Fakta tentang Bulan tidak berhenti pada penampilannya sebagai benda terang di langit malam. Satelit alami Bumi tersebut merupakan dunia berbatu dengan kawah raksasa, dataran bekas aliran lava, lapisan debu halus, suhu ekstrem, cadangan es, dan aktivitas getaran di bawah permukaannya.
Bulan berada pada jarak rata rata sekitar 384.400 kilometer dari Bumi. Meski terlihat dekat ketika diamati dari daratan, jarak tersebut cukup luas untuk menempatkan puluhan planet seukuran Bumi secara berderet. Cahaya membutuhkan waktu sekitar 1,3 detik untuk bergerak dari Bulan menuju Bumi.
Keberadaan Bulan ikut memengaruhi pasang surut laut, memperlambat rotasi Bumi secara bertahap, dan membantu menjaga kestabilan kemiringan sumbu planet. Para ilmuwan juga mempelajarinya sebagai catatan tua yang menyimpan jejak pembentukan tata surya sejak miliaran tahun lalu.
Bulan Terbentuk Sekitar 4,5 Miliar Tahun Lalu
Penjelasan yang paling banyak diterima menyebut Bulan terbentuk setelah Bumi muda bertabrakan dengan benda langit berukuran besar. Benda tersebut kerap disebut Theia dan diperkirakan memiliki ukuran mendekati Planet Mars.
Tabrakan besar itu melontarkan batuan panas serta material cair ke orbit Bumi. Material kemudian berkumpul akibat gravitasi, mendingin, dan membentuk Bulan. Peristiwa tersebut diperkirakan berlangsung pada awal sejarah tata surya, sekitar 4,5 miliar tahun lalu.
Gagasan ini didukung kemiripan kimia antara batuan Bulan dan lapisan luar Bumi. Sampel yang dibawa astronaut Apollo memperlihatkan kandungan isotop tertentu yang sangat mirip dengan batuan terestrial.
Namun, penelitian belum berhenti. Ilmuwan masih meneliti ukuran benda penabrak, sudut benturan, kecepatan tumbukan, serta proses pencampuran material. Sejumlah model menyatakan satu benturan besar terjadi, sedangkan model lain mempertimbangkan beberapa benturan pada masa awal.
Bulan muda diperkirakan tertutup lautan magma. Saat material cair mendingin, mineral ringan bergerak ke atas dan membentuk kerak. Material lebih padat tenggelam menuju bagian dalam, membentuk mantel serta inti berukuran kecil.
Ukuran Bulan Lebih Kecil daripada Bumi
Diameter Bulan sekitar 3.475 kilometer, hampir seperempat diameter Bumi. Jika Bumi digambarkan sebesar bola basket, Bulan dapat disamakan dengan bola tenis yang ditempatkan beberapa meter darinya.
Massanya hanya sekitar 1,2 persen dari massa Bumi. Meskipun kecil, Bulan termasuk satelit berukuran besar jika dibandingkan dengan planet induknya. Perbandingan ukuran tersebut membuat sistem Bumi dan Bulan memiliki hubungan gravitasi yang kuat.
Luas permukaan Bulan mencapai sekitar 38 juta kilometer persegi. Nilainya mendekati luas daratan Benua Asia. Namun, tidak ada samudra, sungai, hutan, maupun wilayah berpenghuni seperti yang ditemukan di Bumi.
Bulan memiliki kerak, mantel, dan inti. Keraknya tidak mempunyai ketebalan seragam. Bagian yang menghadap Bumi cenderung memiliki kerak lebih tipis dibandingkan sisi jauh.
Mantel menjadi lapisan paling tebal dan sebagian besar tersusun atas mineral seperti olivin dan piroksen. Intinya jauh lebih kecil daripada inti Bumi serta terdiri dari logam, terutama besi.
“Bulan terlihat sederhana dari kejauhan, tetapi bagian dalam dan permukaannya menyimpan catatan perubahan yang berlangsung selama miliaran tahun.”
Gravitasi Bulan Hanya Seperenam Gravitasi Bumi
Gaya gravitasi di permukaan Bulan sekitar seperenam gravitasi Bumi. Orang dengan massa 60 kilogram tetap memiliki massa yang sama, tetapi berat yang dirasakan di sana setara dengan sekitar 10 kilogram dalam ukuran berat di Bumi.
Gravitasi rendah membuat astronaut dapat melompat lebih tinggi dan membawa peralatan yang terasa berat di Bumi. Rekaman misi Apollo memperlihatkan mereka bergerak dengan langkah memantul karena kombinasi gravitasi rendah dan pakaian antariksa yang kaku.
Benda yang dijatuhkan tetap bergerak menuju permukaan. Perbedaannya terletak pada percepatan yang lebih kecil. Percepatan gravitasi Bulan sekitar 1,62 meter per detik kuadrat, sedangkan Bumi sekitar 9,81 meter per detik kuadrat.
Gravitasi rendah juga memengaruhi kemampuan Bulan mempertahankan atmosfer. Gas lebih mudah terlepas ke angkasa karena gaya tariknya tidak sekuat Bumi.
Walaupun demikian, Bulan tidak sepenuhnya tanpa gas. Ia memiliki eksosfer yang sangat tipis, terdiri atas sejumlah atom dan molekul. Kerapatannya terlalu rendah untuk digunakan bernapas atau menghasilkan cuaca seperti di Bumi.
Bulan Berputar pada Porosnya
Anggapan bahwa Bulan tidak berputar merupakan kekeliruan. Bulan berotasi pada porosnya sekaligus bergerak mengelilingi Bumi. Waktu yang dibutuhkan untuk satu putaran hampir sama dengan waktu satu kali mengorbit.
Satu putaran mengelilingi Bumi berlangsung sekitar 27,3 hari. Rotasi dengan periode yang sama membuat satu sisi Bulan terus menghadap Bumi. Keadaan tersebut dikenal sebagai penguncian pasang surut atau rotasi sinkron.
Jika Bulan sama sekali tidak berputar, pengamat di Bumi akan melihat seluruh bagiannya secara bergantian selama satu orbit. Kenyataannya, pola kawah dan dataran yang terlihat dari Bumi tetap hampir sama.
Pergerakan orbit dan sedikit perubahan sudut memungkinkan manusia melihat sekitar 59 persen permukaan Bulan dari waktu ke waktu. Gerakan tampak bergoyang tersebut disebut librasi.
Sisi yang tidak langsung menghadap Bumi dikenal sebagai sisi jauh. Istilah sisi gelap kurang tepat karena sisi jauh juga menerima cahaya Matahari. Ketika terjadi Bulan baru, sisi jauh justru mendapat penyinaran lebih luas.
Sisi Jauh Bulan Dipenuhi Lebih Banyak Kawah
Sisi dekat Bulan memiliki banyak wilayah gelap dan relatif datar yang disebut maria. Kata tersebut berasal dari bahasa Latin untuk laut karena astronom zaman dahulu mengira daerah gelap itu merupakan perairan.
Maria sebenarnya merupakan dataran luas dari batuan basal. Kawasan tersebut terbentuk ketika lava dari bagian dalam Bulan mengalir, mengisi cekungan tumbukan, lalu mendingin.
Sisi jauh memiliki lebih sedikit maria dan lebih banyak kawah. Salah satu penjelasannya berkaitan dengan kerak sisi jauh yang lebih tebal. Magma lebih sulit mencapai permukaan setelah tumbukan membentuk cekungan.
Manusia pertama kali melihat sisi jauh melalui foto yang dikirim wahana Luna 3 milik Uni Soviet pada 1959. Sebelumnya, bagian tersebut tidak pernah terlihat langsung dari Bumi.
Perbedaan antara kedua sisi memberikan petunjuk mengenai sejarah panas, ketebalan kerak, serta aktivitas vulkanik Bulan. Peta modern menunjukkan bahwa permukaannya jauh lebih beragam daripada gambaran lingkaran abu abu di langit.
Kawah Bertahan Sangat Lama
Permukaan Bulan dipenuhi kawah akibat tumbukan asteroid, komet, dan meteoroid. Kawah tersebut dapat bertahan miliaran tahun karena hampir tidak ada angin, hujan, sungai, atau gerakan lempeng yang mengikisnya.
Bumi juga menerima tumbukan benda angkasa. Namun, atmosfer membakar banyak benda kecil sebelum menyentuh tanah. Erosi, aktivitas geologi, dan kehidupan kemudian menghapus sebagian besar bekas tumbukan yang tersisa.
Bulan tidak memiliki perlindungan serupa. Benda kecil dapat langsung menghantam permukaan dengan kecepatan tinggi. Setiap tumbukan melemparkan material dan menghasilkan kawah dengan ukuran beragam.
Salah satu cekungan tumbukan terbesar berada di kawasan Kutub Selatan Aitken. Bentang tersebut memiliki diameter sekitar 2.500 kilometer dan kedalaman beberapa kilometer. Usianya diperkirakan lebih dari empat miliar tahun.
Tumbukan kecil masih terjadi hingga sekarang. Wahana pengorbit dapat mengidentifikasi kawah baru dengan membandingkan foto permukaan dari waktu berbeda.
Lapisan luar yang terus dihantam berubah menjadi regolit, yaitu campuran debu, pecahan batu, kaca, dan material hasil tumbukan. Regolit dapat mencapai ketebalan beberapa meter, bahkan lebih tebal di kawasan yang sangat tua.
Debu Bulan Tajam dan Mudah Menempel
Debu Bulan tampak halus, tetapi bentuk partikelnya tajam dan bersudut. Tidak adanya air serta angin membuat butirannya tidak mengalami penghalusan seperti pasir pantai di Bumi.
Partikel tersebut juga dapat bermuatan listrik akibat radiasi Matahari. Akibatnya, debu mudah menempel pada pakaian antariksa, sambungan peralatan, kaca, dan permukaan kendaraan.
Astronaut Apollo melaporkan debu masuk ke dalam kabin dan menimbulkan aroma yang mereka bandingkan dengan bubuk mesiu. Aroma itu muncul setelah partikel terbawa masuk dan bereaksi dengan udara kabin.
Debu menjadi persoalan serius bagi perjalanan berawak. Partikel tajam dapat merusak segel, menggores kaca, mengganggu alat, dan berisiko masuk ke sistem pernapasan.
Peralatan untuk kegiatan jangka panjang membutuhkan bahan tahan abrasi serta sistem pembersihan yang efisien. Penelitian debu dilakukan menggunakan sampel asli, tiruan regolit, dan data dari wahana.
Suhu Bulan Berubah Sangat Ekstrem
Bulan tidak memiliki atmosfer tebal untuk menyimpan serta menyebarkan panas. Akibatnya, perbedaan suhu antara wilayah yang mendapat sinar Matahari dan wilayah gelap sangat besar.
Di dekat khatulistiwa, suhu siang dapat melebihi 121 derajat Celsius. Setelah Matahari terbenam, suhunya dapat turun hingga sekitar minus 133 derajat Celsius.
Satu siang di lokasi tertentu berlangsung sekitar dua pekan Bumi, diikuti malam dengan durasi hampir sama. Periode panjang itu membuat permukaan mengalami pemanasan dan pendinginan ekstrem.
Kawah di dekat kutub memiliki bagian yang tidak pernah tersinari secara langsung. Suhunya dapat turun hingga di bawah minus 240 derajat Celsius, menjadikannya salah satu lokasi terdingin di tata surya.
Keadaan tersebut menuntut sistem pengendalian suhu yang kuat bagi wahana, instrumen, dan astronaut. Perangkat elektronik harus mampu bertahan ketika menerima sinar langsung serta saat memasuki bayangan.
Beberapa puncak di sekitar kutub menerima cahaya dalam waktu lebih panjang dibandingkan wilayah lain. Lokasi semacam itu menarik perhatian karena dapat membantu penyediaan energi Matahari.
Air Benar Benar Ada di Bulan
Bulan pernah lama dianggap sepenuhnya kering. Sampel awal Apollo tidak menunjukkan kandungan air yang meyakinkan dengan kemampuan alat pada saat itu. Penelitian lebih baru kemudian mengubah pandangan tersebut.
Data misi Chandrayaan 1 dari India menemukan tanda hidrat dan hidroksil pada permukaan. Analisis berikutnya menguatkan keberadaan es air di kawah kutub yang selalu berada dalam bayangan.
Misi LCROSS pada 2009 sengaja menghantamkan bagian wahana ke Kawah Cabeus. Material yang terlontar dianalisis dan memperlihatkan keberadaan air serta senyawa lain.
Pada 2020, pengamatan melalui observatorium SOFIA memastikan molekul air terdapat pada wilayah Bulan yang terkena sinar Matahari. Jumlahnya sangat kecil dan kemungkinan terperangkap di dalam butiran atau kaca.
Es di kawasan kutub diperkirakan tersimpan selama waktu yang sangat lama karena suhu rendah mencegahnya berubah menjadi gas. Cadangan tersebut tidak berbentuk danau luas, melainkan bercampur dengan tanah atau terperangkap pada lokasi tertentu.
Air dapat digunakan untuk kebutuhan minum setelah melalui pengolahan. Molekulnya juga dapat dipisahkan menjadi oksigen dan hidrogen untuk mendukung pernapasan serta bahan bakar. Namun, jumlah, persebaran, dan kemudahan pengambilannya masih terus diteliti.
Gempa Juga Terjadi di Bulan
Bulan bukan benda yang sepenuhnya diam. Seismometer yang ditempatkan astronaut Apollo mencatat getaran atau gempa Bulan. Sumbernya tidak sama dengan sebagian besar gempa di Bumi.
Beberapa getaran terjadi akibat tarikan gravitasi Bumi yang menekan bagian dalam Bulan. Jenis lain berasal dari perubahan suhu besar pada permukaan, tumbukan meteoroid, atau pergerakan di kedalaman.
Gempa dangkal dapat berlangsung lebih lama dibandingkan banyak gempa Bumi. Bulan memiliki batuan kering yang tidak meredam getaran secepat batuan Bumi yang lebih kaya air.
Data seismik membantu ilmuwan memperkirakan susunan bagian dalam Bulan. Dari gelombang yang merambat, mereka mempelajari ukuran inti, ketebalan kerak, dan sifat mantel.
Sebagian area dekat inti diperkirakan masih sedikit cair. Bulan memang tidak memiliki aktivitas vulkanik luas seperti pada masa awal, tetapi bagian dalamnya belum tentu sepenuhnya membeku.
Getaran menjadi pertimbangan dalam pembangunan fasilitas. Struktur perlu ditempatkan pada tanah yang stabil dan dirancang menghadapi gerakan permukaan.
Fase Bulan Bukan Disebabkan Bayangan Bumi
Fase Bulan terjadi karena perubahan posisi Bulan terhadap Bumi dan Matahari. Setengah bagian Bulan selalu menerima sinar Matahari, kecuali ketika terjadi gerhana. Dari Bumi, manusia melihat bagian terang itu dalam luasan berbeda.
Saat Bulan berada hampir di antara Bumi dan Matahari, sisi terang membelakangi Bumi. Keadaan tersebut disebut Bulan baru. Setelah itu, bagian terang yang terlihat bertambah menjadi sabit, perbani awal, cembung, dan purnama.
Setelah purnama, bagian terang kembali berkurang melalui fase cembung akhir, perbani akhir, dan sabit tua. Satu rangkaian dari Bulan baru ke Bulan baru berikutnya memerlukan sekitar 29,5 hari.
Periode ini lebih panjang daripada waktu orbit 27,3 hari karena Bumi juga bergerak mengelilingi Matahari. Bulan harus menempuh jarak tambahan agar kembali ke susunan posisi yang sama.
Bayangan Bumi hanya menyebabkan perubahan penampilan saat gerhana Bulan. Pada malam biasa, bagian gelap dalam fase Bulan merupakan area yang tidak mendapat cahaya Matahari dari sudut pandang pengamat.
Gerhana Tidak Terjadi Setiap Bulan
Gerhana Matahari terjadi ketika Bulan berada di antara Bumi dan Matahari. Bayangannya jatuh pada sebagian permukaan Bumi. Pengamat di jalur tertentu dapat melihat Matahari tertutup sepenuhnya atau sebagian.
Gerhana Bulan terjadi ketika Bumi berada di antara Matahari dan Bulan. Bayangan Bumi jatuh pada permukaan Bulan sehingga warnanya dapat berubah menjadi merah tembaga.
Walaupun Bulan mengelilingi Bumi setiap bulan, gerhana tidak selalu terjadi. Bidang orbit Bulan miring sekitar lima derajat terhadap bidang orbit Bumi mengelilingi Matahari.
Pada sebagian besar waktu, Bulan melewati bagian atas atau bawah garis yang diperlukan untuk gerhana. Peristiwa hanya terjadi ketika Bulan berada dekat titik perpotongan kedua bidang orbit.
Gerhana Matahari total dapat terjadi karena ukuran tampak Bulan hampir sama dengan Matahari. Matahari berdiameter sekitar 400 kali lebih besar, tetapi jaraknya juga kurang lebih 400 kali lebih jauh.
Kesesuaian tersebut membuat piringan Bulan dapat menutupi Matahari dengan sangat tepat dari lokasi tertentu di Bumi. Saat totalitas, bagian atmosfer luar Matahari yang disebut korona menjadi terlihat.
Bulan Menggerakkan Pasang Surut Laut
Gaya gravitasi Bulan menarik seluruh bagian Bumi, tetapi kekuatannya tidak sama pada setiap lokasi. Sisi Bumi yang lebih dekat menerima tarikan lebih kuat dibandingkan pusat dan sisi yang lebih jauh.
Perbedaan tarikan menghasilkan tonjolan air pada sisi yang menghadap Bulan serta sisi yang berlawanan. Ketika Bumi berputar melewati kedua tonjolan, banyak wilayah pesisir mengalami dua kali pasang dan dua kali surut dalam sehari.
Keadaan garis pantai, kedalaman laut, bentuk teluk, angin, dan posisi Matahari membuat waktu serta tinggi pasang berbeda pada setiap tempat. Bulan menjadi penggerak utama, tetapi bukan satu satunya unsur.
Ketika Matahari, Bumi, dan Bulan berada hampir segaris pada fase baru atau purnama, tarikan Matahari dan Bulan saling memperkuat. Keadaan tersebut menghasilkan pasang yang lebih tinggi serta surut yang lebih rendah.
Pada fase perbani, arah tarikan Matahari dan Bulan membentuk sudut sehingga selisih pasang surut cenderung lebih kecil.
Gesekan akibat pasang turut memperlambat rotasi Bumi secara sangat bertahap. Energi yang berpindah juga membuat Bulan menjauh dari Bumi sekitar 3,8 sentimeter per tahun.
Jejak Astronaut Masih Bertahan
Sebanyak 12 manusia pernah berjalan di Bulan melalui program Apollo antara 1969 dan 1972. Neil Armstrong dan Buzz Aldrin menjadi dua manusia pertama yang menginjak permukaannya dalam misi Apollo 11.
Enam misi berhasil mendaratkan manusia, yaitu Apollo 11, 12, 14, 15, 16, dan 17. Apollo 13 tidak mendarat karena mengalami gangguan serius dalam perjalanan, tetapi awaknya berhasil kembali ke Bumi.
Astronaut mengumpulkan sekitar 382 kilogram batuan dan tanah. Sampel tersebut terus diteliti dengan alat yang semakin canggih, bahkan beberapa bagian sengaja disimpan selama puluhan tahun sebelum dibuka.
Jejak sepatu, jalur kendaraan, dan bagian wahana masih berada di lokasi pendaratan. Tidak ada angin atau hujan yang cepat menghapusnya. Tumbukan mikrometeoroid pada akhirnya akan mengubah permukaan, tetapi prosesnya berlangsung sangat lambat.
Bendera yang ditinggalkan tidak akan bertahan dalam keadaan awal selamanya. Radiasi ultraviolet, perubahan suhu, dan partikel dari ruang angkasa dapat memudarkan serta merusak bahannya.
Wahana Lunar Reconnaissance Orbiter telah memotret lokasi pendaratan dari orbit. Gambar menunjukkan tingkat pendarat, peralatan ilmiah, kendaraan, dan jalur yang dilalui astronaut.
Langit di Bulan Tetap Gelap pada Siang Hari
Langit Bumi terlihat biru karena molekul atmosfer menyebarkan cahaya Matahari. Bulan tidak memiliki atmosfer padat untuk menghasilkan penyebaran serupa.
Akibatnya, langit di sana tetap hitam meskipun Matahari bersinar terang. Permukaan yang terkena cahaya tampak sangat cerah, sementara bayangan terlihat pekat.
Bintang sulit terlihat dalam banyak foto Apollo bukan karena langit kosong. Kamera diatur untuk merekam permukaan terang dan pakaian astronaut. Dengan waktu pencahayaan singkat, cahaya bintang yang lemah tidak cukup terekam.
Dari permukaan sisi dekat, Bumi terlihat jauh lebih besar daripada Bulan yang tampak dari Bumi. Posisi Bumi di langit juga cenderung menetap karena penguncian pasang surut.
Bumi akan memperlihatkan fase yang berlawanan dengan fase Bulan yang diamati dari Bumi. Ketika manusia melihat Bulan baru, pengamat di Bulan akan melihat Bumi hampir penuh.
“Pemandangan Bumi dari Bulan mengingatkan bahwa planet biru tersebut merupakan rumah kecil yang terlindungi atmosfer di tengah ruang angkasa yang keras.”
Bulan Menjadi Arsip Sejarah Tata Surya
Permukaan Bulan menyimpan bekas tumbukan sejak periode awal tata surya. Tidak adanya cuaca, samudra, dan pergerakan lempeng aktif membuat catatan tersebut bertahan jauh lebih baik dibandingkan di Bumi.
Dengan menghitung jumlah kawah serta menentukan usia sampel, ilmuwan menyusun urutan kejadian geologi. Metode itu kemudian digunakan untuk memperkirakan usia permukaan Planet Mars, Merkurius, dan benda berbatu lainnya.
Batuan Apollo menunjukkan adanya aktivitas vulkanik kuno. Dataran basalt terbentuk ketika lava mengalir dari bagian dalam dan mengisi cekungan besar. Sebagian besar kegiatan tersebut berhenti miliaran tahun lalu.
Sampel juga menyimpan partikel angin Matahari yang tertanam dalam tanah. Materi tersebut membantu penelitian mengenai perubahan aktivitas Matahari dalam rentang waktu panjang.
Kawasan kutub menjadi sasaran penelitian karena menyimpan es serta bahan mudah menguap di kawah gelap. Bahan tersebut dapat membawa petunjuk mengenai komet, asteroid, dan interaksi angin Matahari dengan permukaan Bulan.
Setiap sampel baru berpotensi mengubah pemahaman mengenai pembentukan Bulan, sejarah Bumi, dan perkembangan tata surya bagian dalam. Karena alasan itu, misi robotik terus memetakan lokasi pendaratan, mengukur kandungan mineral, serta mencari wilayah yang menyimpan catatan geologi paling tua.
