Sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, sebuah objek langit seukuran planet Mars bernama Theia menabrak Bumi hingga melemparkan pecahannya ke seluruh penjuru langit, dan menaikkan temperatur Bumi hingga ribuan derajat.
Setelah 500 juta tahun setelah peristiwa tersebut, sistem tata surya berada dalam suatu periode yang disebut dengan periode pemboman besar, di mana berbagai asteroid terus menerus membombardir planet-planet yang ada di dalam sistem tata surya. Dalam serangan besar ini, temperatur Bumi menjadi semakin panas hingga menyebabkan permukaannya meleleh.
Sementara itu, matahari, walaupun saat itu lebih redup dan memiliki temperatur yang lebih rendah dari sekarang, mengalami masa-masa awal pembentukan yang sangat keras, serangan benda-benda langit yang bertubi-tubi,menghasilkan lidah api yang sangat kuat dan angin surya yang liar. Dalam kondisi seperti itu, suatu keajaiban terjadi pada planet Bumi, dimana lapisan atmosfer pada planet kita mampu untuk terus berkembang hingga membentuk kondisi yang layak huni.
Peristiwa tabrakan Thea secara parsial juga ikut berkontribusi atas berkembangnya kondisi layak huni di Bumi. Pecahan-pecahan bagian Bumi akibat peristiwa itu membentuk Bulan, satelit Bumi. Dan hasil penelitian terbaru yang telah dipublikasikan dalam Science Advances menunjukkan bahwa medan magnet bulan ikut melindungi Bumi dari radiasi kuat matahari.
Fisikawan dan juga kepala ilmuwan NASA, yang penulis utama dalam penelitian ini, Jim Green mengatakan bahwa bulan sepertinya menciptakan sebuah penahan yang melindungi Bumi dari serangan angin surya, dan berkontribusi dalam mempertahankan kondisi atmosfer Bumi selama ini.
Mungkin selama ini kita mengira bahwa Bulan hanyalah seonggok batuan yang mengorbit planet kita. Yang tidak kita ketahui selama ini adalah ternyata dahulu bulan memiliki medan magnet, yang walaupun kini tidak terlalu besar tetapi cukup berkontribusi dalam pembentukan kehidupan di Bumi.
Dan ketika kita mengirim astronot ke Bulan pada tahun 1960-an dan 1970-an, berdasarkan analisis sampel batuan bulan yang dibawa ke Bumi, menunjukkan adanya medan magnet di dalamnya, membuktikan bahwa bulan pernah memiliki medan magnet yang mirip dengan planet Bumi.
Medan magnet terbentuk dari dinamo, yaitu aliran logam cair di inti planet yang merubah energi kinetik menjadi energi magnetik. Putaran medan magnet terus bergerak mengelilingi bagian luar planet. Medan magnet ini juga yang menyebabkan jarum kompas selalu menunjuk ke arah utara.
Ketika pertama kali terbentuk, dari beberapa bukti yang ditemukan menunjukkan bahwa temperatur Bulan cukup hangat untuk membentuk aliran logam cair pada intinya. Para ilmuwan meyakini bahwa Bulan mampu mempertahankan medan magnetnya hingga sekitar 1 sampai 2,5 milyar tahun yang lalu, hingga mencapai titik dimana logam cair pada intinya membeku.
“Seperti ketika kita memanggang kue: anda mengeluarkannya dari oven, dan terus mendingin,” kata Green. “Semakin besar massanya, semakin panjang pula waktu yang dibutuhkan untuk mendingin.”
Hubungan antara Bumi dan Bulan pada masa-masa awal pembentukan keduanya sangatlah dekat dari yang ada sekarang. Sekitar 4 milyar tahun yang lalu, Bulan hanya berjarak 130.000 kilometer dari Bumi (80.000 mil), sekitar sepertiga dari jarak Bumi-Bulan saat ini, yaitu 384.000 kilometer (238.900 mil). Pada saat itu Bumi juga berputar lebih cepat: Satu hari Bumi hanya sekitar 5 jam saja. Dan ketika kecepatan rotasi Bumi semakin melambat, Bulan semakin menjauh dari Bumi dengan kecepatan sekitar 3,82 centimeter (1,5 inchi) per tahun, dan proses ini masih terus berlangsung hingga kini.
Green dan timnya ingin mengetahui bagaimana medan magnet Bulan dapat berinteraksi dengan Bumi dengan kondisi pada awal pembentukannya. Mereka merancang sebuah model komputer untuk menstimulasinya.
Mereka menemukan bahwa medan magnet dari Bumi dan Bulan pada saat itu saling terhubung melalui kutub-kutubnya. Kombinasi medan magnet keduanya, pada saat itu, dapat melindungi Bumi dari kerusakan atmosfer akibat serangan angin surya.
Bumi dan Bulan, dan medan magnet keduanya yang saling terhubung. (NASA)
Dan menariknya, keduanya juga saling bertukar atmosfer. Hasil penelitian terbaru menemukan bukti bahwa Bulan pernah memiliki atmosfer sekitar 3,5 hingga 4 miliar tahun yang lalu. Tetapi deposit nitrogen yang ditemukan pada regolith (material permukaan bulan) cukup membingungkan pada ilmuwan, karena kemungkinan bulan berasal dari Bulan.
Dari hasil simulasi komputer, para peneliti menemukan bahwa Bumi dan Bulan pernah melakukan pertukaran gas-gas antara atmosfer keduanya, mungkin ini yang menjadi jawaban dari teka-teki deposit nitrogen di permukaan Bulan.
Simulasi komputer ini juga mengindikasikan adanya dua medan magnet yang saling berhubungan sekitar 3,5 milyar tahun yang lalu. Dan penemuan ini juga selaras dengan masa ketika Bulan masih memiliki atmosfer dan kekuatan medan magnetnya, diketahui berada pada puncaknya sekitar 4 milyar tahun yang lalu.
Tim peneliti berharap bahwa sampel terbaru yang didapatkan dari misi ke bulan di masa mendatang dapat memberikan lebih banyak informasi. Para ilmuwan tertarik pada area bayang-bayang permanen bulan di wilayah kutubnya. Kemungkinan di sana masih bisa ditemukan deposit oksigen dan nitrogen yang berasal dari atmosfer Bumi.
Penemuan ini cukup menarik karena menunjukkan bahwa kondisi layak huni planet Bumi tidak hanya ditentukan dari komposisi planet yang berbatu atau berdasarkan jarak tertentu dari bintangnya (tidak terlalu panas, tidak terlalu dingin). Dan hasil penelitian terbaru lainnya menunjukkan bahwa kehadiran sebuah planet gas raksasa dalam sebuah sistem mungkin dapat berpengaruh pula, karena pengaruh gravitasi dari kedua planet berpotensi melindungi salah satu planet dari serangan objek-objek berbahaya dari luar sistem (seperti Jupiter melindungi Bumi dari serangan asteroid di luar sistem tata surya).
Menyelidiki karakteristik-karakteristik apa saja yang dimiliki Bumi dan sistem tata surya yang memiliki peranan penting dalam pembentukan kehidupan di Bumi akan membantu kita dalam mencari keberadaan planet-planet lainnya di luar tata surya yang berpotensi layak huni.
Demikian juga dengan mempelajari tentang bulan itu sendiri. Astronom dan deputy chief NASA, David Draper mengatakan bahwa dengan memahami bagaimana medan magnet bulan terbentuk dapat membantu kita dalam memahami tidak hanya kondisi awal terbentuknya atmosfer Bumi, tetapi juga bagaimana bagian interior bulan berevolusi seiring berjalannya waktu.
