Atmosfer planet-planet kebanyakan tersusun dari elemen sederhana, bermassa rendah dan terdiri atas karbon dioksida, oksigen dan nitrogen. Namun ketika sebuah serpihan partikel atau meteor melewatinya, atmosfer tersebut dapat menjadi lebih berat, dengan membakar elemen-elemen seperti magnesium, silikon dan besi.

Menurut para ilmuwan elemen-elemen tersebut memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap sirkulasi dan perubahan angin di atmosfer. Paul Withers dari Universitas Boston mengatakan, “Itu akan membuka sebuah hubungan baru dengan berbagai senyawa kimia yang umumnya tidak ada di atmosfer.”

Bagian terluar dari atmosfer planet-planet, ionosfer, mengandung berbagai plasma, yang merupakan campuran atom-atom atau molekul positif dan elektron yang bermuatan negatif. Ketika elemen-elemen sederhana seperti oksigen bergerak ke bagian luar itu, mereka akan terpisah dengan mudah, hilang dalam beberapa menit.

Namun meteor yang langsung menghantam permukaan planet membawa logam berat yang dapat dihilangkan melalui beberapa cara. Contohnya, seperti butiran debu, dapat terbakar dengan cepat, melepaskan magnesium yang sudah terionisasi saat jatuh. Atau, magnesium netral akan hancur menjadi bebatuan kecil, kemudian mendapat sinar matahari atau melepas elektronnya menjadi partikel lainnya. Elemen baru tersebut dapat hancur dalam satu hari penuh. 

Meteor yang yang menghantam atmosfer disebut meteor atau bintang jatuh. Sedangkan yang jatuh sampai ke bumi di sebut meteorit.

“Saat kami menambahkan ion logam ke ionosfer sebagai hasil dari masuknya meteorit, kami berhasil menciptakan plasma di wilayah yang sebelumnya tidak menghasilkan plasma,” kata Paul kepada SPACE.com.

Dalam sebuah artikel terbaru untuk Eos, harian milik Persatuan Geofisikal Amerika yang membahas mengenai bumi dan ilmu luar angkasa, Paul mendiskusikan pertanyaan penting yang diajukan oleh sejumlah ilmuwan mengenai bagian terluar dari atmosfer Mars dan Venus.

Selama dasawarsa terakhir, para ilmuwan telah mengumpulkan informasi yang lebih banyak mengenai ionosfer dari Mars dan Venus. Meskipun orang mungkin membayangkan tentang komposisi dan lokasi dari kedua planet tersebut akan menciptakan interaksi ionosfer yang berbeda, sebenarnya keduanya benar-benar sama, kata para ilmuwan.

“Jika Anda berdiri di atas permukaan kedua planet itu, maka Anda akan merasakan perbedaan,” kata Paul. “Namun di atas ketinggian 100 km, kondisinya benar-benar sama.”

Tekanan, suhu, dan kandungan kimia pada ketinggian di kedua planet itu sama. Demikian juga dengan banyaknya lapisan yang mengandung partikel-partikel dari meteor.

“Kepadatan plasma pada ketiga planet rata-rata sama, hal yang mungkin tidak Anda bayangkan untuk pertama kalinya,” kata Paul.

Karena matahari adalah pendorong utama untuk proses ionisasi, bisa diasumsikan Venus memiliki lebih banyak partikel di suatu area tertentu dibandingkan Mars, karena planet itu mengorbit dengan jarak dua kali lebih dekat ke bintang kita. Namun, kedua planet itu memiliki kepadatan yang sama, yang hanya berbeda 1/10 dengan bumi.

Di saat yang sama, lapisan yang dipengaruhi oleh meteor di Bumi sangat kecil, mungkin hanya selebar  2,6 km atau 3,2 km, sementara di Venus dan Mars bisa mencapai 9,6 km sampai 12,9 km.

Menurut Paul, perbedaan tersebut bisa terjadi akibat adanya medan magnet Bumi yang kuat, tidak seperti pada kedua planet lainnya. Namun para ilmuwan masih belum yakin sejauh mana peranan medan magnet tersebut.

Untuk mempelajari ionosfer, para ilmuwan dapat meluncurkan roket guna melakukan pengukuran di area tersebut. Namun prosesnya bisa lebih rumit untuk planet-planet lainnya.

Saat pesawat luar angkasa melakukan perjalanan melalui sistem tata surya, sinyal radio yang dikirim  kembali ke bumi dapat ditujukan melalui ionosfer dari planet terdekat. Plasma pada ionosfer dapat menyebabkan perubahan kecil pada sinyal radio namun dapat terdeteksi, hal tersebut dapat membantu para ilmuwan untuk mempelajari bagian teratas dari atmosfer. 

Proses itu dikenal sebagai proses penginderaan radio, yang tidak membutuhkan peralatan tertentu, hanya peralatan radio yang telah digunakan untuk berkomunikasi dengan para ilmuwan di bumi.

“Itu merupakan salah satu peralatan ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan planet-planet,” kata Paul.

Karena itu sangat sederhana, prosesnya telah diterapkan pada setiap planet yang pernah dikunjungi oleh pesawat luar angkasa.

Baru pada beberapa tahun terakhir ini, data mengenai Venus dan Mars telah cukup untuk melakukan penelitian secara cermat pada bagian teratas dari atmosfernya. Saat ini, belum ada simulasi angka yang dibuat untuk menjelaskan beberapa perbedaan, namun Paul berharap hal itu akan berubah dalam waktu dekat. 

Simulasi-simulasi itu dapat membantu menjawab beberapa pertanyaan yang muncul dari sejumlah pengamatan. Paul juga berharap dalam waktu dekat, pemahaman mendalam mengenai ionosfer akan dapat membantu para ilmuwan menentukan jenis “arkeologi atmosfer” untuk Venus dan Mars.

Suatu hari, para ilmuwan akan dapat melacak sejarah dari komet-komet di sistem tata surya dengan mengukur bagaimana atmosfer planet-planet dipengaruhi oleh debu dan gas dari benda tersebut. Namun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian tersebut mungkin dapat menjadi jalan pembuka, kata Paul.