Sebuah penelitian menunjukkan bahwa pemecahan molekul air yang terperangkap di batuan Mars kuno kemungkinan menghasilkan cukup energi kimia yang dapat menopang kehidupan mikroorganisme selama ratusan juta tahun di bawah permukaan Planet Merah.
Sebuah studi menunjukkan bukti bahwa Mars kuno mungkin memiliki cukup banyak pasokan energi kimia bagi mikroba untuk berkembang biak di bawah permukaan tanahnya.
“Kami telah menunjukkan, berdasarkan perhitungan fisika dan kimia dasar, bahwa permukaan bawah Mars kuno kemungkinan memiliki cukup hidrogen terlarut untuk tenaga biosfer di bawah permukaan planet” kata Jesse Tarnas, di Brown University dan penulis utama dari sebuah penelitian yang diterbitkan di Earth and Planetary Science Letters. “Kondisi di zona layak huni ini akan mirip dengan sebuah tempat di Bumi di mana kehidupan berada di bawah tanah.”
Bumi adalah rumah bagi apa yang dikenal sebagai ekosistem mikroba litotrof di bawah permukaan. Meski kekurangan energi dari sinar matahari, mikroba bawah tanah ini sering mendapatkan energinya dengan mengupas elektron dari molekul di lingkungan sekitarnya. Molekul hidrogen terlarut adalah donor elektron yang besar dan dikenal sebagai bahan bakar lumpur di Bumi.
Studi baru ini menunjukkan bahwa radiolisis, suatu proses di mana radiasi memecah molekul-molekul air menjadi bagian-bagian penyusunnya yaitu hidrogen dan oksigen, akan menciptakan banyak hidrogen di bawah permukaan Mars kuno. Para peneliti memperkirakan bahwa konsentrasi hidrogen dalam kerak sekitar 4 miliar tahun yang lalu akan berada di kisaran konsentrasi yang dapat menopang kehidupan mikroba yang berlimpah di Bumi saat ini.
Temuan ini tidak berarti bahwa kehidupan dipastikan ada di Mars kuno, tetapi mereka benar-benar menunjukkan bahwa jika kehidupan memang dimulai, bagian di bawah permukaan Mars memiliki bahan utama untuk mendukungnya selama ratusan juta tahun. Pekerjaan ini juga memiliki implikasi untuk eksplorasi Mars di masa depan, menunjukkan bahwa daerah di mana permukaan bawah Mars kuno yang telah terekspos mungkin menjadi tempat yang baik untuk mencari bukti kehidupan di masa lalu.
Menuju bawah tanah
Sejak penemuan dekade lalu dari saluran sungai kuno dan danau di Mars, para ilmuwan telah tergoda oleh kemungkinan bahwa Planet Merah mungkin pernah menjadi tuan rumah bagi sebuah kehidupan. Meski sementara, bukti aktivitas air di masa lalu tidak dapat dipungkiri, tidak jelas berapa banyak air yang mengalir dalam sejarah Mars. Model iklim mutakhir untuk Mars awal menghasilkan suhu yang jarang mencapai puncak di atas titik beku, yang menandakan bahwa periode ‘basah’ awal planet ini mungkin hanya peristiwa sesaat. Bukanlah skenario terbaik untuk mempertahankan kehidupan di permukaan dalam jangka panjang, dan beberapa ilmuwan berpikir bahwa bagian bawah permukaan bisa menjadi taruhan yang paling baik untuk kehidupan Mars di masa lalu.
“Pertanyaannya kemudian menjadi: Apa sifat dari kehidupan bawah permukaan itu, jika ada, dan di mana ia mendapatkan energinya?” Kata Jack Mustard, seorang profesor dari Brown University, dan seorang rekan penulis studi. “Kami tahu bahwa radiolisis membantu menyediakan energi untuk mikroba bawah tanah di Bumi, jadi apa yang dilakukan Jesse di sini adalah mengejar kisah radiolisis di Mars.”
Para peneliti telah mengetahui data-data dari spektrometer sinar gamma yang diperoleh pesawat antariksa Mars NASA, Odyssey, yang memetakan kelimpahan unsur-unsur radioaktif thorium dan potasium di kerak Mars. Berdasarkan kelimpahan tersebut, mereka dapat menyimpulkan kelimpahan unsur radioaktif ketiga, uranium. Pembusukan ketiga unsur ini dapat menghasilkan radiasi yang mendorong pemecahan radiolitik air. Dan karena unsur-unsur membusuk dengan laju konstan, para peneliti bisa menggunakan kelimpahan modern untuk menghitung kelimpahan 4 miliar tahun yang lalu. Sehingga para peneliti berpikir bahwa fluks radiasi yang terjadi yang akan menyebabkan terjadinya radiolisis.
Langkah selanjutnya adalah memperkirakan berapa banyak air yang tersedia untuk radiasi tersebut. Bukti geologis menunjukkan akan ada banyak air tanah yang menggelembung di bebatuan berpori dari kerak Mars kuno. Para peneliti menggunakan pengukuran kepadatan kerak Mars untuk memperkirakan berapa banyak ruang berpori akan tersedia untuk terisi oleh air.
Akhirnya, tim menggunakan model panas bumi dan iklim untuk menentukan di mana tempat yang paling cocok untuk peluang kehidupan. Tidak terlalu dingin sehingga semua airnya membeku, tetapi juga tidak bisa terlalu matang oleh panas dari inti cairan planet.
Menggabungkan analisis tersebut, para peneliti menyimpulkan bahwa Mars kemungkinan memiliki zona habitat bawah permukaan planet dengan ketebalan beberapa kilometer. Di zona itu, produksi hidrogen melalui radiolisis akan menghasilkan energi kimia yang lebih dari cukup untuk mendukung kehidupan mikroba, berdasarkan apa yang telah diketahui tentang komunitas semacam itu yang ada di Bumi. Dan zona itu akan bertahan selama ratusan juta tahun, para peneliti menyimpulkan.
Penemuan ini bahkan bertahan ketika para peneliti memodelkan berbagai skenario iklim yang berbeda – beberapa di sisi yang lebih hangat, yang lain di sisi yang lebih dingin. Yang menarik, Tarnas mengatakan, jumlah hidrogen di bawah permukaan yang tersedia untuk energi sebenarnya naik di bawah skenario iklim yang sangat dingin. Itu karena lapisan es yang lebih tebal di atas zona layak huni berfungsi sebagai penutup yang membantu mencegah hidrogen lolos dari bawah permukaan.
“Orang-orang memiliki konsepsi bahwa iklim Mars awal yang dingin, buruk untuk kehidupan, tetapi yang kami tunjukkan adalah bahwa sebenarnya ada lebih banyak energi kimia untuk kehidupan di bawah tanah dalam iklim dingin,” kata Tarnas. “Itu sesuatu yang kita pikir bisa mengubah persepsi orang tentang hubungan antara iklim dan kehidupan masa lalu di Mars.”
Implikasi eksplorasi
Tarnas dan Mustard mengatakan temuan itu bisa berguna dalam memikirkan di mana mengirim pesawat ruang angkasa dalam mencari tanda-tanda kehidupan Mars di masa lalu.
“Salah satu pilihan paling menarik untuk eksplorasi adalah melihat blok megabreccia – bongkahan batu yang digali dari bawah tanah melalui dampak meteorit,” kata Tarnas. “Banyak dari mereka akan muncul dari kedalaman zona layak huni ini, dan sekarang mereka hanya terdiam, seringkali relatif tidak berubah, di permukaan.”
Mustard, yang telah aktif dalam proses pemilihan lokasi pendaratan untuk rover Mars 2020 NASA, mengatakan bahwa jenis blok megabreccia ini terdapat di setidaknya dua situs yang sedang dipertimbangkan NASA: Northeast Syrtis Major dan Midway.
“Misi penjelajah 2020 adalah mencari tanda-tanda kehidupan lampau,” kata Mustard. “Area di mana Anda mungkin memiliki sisa-sisa zona layak huni bawah tanah ini – yang mungkin merupakan zona layak huni terbesar di planet ini – tampak seperti tempat yang baik untuk ditargetkan.”
