Mengapakah Terdapat Ais di Planet Utarid?

Utarid ialah planet paling hampir dengan Matahari. Pada bahagian permukaannya yang menerima cahaya Matahari, suhu boleh mencapai sekitar 430°C. Namun, ahli astronomi telah menemukan bukti kukuh bahawa ais air wujud di kawasan tertentu berhampiran kutub Utarid.

Penemuan ini kelihatan bertentangan dengan jangkaan. Bagaimanakah air boleh kekal membeku di sebuah planet yang menerima sinaran Matahari begitu kuat? Jawapannya berkaitan dengan bentuk permukaan planet, arah cahaya Matahari dan kawasan yang terlindung daripada pemanasan secara langsung, iaitu kawasan yang dikenali sebagai perangkap sejuk.

Mengapakah Utarid mempunyai kawasan yang sangat panas dan sangat sejuk?

Utarid mengelilingi Matahari pada jarak purata kira-kira 58 juta kilometer, jauh lebih dekat berbanding Bumi. Oleh itu, permukaan Utarid yang menerima cahaya Matahari boleh menjadi sangat panas. Namun, Utarid hampir tidak mempunyai atmosfera yang mampu memindahkan haba secara meluas atau mengurangkan perbezaan suhu antara kawasan yang menerima cahaya dengan kawasan yang gelap.

Akibatnya, suhu permukaannya boleh berubah dengan amat ketara mengikut keadaan pencahayaan. Pada bahagian yang menerima cahaya Matahari, suhu boleh mencapai sekitar 430°C, manakala kawasan gelap boleh menjadi jauh lebih sejuk. Perbezaan ini menunjukkan bahawa jarak sesebuah planet daripada Matahari bukan satu-satunya faktor yang menentukan suhu pada setiap tempat di permukaannya.

Bagaimanakah kawah boleh kekal dalam bayang?

Paksi putaran Utarid hampir tegak terhadap satah orbitnya. Oleh itu, Matahari sentiasa kelihatan rendah berhampiran ufuk apabila diperhatikan dari kawasan kutub planet tersebut. Keadaan ini penting kerana permukaan Utarid mempunyai banyak kawah hentaman, dan sesetengah kawah berhampiran kutub mempunyai dinding yang cukup tinggi untuk menghalang cahaya Matahari daripada sampai ke bahagian dasar tertentu.

Walaupun Utarid terus berputar dan mengelilingi Matahari, kawasan terlindung itu tidak menerima cahaya Matahari secara langsung. Kawasan tersebut dikenali sebagai kawasan berbayang kekal. Tanpa pemanasan langsung daripada Matahari, suhu di bahagian tertentu kawah boleh kekal sangat rendah. Model suhu berdasarkan data bentuk permukaan Utarid menunjukkan bahawa sesetengah kawasan berbayang kekal berhampiran kutubnya mempunyai suhu maksimum kurang daripada 100 kelvin, bersamaan kira-kira negatif 173°C. Pada suhu serendah ini, ais air boleh kekal stabil pada permukaan untuk tempoh yang sangat panjang.

Apakah yang dimaksudkan dengan perangkap sejuk?

Perangkap sejuk ialah kawasan yang mempunyai keadaan suhu sesuai untuk mengekalkan bahan mudah meruap, seperti air, dalam bentuk pepejal. Di Utarid, kawasan berbayang kekal boleh bertindak sebagai perangkap sejuk. Jika molekul air sampai ke kawasan tersebut dan suhunya cukup rendah, air boleh membeku atau kekal sebagai ais.

Namun, tidak semua kawasan yang terlindung daripada cahaya Matahari mempunyai suhu yang sama. Haba masih boleh sampai melalui sinaran yang dipantulkan atau dipancarkan oleh permukaan sekitarnya, dan sesetengah kawasan berbayang kekal terlalu panas untuk mengekalkan ais air yang terdedah pada permukaan dalam jangka panjang. Di kawasan sedemikian, ais boleh kekal di bawah lapisan bahan permukaan yang bertindak sebagai penebat haba. Oleh itu, ais di Utarid tidak semestinya kelihatan sebagai lapisan putih di dasar setiap kawah. Sebahagiannya dipercayai terdedah pada permukaan di kawasan paling sejuk, manakala sebahagian lagi tertimbus di bawah bahan yang lebih gelap.

Mengapakah ais tidak terus hilang?

Utarid mempunyai atmosfera yang amat nipis, maka ais air yang terdedah kepada keadaan tidak sesuai boleh mengalami pemejalwapan. Pemejalwapan ialah proses apabila bahan pepejal berubah terus menjadi gas tanpa melalui keadaan cecair. Namun, kadar pemejalwapan sangat bergantung pada suhu. Pada suhu yang cukup rendah, kehilangan molekul air daripada ais menjadi amat perlahan, dan keadaan inilah yang membolehkan ais bertahan dalam perangkap sejuk.

Walau bagaimanapun, kewujudan bayang sahaja tidak menjamin ais dapat kekal. Suhu sebenar dan kadar kehilangan air tetap perlu dipertimbangkan. Model haba yang dibina berdasarkan bentuk permukaan Utarid menunjukkan bahawa ais boleh kekal stabil pada permukaan kawasan paling sejuk, sementara kawasan lain memerlukan lapisan pelindung untuk mengekalkan ais di bawah permukaan.

Dari manakah datangnya air di Utarid?

Asal usul ais air di Utarid belum dapat ditentukan secara muktamad. Salah satu penjelasan yang munasabah ialah air dibawa oleh komet atau asteroid yang mengandungi bahan mudah meruap. Apabila objek tersebut menghentam Utarid, sebahagian bahan yang dibawanya boleh tersebar, dan sebahagian molekul air mungkin bergerak merentasi permukaan sebelum terperangkap di kawasan yang sangat sejuk.

Namun, ini merupakan penjelasan saintifik yang disokong oleh model dan bukti berkaitan, bukannya pemerhatian langsung terhadap setiap peristiwa penghantaran air. Kajian lanjut diperlukan untuk menentukan sumber, usia dan sejarah pengumpulan ais tersebut.

Adakah Utarid mempunyai lautan atau sungai?

Tidak ada bukti bahawa Utarid mempunyai lautan atau sungai air cecair yang stabil pada permukaannya sekarang. Penemuan ais air di kawasan kutub tidak bermaksud Utarid mempunyai persekitaran seperti Bumi, kerana ais tersebut wujud dalam keadaan setempat yang sangat khusus. Penemuan ini memperlihatkan satu prinsip penting dalam sains planet: keadaan persekitaran boleh berbeza dengan ketara antara dua lokasi pada planet yang sama.

Bagaimanakah ahli astronomi mengetahui bahawa terdapat ais di Utarid?