Kembali pada tahun 1993, Carl Sagan menemui teka-teki. Kapal angkasa Galileo melihat kilatan yang datang dari Bumi, dan tidak ada yang dapat mengetahui apa itu. Mereka menyebutnya 'pantulan spekular' dan mereka muncul di kawasan lautan tetapi tidak di darat.
Gambar diambil oleh penyelidikan ruang angkasa Galileo semasa salah satu flybys Bumi yang dibantu oleh graviti. Galileo dalam perjalanan ke Musytari, dan kameranya dipusingkan kembali untuk melihat Bumi dari jarak sekitar 2 juta km. Ini semua adalah sebahagian daripada eksperimen yang bertujuan untuk mencari kehidupan di dunia lain. Bagaimana rupa dunia hidup dari jauh? Mengapa tidak menggunakan Bumi sebagai contoh?
Maju ke tahun 2015, ketika Pentadbiran Oseanografi dan Atmosfera Nasional (NOAA) melancarkan kapal angkasa Deep Space Climate Observatory (DSCOVER). Tugas DSCOVER adalah mengorbit Bumi sejauh sejuta batu dan memberi amaran kepada kita mengenai cuaca luar angkasa yang berbahaya. NASA mempunyai instrumen yang kuat pada DSCOVER yang disebut Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC.)
Setiap jam, EPIC mengambil gambar dari sisi Bumi yang diterangi cahaya matahari, dan gambar-gambar ini dapat dilihat di laman web EPIC. (Lihat, hebat sekali.) Orang mula melihat kilatan yang sama yang dilihat Sagan, ratusan daripadanya dalam satu tahun. Para saintis yang bertanggungjawab dalam EPIC juga mulai memperhatikannya.
Salah seorang saintis adalah Alexander Marshak, wakil saintis projek DSCOVR di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. Pada mulanya, dia melihatnya hanya di kawasan lautan, sama seperti yang dilakukan Sagan 25 tahun yang lalu. Hanya setelah Marshak mula menyiasat mereka, dia menyedari bahawa Sagan juga melihat mereka.
Kembali pada tahun 1993, Sagan dan rakan-rakannya menulis makalah yang membincangkan hasil dari pemeriksaan Bumi Galileo. Inilah yang mereka katakan tentang pantulan yang mereka perhatikan: "Hamparan laut biru yang besar dan garis pantai yang jelas ada, dan pemeriksaan dekat gambar menunjukkan kawasan pantulan [seperti cermin] di lautan tetapi tidak di darat."
Marshak menduga bahawa mungkin ada penjelasan sederhana untuk kilasan. Cahaya matahari memukul bahagian lautan atau tasik yang halus, dan memantulkan kembali ke sensor, seperti mengambil gambar kilat di cermin. Adakah ini benar-benar misteri?
Ketika Marshak dan rakan-rakannya melihat kembali gambar-gambar Galileo yang menunjukkan kilatan, mereka menemui sesuatu yang tidak dijawab oleh Sagan pada tahun 1993: Kilatan itu juga muncul di atas massa darat. Dan ketika mereka melihat gambar-gambar EPIC, mereka menjumpai kilatan di atas tanah. Jadi penjelasan sederhana seperti cahaya yang memantulkan lautan sudah tidak lagi berfungsi.
"Kami juga menemui beberapa kilatan yang sangat terang di darat." - Alexander Marshak, Timbalan Saintis Projek DSCOVR
"Kami juga menemui beberapa kilat yang sangat terang di darat," katanya. “Ketika saya pertama kali melihatnya, saya fikir mungkin ada sedikit air di sana, atau tasik yang dipancarkan sinar matahari. Tetapi kilauannya cukup besar, jadi bukan begitu. "
Tetapi ada yang menyebabkan kilatan, sesuatu yang reflektif. Marshak dan rakan-rakannya, Tamas Varnai dari University of Maryland, Baltimore County, dan Alexander Kostinski dari Michigan Technological University, memikirkan cara lain yang menyebabkan air menyebabkan kilatan.
Calon utama adalah zarah ais yang tinggi di atmosfer Bumi. Awan cirrus ketinggian tinggi mengandungi platelet ais kecil yang diselaraskan secara mendatar hampir sempurna. Ketiga-tiga saintis melakukan beberapa eksperimen untuk mencari punca kilatan, dan menerbitkan hasilnya dalam makalah baru yang diterbitkan dalam Geophysical Research Letters.
"Kilat tidak peduli dengan matahari dan lokasi EPIC." - Alexander Marshak, Timbalan Saintis Projek DSCOVR
Sebagai perincian kajian mereka, mereka pertama kali membuat katalog semua kilauan reflektif yang dijumpai EPIC di atas tanah; 866 daripadanya dalam tempoh 14 bulan dari bulan Jun 2015 hingga Ogos 2016. Sekiranya kilatan ini disebabkan oleh pantulan, maka hanya akan muncul di lokasi di dunia di mana sudut antara Matahari dan Bumi sepadan dengan sudut antara kapal angkasa DSCOVER dan Bumi . Sebagai katalog 866 kilauan, mereka mendapati bahawa sudut itu sesuai.
Ini mengesampingkan sesuatu seperti kilat sebagai penyebab kilatan. Tetapi ketika mereka meneruskan pekerjaan merancang sudut, mereka sampai pada kesimpulan lain: kilatan cahaya matahari memantulkan kristal ais mendatar di atmosfera. Instrumen lain di DSCOVR mengesahkan bahawa pantulan berasal dari atmosfera tinggi, dan bukan dari suatu tempat di permukaan.
"Punca kilatan jelas tidak ada di permukaan. Ia pasti ais, dan kemungkinan besar pantulan matahari dari zarah berorientasikan mendatar. " -Alexander Marshak, Timbalan Saintis Projek DSCOVR
Misteri diselesaikan. Tetapi seperti yang sering terjadi pada sains, menjawab satu soalan membawa kepada beberapa soalan lain. Mungkinkah mengesan kilatan ini dapat digunakan dalam kajian eksoplanet? Tetapi itulah yang perlu dijawab oleh komuniti sains angkasa.
Bagi Marshak, dia seorang saintis Bumi. Dia sedang menyiasat betapa biasa zarah-zarah ais mendatar ini, dan kesannya terhadap cahaya matahari. Sekiranya kesan itu dapat diukur, maka hal itu dapat dimasukkan dalam pemodelan iklim untuk mencoba memahami bagaimana Bumi mempertahankan dan menurunkan panas.
Sumber:
- Titik paparan EPIC NASA berkelip di Bumi
- Pencarian kehidupan di Bumi dari kapal angkasa Galileo
- Kilauan terestrial dilihat dari ruang dalam: kristal ais berorientasi yang dikesan dari titik Lagrangian
