Arizona, Gatra.com - Di telapak tangan Jessica Barnes ada mosaik kaca, mineral, dan batu seukuran koin kuno setebal untaian serat wol. Ini adalah sepotong meteorit Mars, yang dikenal sebagai Northwest Africa 7034 atau Black Beauty (Si Hitam Manis), yang terbentuk ketika tumbukan besar menyatukan berbagai potongan kerak Mars.

Barnes adalah asisten profesor ilmu planet di Lunar and Planetetary University of Arizona. Dia dan timnya menganalisis secara kimia meteorit Black Beauty dan meteorit Allan Hills 84001 yang terkenal - kontroversial pada 1990-an karena diduga mengandung mikroba Mars - untuk merekonstruksi sejarah air Mars dan asal usul planet.

Analisis mereka, yang diterbitkan di Nature Geoscience, 30/03, menunjukkan bahwa Mars kemungkinan menerima air dari setidaknya dua sumber yang sangat berbeda di awal sejarahnya. Mars tidak seperti Bumi dan bulan, tidak pernah memiliki samudera magma mencakup seluruh planet.

"Dua sumber air yang berbeda di Mars memberi tahu kita sesuatu benda yang tersedia untuk bergabung ke dalam planet berbatu," kata Barnes. Dua planetesimal yang berbeda dengan kandungan air yang sangat berbeda dapat bertabrakan dan tidak pernah sepenuhnya tercampur. "Konteks ini juga penting untuk memahami kelayakhunaan masa lalu dan astrobiologi Mars."

"Banyak orang telah berusaha mencari tahu sejarah air Mars," kata Barnes. "Seperti, dari mana air itu berasal? Berapa lama itu berada di kerak (permukaan) Mars? Dari mana air di interior Mars berasal? Apa yang bisa air beri tahu tentang Mars berevolusi?"

Barnes dan timnya mampu mengurai sejarah air Mars dengan mencari petunjuk dalam dua jenis, isotop hidrogen. Satu isotop hidrogen mengandung satu proton dalam nukleusnya; ini kadang-kadang disebut "hidrogen ringan." Isotop lainnya disebut deuterium, yang mengandung proton dan neutron di dalam nukleus; ini kadang-kadang disebut sebagai "hidrogen berat."

Rasio kedua isotop hidrogen ini memberi sinyal kepada ilmuwan planet tentang proses dan kemungkinan asal usul air di bebatuan, mineral, dan gelas tempat mereka ditemukan. Selama sekitar 20 tahun, para peneliti merekam rasio isotop dari meteorit Mars, dan data mereka ada di semua tempat. Tampaknya ada sedikit tren, kata Barnes.

Air yang terkunci di bebatuan bumi adalah apa yang disebut tidak terfraksi, artinya air tidak banyak menyimpang dari nilai referensi standar air laut - rasio 1: 6.420 hidrogen berat : ringan. Di Mars, sangat terfraksinasi - sebagian besar dihuni deuterium, atau hidrogen berat, kemungkinan karena angin matahari melucuti hidrogen ringan.

Tim Barnes berangkat untuk menyelidiki komposisi isotop hidrogen dari kerak Mars secara khusus dengan mempelajari sampel yang mereka tahu berasal dari kerak tersebut: Meteorit Black Beauty dan Allan Hills. Black Beauty sangat membantu karena merupakan perombakan material permukaan dari banyak titik berbeda dalam sejarah Mars.

"Ini memungkinkan kami untuk membentuk gagasan tentang apa yang tampak seperti kerak Mars selama beberapa miliar tahun," kata Barnes.

Rasio isotop dari sampel meteorit jatuh di tengah-tengah antara nilai untuk batuan Bumi dan atmosfer Mars. Ketika temuan para peneliti dibandingkan dengan penelitian sebelumnya, termasuk hasil dari Curiosity Rover, tampaknya ini adalah kasus untuk sebagian besar dari sejarah 4 miliar tahun plus Mars.

"Kami pikir, ok ini menarik, tetapi juga agak aneh," kata Barnes. "Bagaimana kita menjelaskan dikotomi ini, di mana atmosfer Mars sedang difraksinasi, tetapi kerak pada dasarnya tetap sama selama waktu geologis?"

Barnes dan rekan-rekannya juga bergulat mencoba menjelaskan mengapa kerak bumi tampak sangat berbeda dari mantel Mars. "Jika Anda mencoba dan menjelaskan rasio isotopik kerak Mars yang cukup konstan ini, Anda benar-benar tidak dapat menggunakan atmosfer untuk melakukan itu," kata Barnes.

"Tapi kita tahu bagaimana kerak terbentuk. Mereka terbentuk dari bahan cair dari interior yang mengeras di permukaan."

"Hipotesis yang berlaku sebelum kami memulai pekerjaan ini adalah bahwa interior Mars lebih mirip bumi dan tidak terfraksi, sehingga variabilitas dalam rasio isotop hidrogen dalam sampel Mars disebabkan kontaminasi terestrial atau implantasi atmosfer saat ia keluar dari Mars," Barnes berkata.

Gagasan bahwa interior Mars berbentuk seperti Bumi berasal dari satu studi tentang meteorit Mars yang diduga berasal dari mantel - interior antara inti planet dan kerak permukaannya.

Namun, Barnes berkata, "Meteorit Mars pada dasarnya memplot seluruh tempat, dan dengan demikian mencoba untuk mencari tahu apa sebenarnya yang diceritakan sampel-sampel ini tentang air di mantel Mars secara historis merupakan tantangan. Fakta bahwa data kami untuk kerak bumi adalah begitu berbeda mendorong kami untuk kembali melalui literatur ilmiah dan meneliti data. "

Para peneliti menemukan bahwa dua jenis batuan vulkanik Mars yang berbeda secara geografis - shergottit yang diperkaya dan shergottit yang telah habis - mengandung air dengan rasio isotop hidrogen yang berbeda. Shergottit yang diperkaya mengandung lebih banyak deuterium daripada shergottit yang sudah habis, yang lebih mirip Bumi, kata mereka.

"Ternyata jika Anda mencampur proporsi hidrogen yang berbeda dari dua jenis shergottit ini, Anda bisa mendapatkan nilai kerak," kata Barnes.

Dia dan rekan-rekannya berpikir bahwa shergottit merekam sidik jari dari dua hidrogen yang berbeda - dan selanjutnya, reservoir air di Mars. Perbedaan nyata mengisyaratkan kepada mereka bahwa lebih dari satu sumber mungkin telah menyumbangkan air ke Mars dan bahwa Mars tidak memiliki lautan magma.