Ketika permukaan Matahari meledak dengan aktivitas pada Mei 2024, Bumi dihantam oleh badai Matahari terbesar dalam lebih dari dua dekade. Video di bawah—dibuat dari gambar yang direkam oleh Solar Dynamics Observatory milik NASA—memperlihatkan semburan Matahari dahsyat serta lontaran massa korona yang melontarkan partikel-partikel bermuatan ke arah kita. Tentu saja, planet kita bukan satu-satunya yang berada dalam garis tembak.
Sebuah studi yang diterbitkan hari ini dalam jurnal *Nature Communications* menyelidiki dampak gelombang radiasi dan materi matahari ini terhadap Mars. Para peneliti menganalisis data yang dikumpulkan oleh dua pengorbit Badan Antariksa Eropa, Mars Express dan ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), yang telah mempelajari atmosfer Planet Merah selama bertahun-tahun. Mereka menemukan bahwa badai Matahari menyebabkan lapisan bawah ionosfer Mars mengembang secara dramatis, hampir tiga kali lipat dari ukuran biasanya.
Wilayah bintik matahari hiperaktif AR3664 memancarkan semburan kelas X2.9 pada 27 Mei 2024. Lontaran massa korona terlihat jelas dalam video ini sebagai semburan material terang dari sisi kiri Matahari. © SOHO (ESA & NASA), NASA/SDO/AIA, JHelioviewer/D. Müller
“Dampaknya sangat luar biasa,” ujar penulis utama Jacob Parrott, seorang rekan peneliti ESA, dalam pernyataan resmi. “Atmosfer atas Mars dibanjiri elektron. Ini merupakan respons terbesar terhadap badai Matahari yang pernah kami amati di Mars.”
Badai Abad Ini
Badai super Matahari ini berasal dari wilayah bintik Matahari aktif bernama AR3664. Kelompok bintik matahari seperti ini terkenal kerap memproduksi fenomena Matahari eksplosif, seperti semburan Matahari (ledakan foton mendadak) dan lontaran massa korona (erupsi plasma dari korona Matahari).
Pada Mei 2024, AR3664 memproduksi beberapa semburan besar dan serangkaian lontaran massa korona saat menghadap Bumi. Hal ini melontarkan sejumlah besar plasma termagnetisasi berkecepatan tinggi ke arah planet kita. Ketika material bermuatan ini berinteraksi dengan magnetosfer Bumi, ia memicu badai geomagnetik dahsyat, yang mungkin merupakan yang terbesar yang tercatat dalam abad ini menurut NOAA.
Sementara efek cuaca Matahari di Bumi relatif sudah dipahami, dampaknya terhadap planet lain belum. Untungnya, pengorbit Mars milik ESA berada di tempat dan waktu yang tepat saat badai ini terjadi, memberikan kesempatan langka bagi peneliti untuk mempelajari interaksi aliran besar plasma dan radiasi Matahari dengan Planet Merah.
Kesempatan itu hampir hilang ketika badai menyebabkan Mars Express dan TGO mengalami kegagalan sistem. “Badai itu juga menyebabkan galat komputer pada kedua pengorbit—bahaya khas dari cuaca antariksa, karena partikel yang terlibat sangat energetik dan sulit diprediksi,” jelas Parrott. “Untungnya, wahana antariksa dirancang dengan mempertimbangkan hal ini, dibangun dengan komponen tahan radiasi dan sistem khusus untuk mendeteksi dan memperbaiki galat tersebut. Mereka pulih dengan cepat.”
Dinamika Matahari Membentuk Mars
Untuk menyelidiki dampak badai, Parrott dan rekan-rekannya menggunakan teknik yang disebut okultasi radio. Ini mengharuskan dua pengorbit Mars milik ESA bekerja sama. Mars Express memancarkan sinyal radio ke TGO tepat saat ia menghilang di balik cakrawala Planet Merah, yang menyebabkan sinyal dibelokkan oleh lapisan atmosfer sebelum diterima TGO. Hal ini memungkinkan peneliti mengumpulkan informasi tentang setiap lapisan yang berbeda.
Pertama, Mars Express memancarkan sinyal radio ke TGO pada saat persis ia menghilang di balik cakrawala Mars. Parrott dan rekan-rekannya dapat melacak perubahan sinyal saat melewati berbagai lapisan atmosfer Mars, lalu mengonversi perubahan tersebut menjadi pengukuran jumlah partikel bermuatan di ionosfer planet.
Hal ini mengungkapkan pembengkakan dramatis pada ionosfer bawah yang disebabkan oleh hantaman plasma dan sinar-X Matahari. Para peneliti meyakini material ini bertabrakan dengan atom netral di atmosfer atas Mars dan melepaskan elektronnya, sehingga meningkatkan jumlah elektron bebas dan partikel bermuatan. Namun, mereka mencatat bahwa tanpa pengukuran langsung terhadap perubahan spektrum energi semburan Matahari, sulit untuk mengetahui secara pasti berapa banyak elektron tambahan yang tercipta.
Para peneliti menyatakan bahwa temuan mereka telah meningkatkan pemahaman ilmuwan tentang Mars dengan mengungkap bagaimana badai Matahari menyuntikkan energi dan partikel ke dalam atmosfernya. Ini penting karena para ahli mengetahui bahwa planet tersebut telah kehilangan sejumlah besar air dan sebagian besar atmosfernya ke angkasa, dan salah satu pemicu yang paling mungkin adalah gempuran konstan angin Matahari. Pemantauan ionosfer Mars yang terus-menerus dan beresolusi tinggi, khususnya selama periode aktivitas Matahari tinggi, akan memperkuat pemahaman kita secara signifikan tentang atmosfer Planet Merah, demikian ditegaskan penulis studi.