Seorang fisikawan, ahli kimia, dan ahli matematika masuk ke sebuah bar. Kedengarannya seperti awal dari sebuah lelucon yang buruk, namun dalam kasus saya, ini adalah awal dari sebuah ide yang dapat mengubah cara berpikir para ilmuwan tentang sejarah Bulan.
Kami bertiga tertarik pada Bulan tetapi dari sudut pandang yang berbeda: Sebagai ahli geofisika, saya memikirkan bagian dalamnya; Thorsten Kleine mempelajari kimianya; dan Alessandro Morbidelli ingin mengetahui apa yang dapat diketahui dari pembentukan Bulan kepada kita tentang bagaimana planet-planet terbentuk 4,5 miliar tahun yang lalu.
Saat kami berkumpul untuk mendiskusikan usia Bulan sebenarnya, memiliki berbagai perspektif tersebut ternyata sangatlah penting.
Bagaimana Bulan terbentuk?
Pada sebuah konferensi di Hawaii pada akhir tahun 1980-an, sekelompok ilmuwan memecahkan masalah bagaimana Bulan terbentuk. Penelitian mereka menunjukkan bahwa sebuah benda seukuran Mars menabrak Bumi awal, membuang material cair ke luar angkasa. Materi bercahaya itu menyatu menjadi benda yang sekarang disebut Bulan.
Kisah ini menjelaskan banyak hal. Pertama, Bulan memiliki sangat sedikit materi yang mudah menguap, seperti air, karena kehidupan mulai cair. Ia hanya memiliki inti besi yang sangat kecil karena sebagian besar terbentuk dari bagian luar bumi yang hanya memiliki sedikit zat besi. Ia memiliki kerak berwarna putih apung yang terbuat dari mineral yang melayang ke permukaan saat lelehan Bulan mengeras.
Bulan yang baru terbentuk dan bersinar pada awalnya sangat dekat dengan Bumi, kira-kira pada jarak yang sama dengan orbit satelit TV. Awal Bulan akan menimbulkan gelombang pasang raksasa di awal Bumi, yang sebagian besar berbentuk cair dan berputar dengan cepat.
Pasang surut ini mengambil energi dari perputaran bumi dan memindahkan sebagian energi ke orbit Bulan, sehingga perlahan-lahan mendorong Bulan menjauh dari Bumi dan memperlambat perputaran Bumi. Gerakan ini berlanjut hingga saat ini — Bulan masih menyusut dari Bumi sekitar 2 inci per tahun.
Ketika Bulan bergerak menjauh, ia melewati titik-titik tertentu dimana orbitnya untuk sementara terganggu. Gangguan orbital ini merupakan komponen penting dalam sejarahnya dan merupakan bagian penting dari hipotesis kami.
Kapan Bulan terbentuk?
Ketika Bulan benar-benar terbentuk dan menjauh dari Bumi, hal ini merupakan persoalan yang pelik.
Berkat para astronot Apollo, para ilmuwan memiliki koleksi batuan Bulan, yang dapat mereka ukur umurnya. Batuan tertua semuanya berumur sekitar 4,35 miliar tahun, yaitu sekitar 200 juta tahun setelah kelahiran tata surya.
Banyak ahli geokimia, seperti rekan saya Thorsten Kleine, menyatakan (bukannya tidak masuk akal) bahwa umur batuan ini sama dengan umur Bulan.
Namun orang-orang seperti Alessandro Morbidelli, yang mempelajari pembentukan planet, tidak terlalu menyukai jawaban ini. Dalam model mereka, planet-planet menyapu sebagian besar materi yang beredar di sekitar tata surya awal jauh sebelum 200 juta tahun berlalu. Dampak raksasa yang membentuk Bulan seperti yang ditunjukkan oleh sampel batuan, tampaknya sangat tidak mungkin terjadi.
Apa yang kami sarankan?
Di sinilah Kleine, Morbidelli, dan saya berperan. Kami menindaklanjuti saran dari penelitian tahun 2016 yang menemukan bahwa Bulan mungkin kadang-kadang mengalami peristiwa pemanasan ekstrem selama perjalanannya yang lambat dari Bumi.
Pemanasan ini terjadi dengan cara yang sama seperti pemanasan yang terjadi pada Bulan Io yang sangat vulkanik di Jupiter. Bentuk tubuh yang lebih kecil terhimpit dan diregangkan oleh pasang surut tubuh yang besar. Dan seperti bola karet yang akan memanas jika Anda cukup menekannya, begitu pula bebatuan di Io dan Bulan.
Semua batuan mengandung sedikit jam internal – unsur radioaktif yang membusuk dan memungkinkan peneliti mengetahui berapa umur batuan tersebut. Tapi inilah kuncinya: Jika Bulan cukup panas, jam di bulan akan kehilangan ingatannya dan akan mulai mencatat waktu hanya setelah Bulan mendingin kembali.
Jadi dalam gambar ini, tumpukan batuan berusia sekitar 4,35 miliar tahun tidak memberi tahu kita kapan Bulan terbentuk, namun hanya menunjukkan kapan Bulan mengalami peristiwa pemanasan pasang surut ini. Artinya, pembentukan Bulan pasti terjadi lebih awal.
Tanggal pembentukan awal memuaskan para fisikawan yang mempelajari pembentukan planet sambil menjelaskan bahwa penanggalan terakhir yang dicatat dari batuan disebabkan oleh pemanasan ulang pasang surut.
Apa selanjutnya?
Seperti yang sering terjadi dalam sains, dua kelompok secara bersamaan mengemukakan gagasan serupa. Kelompok kami berfokus pada peristiwa pemanasan pasang surut yang terjadi ketika Bulan berada cukup jauh dari Bumi, sementara penelitian dari Steve Desch di Arizona State University menunjukkan peristiwa yang terjadi ketika jarak Bulan lebih dekat. Memilah hipotesis mana yang benar akan memerlukan waktu – dan mungkin tidak ada satupun yang benar.
Menguji hipotesis ini memerlukan lebih banyak sampel dari Bulan. Untungnya, misi Chang'e 6 Tiongkok baru saja mengembalikan sampel dari sisi gelap Bulan pada Juni 2024. Jika sampel ini juga menunjukkan banyak batuan, yang semuanya berusia sekitar 4,35 miliar tahun yang lalu, hal tersebut sejalan dengan cerita kita. Jika usianya jauh lebih tua, kita harus memikirkan cerita baru.
Seringkali dalam ilmu bumi dan planet, ahli geokimia dan geofisika mempunyai hipotesis yang berbeda dan kontradiktif. Hal ini terjadi tidak hanya karena bidang-bidang ini menggunakan jenis pengukuran yang berbeda, namun juga karena bahasa ilmiahnya sangat berbeda. Mengatasi hambatan bahasa ini sulit.
Penelitian kami adalah contoh bagaimana – terkadang – menjembatani kesenjangan linguistik dan ilmiah dapat menguntungkan para peneliti di kedua sisi.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh Francis Nimmo di University of California. Baca artikel aslinya di sini.