ANTARIKSA -- Panjang hari di planet Mars semakin pendek tiga perempat milidetik setiap tahun. Hal itu terungkap dari hasil pengamatan baru misi NASA InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) yang dipublikasikan di jurnal Nature pada Juni 2023.

Standar Hari Mars atau sol adalah 24 jam dan 37 menit. Namun, mengukur panjang hari itu dalam akurasi sepersekian milidetik telah mengungkapkan laju rotasi planet yang meningkat. Ilmuwan planet tidak sepenuhnya yakin mengapa hal itu bisa terjadi, tetapi kemungkinan besar terkait dengan redistribusi massa Mars.

Redistribusi ini dapat berdampak pada rotasi planet seperti pemain seluncur es yang menarik lengannya untuk berputar lebih cepat. Redistribusi kemungkinan disebabkan oleh akumulasi es di tutup kutub Mars. Para ahli percaya, es permukaan Mars yang berada di bawah berat gletser besar perlahan pulih. Es itu di garis lintang khatulistiwa Mars itu membeku selama zaman yang berakhir sekitar 400 juta tahun lalu.

Untuk mendapatkan pengukuran tingkat rotasi Mars yang sangat tepat ini, para ilmuwan menggunakan gelombang radio. "Ini adalah eksperimen bersejarah. Kami telah menghabiskan banyak waktu dan energi untuk mempersiapkan eksperimen tersebut dan mengantisipasi penemuan-penemuan ini," kata Sebastien Le Maistre, seorang ilmuwan planet di Royal Observatory of Belgium dan penulis utama makalah baru tentang temuan tersebut.

Sinyal radio yang kuat diledakkan ke arah Mars oleh Deep Space Network NASA. Instrumen itu terdiri dari tiga antena radio di seluruh dunia yang digunakan untuk berkomunikasi dengan misi antarplanet. Sinyal radio kemudian diterima oleh instrumen RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) milik InSight dan dipantulkan kembali ke Bumi. Putaran Mars menambahkan pergeseran Doppler ke gelombang radio yang dipantulkan tersebut.

Pergeseran Doppler adalah efek yang sama yang menyebabkan nada sirene kendaraan darurat naik saat mendekati pendengar sebelum turun lagi saat bergerak menjauh. Demikian pula, ketika InSight berada di belahan Mars yang berputar, sinyal radio Doppler yang dipancarkannya bergeser ke frekuensi yang lebih tinggi. Sementara, ketika InSight berada di belahan Mars yang berputar keluar, sinyal Doppler bergeser ke frekuensi yang lebih pendek. Pergeseran Doppler ini sepenuhnya bergantung pada laju rotasi, dan bermanfaat untuk mengukur panjang hari planet hingga akurasi sepersekian milidetik. Ini memang bukanlah tugas yang mudah.

"Yang kami cari adalah variasi yang hanya beberapa puluh sentimeter selama satu tahun Mars (687 hari Bumi. Dibutuhkan waktu yang sangat lama dan banyak data untuk dikumpulkan, bahkan sebelum kita bisa melihat variasi ini," kata Le Maistre, yang juga peneliti utama RISE.

Eksperimen tersebut menggunakan data dari 900 hari pertama InSight di Mars, dan menyimpulkan bahwa rotasi Mars dipercepat 0,76 milidetik per tahun. Ini adalah pengukuran periode rotasi Mars yang paling akurat yang pernah dibuat.

Inti Planet Mars

RISE juga telah melakukan penelitian di bagian dalam planet merah, yaitu menghitung ukuran inti cair Mars. Meskipun inti planet tidak dapat diakses untuk pengamatan langsung, para ilmuwan bisa menghitung ukuran dan kemungkinan keadaan mantel dan inti Mars dengan melacak bagaimana data radio dari RISE berubah saat Mars bergoyang pada porosnya. Sebab, goyangan tersebut adalah hasil dari besi cair di inti yang bergoyang-goyang. Sebelumnya, InSight sudah memastikan bahwa inti Mars berada di sisi yang besar, menggunakan gelombang seismik dari gempa mars yang bergejolak di seluruh planet. Kini, RISE telah mampu menyempurnakan pengukuran tersebut.

Bagian dalam Mars, seperti Bumi, dibedakan menjadi beberapa lapisan.

Ada kerak, tempat permukaannya berada. Di bawahnya adalah mantel, yang di Bumi mengandung magma cair, tetapi di Mars dianggap benar-benar padat. Sebab, mantel mars diperkirakan akan langsung mendingin saat panas keluar lebih cepat daripada di Bumi karena yang ukurannya lebih besar. Di bawah mantel terdapat inti cair logam dari besi cair, dan ukuran inti cair inilah yang diukur oleh tim Le Maistre dengan RISE.

Data RISE menyiratkan bahwa inti cair Mars memiliki diameter 3.670 kilometer. Ini bisa dibandingkan dengan Mars secara keseluruhan, yang memiliki diameter 6.779 kilometer. Namun, ada peringatan. Jika mantel tidak benar-benar padat, dan sebenarnya cair di bagian bawah, bagian cair itu akan berotasi secara independen dari bagian padat. Ini berarti bahwa intinya bisa lebih kecil hingga 400 kilometer dari data RISE.

Data RISE juga menemukan bahwa inti Mars tidak bulat sempurna, tetapi menggumpal, dengan apa yang digambarkan oleh tim Le Maistre sebagai anomali massa internal.

"Data RISE menunjukkan bentuk inti tidak dapat dijelaskan hanya dengan rotasinya. Bentuk itu membutuhkan daerah dengan kepadatan sedikit lebih tinggi atau lebih rendah yang terkubur jauh di dalam mantel," kata Attilo Rivoldini dari Royal Observatory of Belgium, dalam pernyataannya.

Untuk diketahui, InSight kehabisan daya dan mengakhiri misinya pada Desember 2022. Namun, masih ada banyak data dari misi tersebut, khususnya dari RISE untuk dianalisis.