Anda tidak perlu menjadi ilmuwan NASA atau astronom untuk memahami bahwa luar angkasa itu menakjubkan. Tapi betapa anehnya itu mungkin mengejutkan Anda. Kosmos didominasi oleh gaya elektromagnetik tak kasat mata yang biasanya tidak kita rasakan. Ini juga penuh dengan jenis materi aneh yang belum pernah kita temui di Bumi. Berikut adalah lima hal tidak wajar yang terjadi hampir secara eksklusif di luar angkasa.
Plasma
Di Bumi, materi biasanya mengambil salah satu dari tiga keadaan: padat, cair, atau gas. Tetapi di luar angkasa, 99,9% materi biasa berada dalam bentuk yang sama sekali berbeda - plasma. Ini terdiri dari ion dan elektron bebas dan berada dalam keadaan supercharged dibandingkan dengan gas yang terbentuk ketika suatu zat dipanaskan hingga suhu ekstrem atau dikenai arus listrik yang kuat.
Meskipun kita jarang berinteraksi dengan plasma, kita selalu melihatnya. Semua bintang di langit malam, termasuk Matahari, sebagian besar adalah plasma. Bahkan terkadang muncul di Bumi dalam bentuk sambaran petir dan lampu neon.
Tidak seperti gas, di mana partikel individu bergerak secara acak, plasma dapat bertindak secara kolektif sebagai sebuah tim. Ini menghantarkan listrik dan rentan terhadap medan elektromagnetik. Medan ini dapat mengontrol pergerakan partikel bermuatan dalam plasma dan menciptakan gelombang yang mempercepat partikel hingga kecepatan yang sangat tinggi.
Ruang diisi dengan medan magnet tak terlihat yang menentukan lintasan plasma. Di sekitar Bumi, medan magnet yang sama yang membuat kompas menunjuk ke utara mengarahkan plasma melalui ruang di sekitar planet kita. Di Matahari, medan magnet memicu semburan matahari dan aliran plasma langsung yang dikenal sebagai angin matahari, yang bergerak melalui tata surya. Ketika angin matahari mencapai Bumi, dapat menyebabkan proses energik seperti aurora dan cuaca luar angkasa, yang jika cukup kuat dapat merusak satelit dan telekomunikasi.
Suhu ekstrim
Dari Siberia hingga Sahara, Bumi mengalami berbagai suhu. Ada catatan suhu mulai dari 57° C hingga -89° C. Namun yang kami anggap ekstrem di Bumi adalah rata-rata di luar angkasa. Di planet tanpa atmosfer isolasi, suhu berfluktuasi liar selama siang dan malam. Di Merkurius, hari-hari dengan suhu sekitar 449° C dan malam yang dingin hingga -171° C diamati secara teratur. Dan di ruang angkasa itu sendiri, pada beberapa pesawat ruang angkasa, perbedaan suhu antara sisi yang terang dan yang gelap mencapai 33°C. Misalnya, probe surya Probe Matahari Parker NASA pada jarak terdekat dengan Matahari, akan terasa perbedaan lebih dari 2 ribu derajat.
Satelit dan instrumen yang dikirim NASA ke luar angkasa dirancang dengan hati-hati untuk bertahan dalam kondisi ekstrem seperti itu. Solar Dynamics Observatory NASA menghabiskan sebagian besar waktunya di bawah sinar matahari langsung, tetapi beberapa kali setahun orbitnya lewat di bawah bayangan Bumi. Selama perjalanan ruang angkasa ini, suhu panel surya yang menghadap Matahari turun 158°C. Namun, pemanas on-board dihidupkan untuk melindungi elektronik dan instrumen, memungkinkan suhu turun hingga setengah derajat.
Demikian pula, pakaian antariksa astronot dirancang untuk menahan suhu antara -157°C dan 121°C. Mereka berwarna putih untuk memantulkan cahaya saat berada di bawah sinar matahari, dan pemanas ditempatkan di seluruh interior untuk menjaga astronot tetap hangat dalam gelap. Mereka juga dirancang untuk memberikan tekanan dan oksigen yang konstan, serta perlindungan terhadap mikrometeorit dan radiasi ultraviolet dari Matahari.
Baca juga: Bisakah lautan ultracepat mendinginkan exoplanet ekstrem?
Alkimia kosmik
Matahari memampatkan hidrogen menjadi helium di intinya. Proses penggabungan atom-atom di bawah tekanan dan suhu yang sangat besar, yang menghasilkan pembentukan unsur-unsur baru, disebut fusi termonuklir. Ketika alam semesta lahir, sebagian besar berisi hidrogen dan helium, ditambah beberapa elemen ringan lainnya. Sejak itu, lebih dari 80 elemen lain telah muncul di ruang angkasa sebagai hasil dari fusi bintang dan supernova, beberapa di antaranya memungkinkan kehidupan.
Matahari dan bintang-bintang lainnya adalah mesin termonuklir yang sangat baik. Setiap detik, Matahari membakar sekitar 600 juta ton hidrogen. Seiring dengan penciptaan elemen baru, fusi melepaskan sejumlah besar energi dan partikel cahaya yang disebut foton. Foton ini membutuhkan sekitar 250 tahun untuk menempuh jarak sekitar 700 km dan mencapai permukaan Matahari yang terlihat dari inti matahari. Setelah itu, cahaya hanya membutuhkan 8 menit untuk menempuh jarak 150 juta km ke Bumi.
Fisi, reaksi nuklir berlawanan yang memecah unsur-unsur berat menjadi yang lebih kecil, pertama kali ditunjukkan di laboratorium pada 1930-an dan digunakan saat ini di pembangkit listrik tenaga nuklir. Energi yang dilepaskan selama distribusi dapat menyebabkan bencana. Tetapi untuk jumlah massa ini, masih beberapa kali lebih kecil dari energi yang dilepaskan selama fusi. Namun, para ilmuwan belum memutuskan bagaimana mengontrol plasma sedemikian rupa untuk mendapatkan energi dari reaksi termonuklir.
Baca juga: Mesin satelit ion-plasma domestik diuji di Kharkiv
Ledakan magnetik
Setiap hari, ruang di sekitar Bumi mengamuk dengan ledakan besar. Ketika angin matahari, aliran partikel bermuatan dari Matahari, bertabrakan dengan media magnetik yang mengelilingi dan melindungi Bumi - magnetosfer - itu menjerat medan magnet Matahari dan Bumi. Akhirnya, garis medan magnet memampatkan dan menyelaraskan, menolak partikel bermuatan yang berdekatan. Peristiwa ledakan ini dikenal sebagai rekoneksi magnetik.
Meskipun kita tidak dapat melihat rekoneksi magnetik dengan mata kita sendiri, kita dapat mengamati efeknya. Terkadang beberapa partikel yang terganggu memasuki lapisan atas atmosfer bumi, di mana mereka menyebabkan aurora (cahaya utara).
Rekoneksi magnetik terjadi di seluruh alam semesta, di mana ada medan magnet yang berputar-putar. Misi NASA seperti Magnetospheric Multiscale mengukur peristiwa rekoneksi di sekitar Bumi, membantu para ilmuwan menemukannya di tempat yang lebih sulit untuk dipelajari, seperti dalam suar di Matahari, di daerah sekitar lubang hitam dan di sekitar bintang lain.
Baca juga: Bumi mungkin dikelilingi oleh terowongan magnet raksasa
Pukulan supersonik
Di Bumi, cara sederhana untuk mentransfer energi adalah melalui impuls. Hal ini sering disebabkan oleh benturan, seperti ketika angin menyebabkan pohon bergoyang. Namun di luar angkasa, partikel dapat mentransfer energi bahkan tanpa bertabrakan. Perpindahan energi aneh ini terjadi dalam struktur tak kasat mata yang dikenal sebagai gelombang kejut.
Dalam gelombang kejut, energi ditransfer melalui gelombang plasma, medan listrik dan magnet. Pikirkan partikel sebagai sekawanan burung yang terbang bersama. Jika angin penarik mengambil dan mendorong burung, mereka terbang lebih cepat, meskipun tampaknya tidak ada yang mendorong mereka ke depan. Partikel berperilaku dengan cara yang sama ketika mereka tiba-tiba menghadapi medan magnet. Medan magnet, pada kenyataannya, dapat memberi mereka dorongan ke depan.
Gelombang kejut dapat terbentuk ketika benda bergerak dengan kecepatan supersonik – yaitu, lebih cepat dari kecepatan suara. Jika aliran supersonik bertabrakan dengan benda diam, itu membentuk apa yang disebut pukulan hidung. Salah satu kejutan busur tersebut diciptakan oleh angin matahari saat bertabrakan dengan medan magnet bumi.
Gelombang kejut juga ditemukan di tempat lain di luar angkasa, misalnya di sekitar supernova aktif, yang memancarkan awan plasma. Dalam beberapa kasus, gelombang kejut dapat terjadi sementara di Bumi. Ini terjadi ketika peluru dan pesawat terbang lebih cepat dari kecepatan suara.
Kelima fenomena aneh ini biasa terjadi di luar angkasa. Meskipun beberapa dari mereka dapat direproduksi dalam kondisi laboratorium khusus, kebanyakan dari mereka tidak dapat ditemukan dalam kondisi normal di Bumi. NASA sedang belajar fenomena aneh di luar angkasa ini sehingga para ilmuwan dapat menganalisis sifat-sifatnya dan mendapatkan wawasan tentang fisika kompleks yang mendasari cara kerja alam semesta kita.
Baca juga: