak bisa membedakan warna dengan baik dalam cahaya redup. Akan menarik untuk mengetahui apa yang dialami penjelajah Mars pertama, ketika mereka akhirnya sampai di sana.

Deteksi ini adalah percobaan keempat tim untuk menangkap fenomena tersebut menggunakan Perseverance, jadi sepertinya ada faktor lain yang berperan dalam apakah bersin Matahari menghasilkan aurora yang terlihat di Mars atau tidak. Tim berencana mencoba menangkap lebih banyak lagi untuk mencari tahu bagaimana aurora terjadi di Mars, dan melihat pola apa yang mungkin muncul.

“Saya sangat antusias dengan penelitian lanjutan yang terbuka dengan penemuan ini, saya sangat tertarik untuk mencari tahu jenis badai matahari apa yang menyebabkan aurora ini dan sebagainya,” kata Knutsen. “Tapi juga, rasanya super menyenangkan membayangkan planet merah bercahaya hijau!”

Penelitian ini telah diterbitkan di Science Advances.