Tanya Ethan: Mengapa langit cerah dan merah di Mars?

Gambar dari bajak Peluang menunjukkan bagian dari "Lembah Maraton", seperti yang terlihat dari bagian utara. Gambar tersebut diambil oleh penjelajah Pancam Mars pada 13 Maret 2015.

Anda dapat belajar banyak tentang dunia dengan mempelajari suasananya. Sebagai contoh, di Bumi, sifat optik cahaya yang melewati atmosfer kita memberi tahu kita tentang komposisi, koefisien pantulan, kepadatan, dan banyak lagi. Jika atmosfer kita jauh lebih tipis dan kurang padat, langit tidak akan terlalu biru, matahari terbenam tidak akan terlalu merah, dan secara keseluruhan kecerahan langit akan berkurang. Di Mars, kepadatan atmosfer adalah 0,7% dari Bumi, sehingga meskipun dengan gravitasi yang lebih kecil atmosfernya sangat tipis dan tipis dibandingkan dengan kita. Jadi mengapa langit Mars tampak begitu cerah dalam gambar yang diterima dari penemu Mars? Ini adalah pertanyaan yang diajukan pembaca kami:

Kami fisikawan tahu bahwa langit memperoleh kecerahan karena sinar matahari berserakan di atmosfer. Kecerahan langit berhubungan langsung dengan massa materi di atmosfer. Tapi apa yang kita lihat dalam gambar yang diperoleh dengan Curiosity, Spirit and Opportunity? Langit yang sangat cerah dan gunung yang sangat buram. Bagaimana Anda bisa menjelaskan ini?

Potret diri Curiosity dari tahun 2015. Bajak ini adalah kargo terberat dari semua kargo yang mendarat di permukaan Mars, dan bahkan beratnya kurang dari satu ton. Namun, kualitas kameranya cukup untuk melihat langit Mars dengan warna yang sama di mana mata manusia akan melihatnya.

Tidak ada keraguan bahwa langit Mars berwarna merah dan cerah, tidak seperti yang diharapkan, hanya mengekstrapolasi dari atmosfer Bumi, mengubahnya menjadi lebih tipis dan lebih tipis. Pertanyaan ini terus-menerus menjadi subjek teori konspirasi, karena apa yang kita lihat di permukaan Mars sangat berbeda dari apa yang kita harapkan di sana. Apa yang bisa menjadi alasannya?



Ciri khas Mars telah berevolusi karena sejarah geologisnya, tetapi warna atmosfer sangat tergantung pada bagaimana, kapan, dan di mana melihatnya. Dapat bervariasi dari kuning-coklat hingga merah dan biru, tergantung pada serangkaian faktor.

Sebelum imajinasi Anda menarik kesimpulan tergesa-gesa bahwa beberapa orang mungkin akan segera mulai mempertimbangkan - misalnya, bahwa semua foto yang dikeluarkan oleh NASA sebenarnya adalah foto yang diedit dari Bumi - izinkan saya menunjukkan kepada Anda gambar Bumi yang belum mengalami modifikasi apa pun. .



Pangkalan Angkatan Udara AS Al-Takadum di Irak, juga dikenal sebagai Pangkalan Udara TQ , selama badai pasir di Bumi

Apakah foto ini mengingatkan Anda pada foto yang Anda lihat tentang Mars? Mungkin, tergantung pada gambar Mars yang muncul di benak Anda - dan Anda mungkin juga berpikir bahwa langit di Mars tidak boleh berwarna kuning, tetapi merah.

Dengan kata lain, Anda lebih suka foto yang serupa:


Badai Pasir di Gurun Tidak Dikenal, Mei 2006

Foto-foto ini sama sekali tidak diambil saat matahari terbenam, tetapi diambil di bawah kondisi yang sangat spesifik di Bumi. Yaitu, mereka dibuat di hadapan sejumlah besar partikel di atmosfer. Jika Anda pernah ke tempat-tempat dengan kandungan kabut asap yang tinggi, polusi udara, atau kebakaran hutan di dekatnya , Anda pasti telah melihat sesuatu yang sebanding dengan seperti apa badai pasir gurun atau atmosfer Mars.

Jika Anda melihat foto Mars yang diambil oleh penemu yang berbeda di tempat yang berbeda, Anda akan melihat bahwa warnanya sangat bervariasi.



Permukaan Mars sangat tidak ramah terhadap bentuk kehidupan yang diketahui. Pegunungan di kejauhan dan langit akan terlihat berbeda tergantung pada kepadatan partikel di atmosfer.

Apa yang menyebabkan ketidakcocokan ini?

Banyak faktor yang berperan di sini. Kamera Mars rover - sedikit berbeda satu sama lain - memang berperan. Tapi ini bukan faktor utama dalam perubahan warna; Ada penjelasan fisik untuk perbedaan lanskap dan langit. Diantaranya adalah:

• Jumlah dan kepadatan debu di atmosfer Mars selama pemotretan;
• Ukuran fisik partikel debu, berubah dalam ruang dan waktu;
• Lokasi matahari di langit relatif terhadap kamera.

Variasi gambar yang kita lihat ketika melihat Mars dapat menunjukkan sifat yang sulit dipahami, tetapi sangat penting dari dunia ini dan suasananya.



Gambar Hubble tentang Mars, terutama yang memiliki awan dan es, menunjukkan warna biru dari bagian dunia ini, menunjukkan ukuran partikel es di atmosfer Mars.

Bagaimana, misalnya, langit Mars terkadang tampak biru? Gambar di atas, diambil dari jauh oleh teleskop Hubble, sesuai dengan apa yang pertama kali dilihat Mars Passfinder di permukaan - langit yang tertutup awan es air yang terdiri dari partikel sangat kecil. Mereka mungkin sepuluh kali lebih kecil dari debu Mars biasa, dan seribu kali lebih kecil dari ketebalan rambut manusia. Partikel-partikel ini, karena kurang dari panjang gelombang cahaya tampak, tampak cerah di bagian biru dunia, tetapi secara praktis tidak terlihat dalam cahaya merah. Dari sini kita belajar pelajaran ilmiah yang penting: partikel es di awan Mars sangat kecil.

Di Bumi, saat matahari terbenam atau matahari terbit, langit di sisi yang berlawanan dengan Matahari, bebas partikel, tampak biru, terlepas dari kenyataan bahwa Matahari dan sekitarnya terlihat merah. Apa yang terjadi di Mars?



Foto sudut lebar matahari terbenam di Mars, diambil oleh Spirit rover pada tahun 2005. Perhatikan warna kebiruan di sebelah Matahari, dan bandingkan dengan warna kemerahan di bagian lain langit.

Langit Mars di dekat Matahari tampak biru, dan langit jauh darinya - merah. Piringan Matahari tampak hampir putih, dengan warna biru muda. Ini tidak terkait dengan awan atau es, tetapi hanya dengan debu Mars yang menembus atmosfer planet. Debu di atmosfer, seperti debu badai pasir di Bumi, menyerap cahaya biru, itulah sebabnya sebagian besar langit berubah menjadi merah. Namun, debu itu menyebarkan sedikit cahaya biru di area sebelah Matahari, karena ukuran partikel debu. Jika Anda melihat matahari terbenam di Mars, seperti yang Curiosity lakukan pada tahun 2015, Anda dapat melihat efek visual yang luar biasa dari matahari terbenam yang biru.


Matahari terbenam, pemandangan dari Kawah Gale; foto diambil dengan Curiosity 15 April 2015

Mars tidak melihat sama sekali apa yang kita harapkan sebelum kita sampai di sana, karena penuh debu - tidak hanya di permukaan planet merah, tetapi di seluruh atmosfer. Tentu saja, kadang-kadang badai pasir terjadi di Mars, semakin meningkatkan efek ini, dan kadang-kadang kepadatan dan jumlah debu bertambah atau berkurang, dan ini mempengaruhi gambar. Tapi ini bukan hanya atmosfer transparan yang akrab bagi Bumi; debu tergantung di dalamnya, karena benda yang jauh tidak terlihat. Partikel-partikel debu di Mars besar, mereka terutama menyerap cahaya biru, yang berarti bahwa cahaya yang dipantulkan dari partikel-partikel tersebut terutama akan berwarna merah. Juga, karena sejumlah besar partikel, langit Mars akan lebih cerah dari yang diperkirakan - lebih cerah daripada jika debu ini tidak.



Mars dan suasananya yang halus, terlihat dari pesawat ruang angkasa Viking pada tahun 1970-an. Atmosfer memiliki warna merah terang karena adanya debu di dalamnya.

Kami bahkan tidak harus mendarat di Mars untuk melihat ini: aparat misi Viking , yang mendekati Mars pada tahun 1970-an, dengan cermat memeriksa atmosfer Mars dari luar angkasa. Cahaya merah itu terlihat jelas dari jarak puluhan ribu kilometer, dan menghalangi lebih banyak cahaya daripada jika tidak ada debu di sana. Para ilmuwan bahkan dapat memahami mineralogi debu Mars hanya berdasarkan efek penyerapan cahaya. Total:

• Awan Mars terdiri dari partikel-partikel kecil es;
• Ada lebih banyak debu di Mars daripada di Bumi;
• Merah debu;
• Ini terutama menyerap cahaya biru;
• Lampu merah terutama dipantulkan darinya, di garis visibilitas langsung Matahari;
• Karena itu, langit tampak merah, langit di dekat Matahari berwarna biru, pegunungan yang jauh buram, dan awan berwarna biru.

Karenanya, atmosfer di Mars terlihat persis seperti itu, dan ini dikonfirmasi oleh bukti yang dikumpulkan selama beberapa dekade. Anda tidak dapat menerapkan fisika atmosfer Bumi ke Mars dan berharap untuk hasil yang bermakna. Mars secara harfiah adalah dunia yang sama sekali baru.