Lubang Hitam Dari Dalam-Keluar

Selama dua tahun terakhir, fisikawan telah menunjukkan bahwa entropi belitan lubang hitam benar-benar mengikuti kurva Page, yang menunjukkan bahwa informasi telah keluar. Mereka melakukan analisis secara bertahap. Pertama, mereka menunjukkan cara kerjanya menggunakan wawasan dari teori string. Kemudian, dalam makalah yang diterbitkan musim gugur lalu, para peneliti memutus teori string sama sekali.

Pekerjaan dimulai dengan sungguh-sungguh pada Oktober 2018, ketika Ahmed Almheiri dari Institute for Advanced Study menyusun prosedur untuk mempelajari bagaimana lubang hitam menguap. Almheiri, segera bergabung dengan beberapa rekan, menerapkan konsep yang pertama kali dikembangkan oleh Juan Maldacena, sekarang di IAS, pada tahun 1997. (Penington bekerja secara paralel.)

Bayangkan alam semesta terbungkus dalam batas seperti bola salju. Selain memiliki dinding besar di sekelilingnya, interiornya pada dasarnya seperti alam semesta kita: memiliki gravitasi, materi, dan sebagainya. Batasannya, juga, adalah sejenis alam semesta. Ia tidak memiliki gravitasi dan, karena hanya permukaan, tidak memiliki kedalaman. Tapi itu dibuat dengan fisika kuantum yang hidup, dan semuanya sama rumitnya dengan interiornya. Meskipun kedua alam semesta ini mungkin terlihat berbeda, keduanya sangat serasi. Segala sesuatu di interior, atau "massal", memiliki padanan di perbatasan. Dan meskipun geometri massal tidak seperti geometri alam semesta kita sendiri, dualitas "AdS / CFT" ini telah menjadi taman bermain favorit para ahli teori string sejak Maldacena memperkenalkannya.

Menurut logika dualitas ini, jika Anda memiliki lubang hitam dalam jumlah besar, ia memiliki simulacrum di perbatasannya. Karena batas diatur oleh fisika kuantum tanpa komplikasi gravitasi, ia dengan tegas mempertahankan informasi. Begitu juga dengan lubang hitam.

Ketika para peneliti mulai menganalisis bagaimana lubang hitam menguap di AdS / CFT, pertama-tama mereka harus mengatasi sedikit masalah: Dalam AdS / CFT, lubang hitam sebenarnya tidak menguap. Radiasi mengisi volume yang terbatas seperti uap di dalam panci bertekanan, dan apa pun yang dipancarkan lubang itu akhirnya diserap kembali. "Sistem akan mencapai kondisi mapan," kata Jorge Varelas da Rocha, fisikawan teoretis di Institut Universitas Lisbon.

Untuk mengatasinya, Almheiri dan rekan-rekannya mengadopsi saran dari Rocha untuk meletakkan analogi ekuivalen katup uap di perbatasan untuk mengeluarkan radiasi dan mencegahnya jatuh kembali. "Ini menyedot radiasi keluar," kata Netta Engelhardt dari Institut Teknologi Massachusetts, salah satu rekan penulis Almheiri. Para peneliti mensimulasikan lubang hitam di tengah ruang besar, mulai mengeluarkan radiasi, dan mengamati apa yang terjadi.

Untuk melacak entropi belitan lubang hitam, mereka menggunakan pemahaman yang lebih terperinci tentang AdS / CFT yang dikembangkan Engelhardt dan lainnya, termasuk Aron Wall di Universitas Cambridge, dalam dekade terakhir. Fisikawan sekarang dapat menunjukkan dengan tepat bagian manakah yang sesuai dengan bagian batas mana, dan properti kumpulan mana yang sesuai dengan properti batas mana.

Kunci untuk menghubungkan dua sisi dualitas adalah apa yang oleh fisikawan disebut permukaan ekstremal kuantum. (Permukaan ini adalah fitur umum - Anda tidak memerlukan lubang hitam untuk memilikinya.) Pada dasarnya Anda membayangkan meniup gelembung sabun secara massal. Gelembung secara alami mengambil bentuk yang meminimalkan luas permukaannya. Bentuknya tidak perlu bulat, seperti gelembung di pesta ulang tahun anak, karena aturan geometri bisa berbeda dari yang kita kenal; jadi gelembung adalah probe dari geometri itu. Efek kuantum juga bisa melebarkannya.

Dengan menghitung di mana letak permukaan ekstrem kuantum, peneliti memperoleh dua informasi penting. Pertama, permukaan mengukirnya menjadi dua bagian dan mencocokkan masing-masing dengan sebagian dari batas. Kedua, luas permukaan sebanding dengan bagian entropi belitan antara dua bagian batas tersebut. Dengan demikian, permukaan ekstremal kuantum menghubungkan konsep (luas) geometris dengan konsep kuantum (belitan), memberikan gambaran sekilas tentang bagaimana gravitasi dan teori kuantum bisa menjadi satu.

Tetapi ketika para peneliti menggunakan permukaan ekstremal kuantum ini untuk mempelajari lubang hitam yang menguap, hal yang aneh terjadi. Di awal proses penguapan, mereka menemukan, seperti yang diharapkan, bahwa entropi belitan batas meningkat. Karena lubang adalah satu-satunya benda di dalam ruang, penulis menyimpulkan bahwa entropi keterjeratannya meningkat. Dalam hal kalkulasi awal Hawking, sejauh ini bagus.

Tiba-tiba hal itu berubah. Permukaan ekstremal kuantum tiba-tiba terwujud tepat di dalam cakrawala lubang hitam. Awalnya permukaan ini tidak berpengaruh pada sistem lainnya. Tapi akhirnya itu menjadi faktor penentu entropi, yang mengarah ke penurunan. Para peneliti membandingkannya dengan transisi seperti mendidih atau membeku. "Kami menganggap ini sebagai perubahan fase analog dengan fase termodinamika - antara gas dan cairan," kata Engelhardt.

Itu berarti tiga hal. Pertama, pergeseran tiba-tiba menandakan dimulainya ilmu fisika baru yang tidak tercakup dalam perhitungan Hawking. Kedua, permukaan ekstremal membelah alam semesta menjadi dua. Satu bagian setara dengan batas. Yang lainnya adalah alam lubang hitam yang batasnya tidak memiliki informasi, menunjukkan bahwa radiasi yang keluar dari sistem berpengaruh pada konten informasinya.

Ketiga, posisi permukaan ekstrimal kuantum sangat signifikan. Itu terletak tepat di dalam cakrawala lubang hitam. Saat lubang menyusut, begitu pula permukaan ekstremal kuantum dan, bersamanya, entropi keterjeratan. Itu akan menghasilkan kemiringan ke bawah seperti yang diprediksikan Page - pertama kali perhitungan melakukan itu.

Dengan menunjukkan bahwa entropi keterjeratan mengikuti kurva Page, tim dapat mengonfirmasi bahwa lubang hitam melepaskan informasi. Ini keluar dalam bentuk yang sangat terenkripsi yang dimungkinkan oleh keterjeratan kuantum. Faktanya, itu sangat terenkripsi sehingga tidak terlihat seolah-olah lubang hitam telah mengeluarkan apa pun. Namun akhirnya lubang hitam melewati titik kritis di mana informasi dapat didekripsi. Penelitian, yang diposting pada Mei 2019, menunjukkan semua ini menggunakan alat teoretis baru yang mengukur keterjeratan secara geometris.

Bahkan dengan alat ini, kalkulasi harus disederhanakan sampai pada intinya agar dapat dilakukan. Sebagian besar jagad AdS / CFT ini hanya memiliki satu dimensi ruang, misalnya. Lubang hitam bukanlah bola hitam besar, melainkan ruas garis pendek. Namun, para peneliti berpendapat, gravitasi adalah gravitasi, dan apa yang terjadi pada dunia garis ini seharusnya berlaku untuk alam semesta yang sebenarnya. (Pada April 2020, Koji Hashimoto, Norihiro Iizuka dan Yoshinori Matsuo dari Universitas Osaka menganalisis lubang hitam dalam geometri datar yang lebih realistis dan memastikan bahwa temuan tersebut masih berlaku.)

Pada Agustus 2019, Almheiri dan rekan lainnya mengambil langkah berikutnya dan mengalihkan perhatian mereka ke radiasi. Mereka menemukan bahwa lubang hitam dan radiasi yang dipancarkannya mengikuti kurva Page yang sama, sehingga informasi harus ditransfer dari satu ke yang lain. Perhitungannya tidak menyebutkan bagaimana itu ditransfer, hanya itu saja.

Sebagai bagian dari pekerjaan, mereka menemukan bahwa alam semesta mengalami penataan ulang yang membingungkan. Pada awalnya, lubang hitam berada di pusat angkasa dan radiasinya terbang keluar. Tapi setelah cukup waktu berlalu, persamaan mengatakan, partikel jauh di dalam lubang hitam bukan lagi bagian dari lubang, tetapi bagian dari radiasi. Mereka belum terbang ke luar, tetapi hanya bertukar fungsi.

Ini penting karena partikel interior ini biasanya akan berkontribusi pada entropi belitan antara lubang hitam dan radiasi. Jika mereka bukan lagi bagian dari lubang hitam, mereka tidak lagi berkontribusi pada entropi, menjelaskan mengapa itu mulai berkurang.

Para penulis menjuluki inti dalam radiasi sebagai "pulau" dan menyebut keberadaannya "mengejutkan". Apa artinya partikel berada di lubang hitam, tetapi tidak di lubang hitam? Untuk memastikan bahwa informasi dipertahankan, fisikawan menghilangkan satu teka-teki hanya untuk membuat teka-teki yang lebih besar. Setiap kali saya bertanya kepada Almheiri dan yang lainnya apa artinya, mereka melihat ke kejauhan, sejenak kehilangan kata-kata.

Kurva Menjadi Kuncinya

Pada tahun 1992, Don Page dan keluarganya menghabiskan liburan Natal mereka dengan duduk di rumah di Pasadena, menikmati kolam renang dan menonton Parade Mawar. Page, seorang fisikawan di University of Alberta di Kanada, juga menggunakan jeda ini untuk memikirkan bagaimana sebenarnya lubang hitam yang paradoks. Studi pertamanya tentang lubang hitam, ketika dia menjadi mahasiswa pascasarjana di tahun 70-an, adalah kunci pada ide Stephen Hawking bahwa lubang hitam memancarkan radiasi - hasil dari proses kuantum acak di tepi lubang. Sederhananya, lubang hitam membusuk dari luar ke dalam.

Partikel yang ditumpahkannya tampaknya tidak membawa informasi tentang isi interior. Jika astronot seberat 100 kilogram jatuh, lubang itu bertambah besar dengan massa 100 kilogram. Namun ketika lubang tersebut memancarkan radiasi yang setara dengan 100 kilogram, radiasi itu sama sekali tidak terstruktur. Tidak ada tentang radiasi yang mengungkapkan apakah itu berasal dari astronot atau segumpal timah.

Itu menjadi masalah karena, pada titik tertentu, lubang hitam memancarkan massa terakhirnya dan berhenti. Yang tersisa hanyalah awan partikel amorf besar yang bergerak di sana-sini secara acak. Tidak mungkin untuk memulihkan apa pun yang jatuh. Hal itu membuat pembentukan dan penguapan lubang hitam sebagai proses yang tidak dapat diubah, yang tampaknya melanggar hukum mekanika kuantum.

Hawking dan sebagian besar ahli teori lainnya pada saat itu menerima kesimpulan itu - jika sifat tak dapat diubah/ireversibilitas melanggar hukum fisika seperti yang mereka pahami, semakin buruk hukum itu. Tapi Page merasa gelisah, karena ireversibilitas akan melanggar kesimetrisan dasar waktu. Pada tahun 1980 dia memutuskan hubungan dengan mantan penasihatnya dan berpendapat bahwa lubang hitam harus melepaskan atau setidaknya menyimpan informasi. Itu menyebabkan perpecahan di antara fisikawan. "Kebanyakan relativis umum yang saya ajak bicara setuju dengan Hawking," kata Page. Tapi fisikawan partikel cenderung setuju dengan saya.

Saat liburan di Pasadena, Page menyadari bahwa kedua kelompok telah melewatkan satu poin penting. Teka-teki itu bukan hanya apa yang terjadi di akhir kehidupan lubang hitam, tetapi juga apa yang menuntunnya.

Dia mempertimbangkan aspek proses yang relativitas abaikan: keterjeratan kuantum/Quantum Entanglement. Radiasi yang dipancarkan mempertahankan hubungan mekanis kuantum ke tempat asalnya. Jika Anda mengukur radiasi atau lubang hitamnya sendiri, ini terlihat acak, tetapi jika Anda mempertimbangkannya bersama-sama, mereka menunjukkan sebuah pola. Ini seperti mengenkripsi data Anda dengan sandi. Data tanpa kata sandi adalah omong kosong. Kata sandi, jika Anda telah memilih yang bagus, tidak ada artinya juga. Tapi bersama-sama mereka membuka informasi. Mungkin, pikir Page, informasi bisa keluar dari lubang hitam dalam bentuk terenkripsi yang serupa.

Page menghitung apa arti untuk jumlah total keterjeratan antara lubang hitam dan radiasi, sebuah kuantitas yang dikenal sebagai entropi keterjeratan. Pada awal seluruh proses, entropi belitan adalah nol, karena lubang hitam belum memancarkan radiasi apa pun untuk dijerat. Di akhir proses, jika informasi dipertahankan, entropi keterjeratan harus nol lagi, karena tidak ada lagi lubang hitam. "Saya penasaran bagaimana entropi radiasi akan berubah di antaranya," kata Page.

Awalnya, saat radiasi bertahap keluar, entropi belitan tumbuh. Page beralasan bahwa tren ini harus berbalik. Entropi harus berhenti naik dan mulai turun jika ingin mencapai nol pada titik akhir. Seiring waktu, entropi belitan harus mengikuti kurva yang berbentuk seperti V. terbalik

Page menghitung bahwa pembalikan ini harus terjadi kira-kira di tengah proses, pada saat yang sekarang dikenal sebagai waktu Page. Ini jauh lebih awal dari asumsi fisikawan. Lubang hitam masih sangat besar pada saat itu - tentu saja tidak mendekati ukuran subatom di mana efek eksotis yang diduga akan muncul. Hukum fisika yang diketahui masih harus diterapkan. Dan tidak ada dalam hukum itu yang membengkokkan kurva.

Dengan itu, masalahnya menjadi jauh lebih ruwet. Fisikawan selalu membayangkan bahwa teori gravitasi quantum berperan hanya dalam situasi yang begitu ekstrim sehingga terdengar konyol, seperti bintang yang runtuh hingga radius proton. Sekarang Page memberi tahu mereka bahwa gravitasi kuantum penting dalam kondisi yang, dalam beberapa kasus, sebanding dengan yang ada di sekitar Anda.

Analisis Page membenarkan menyebut masalah informasi lubang hitam sebagai paradoks dan bukan sekadar teka-teki. Ini mengekspos konflik dalam pendekatan semiklasik. "Paradoks Waktu Page tampaknya mengarah pada runtuhnya fisika berenergi rendah di tempat yang tidak seharusnya dia runtuh, karena energinya masih rendah," kata David Wallace, seorang filsuf fisika di Universitas Pittsburgh.

Sisi baiknya, klarifikasi Page tentang masalah itu membuka jalan menuju solusi. Dia menetapkan bahwa, jika entropi belitan mengikuti kurva Page, maka informasi akan keluar dari lubang hitam. Dengan melakukan itu, dia mengubah debat menjadi sebuah perhitungan. "Fisikawan tidak selalu pandai berkata-kata," kata Andrew Strominger dari Universitas Harvard. "Kami melakukan yang terbaik dengan persamaan yang tajam."

Sekarang fisikawan hanya perlu menghitung entropi keterjeratan. Jika mereka bisa melakukannya, mereka akan mendapatkan jawaban langsung. Apakah entropi keterjeratan mengikuti V terbalik atau tidak? Jika ya, lubang hitam menyimpan informasi, yang berarti fisikawan partikel benar. Jika tidak, lubang hitam menghancurkan atau menyimpan informasi.

Namun, meskipun Page menjelaskan apa yang harus dilakukan fisikawan, para ahli teori membutuhkan waktu hampir tiga dekade untuk mengetahui caranya.

Dalam serangkaian makalah, fisikawan teoretis telah mendekati penyelesaian paradoks informasi lubang hitam yang telah membingungkan mereka selama hampir 50 tahun. Informasi, mereka sekarang berkata dengan percaya diri, tidak lolos dari lubang hitam. Jika Anda melompat ke salah satunya, Anda tidak akan pergi selamanya. Partikel demi partikel, informasi yang dibutuhkan untuk menyusun kembali tubuh Anda akan muncul kembali. Kebanyakan fisikawan telah lama berasumsi bahwa itu akan terjadi; itulah hasil dari teori string, kandidat utama mereka untuk teori terpadu. Tetapi kalkulasi baru, meskipun terinspirasi oleh teori string, berdiri sendiri, tanpa ada string yang terlihat. Informasi keluar melalui cara kerja gravitasi itu sendiri - hanya gravitasi biasa dengan satu lapisan efek kuantum.

Ini adalah peran khusus pembalikan gravitasi. Menurut teori relativitas umum Einstein, gravitasi lubang hitam begitu kuat sehingga tidak ada yang bisa menghindarinya. Pemahaman yang lebih canggih tentang lubang hitam yang dikembangkan oleh Stephen Hawking dan rekan-rekannya pada tahun 1970-an tidak mempertanyakan prinsip ini. Hawking dan yang lainnya berusaha mendeskripsikan materi di dalam dan sekitar lubang hitam menggunakan teori kuantum, tetapi mereka terus mendeskripsikan gravitasi menggunakan teori klasik Einstein - pendekatan hibrid yang oleh fisikawan disebut "semiklasik". Meskipun pendekatan tersebut memperkirakan efek baru di sekeliling lubang, bagian dalamnya tetap tertutup rapat. Fisikawan memperkirakan bahwa Hawking telah membuat perhitungan semiklasik. Kemajuan lebih lanjut harus memperlakukan gravitasi, juga, sebagai kuantum.

Itulah yang disengketakan oleh para penulis studi yang lebih baru. Mereka telah menemukan efek semiklasik tambahan - konfigurasi gravitasi baru yang diizinkan oleh teori Einstein, tetapi Hawking tidak memasukkannya. Seperti dibungkam pada awalnya, efek ini akan mendominasi ketika lubang hitam sangat tua. Lubang itu berubah dari seperti kerajaan pertapa yang super ketat menjadi sistem yang sangat terbuka. Tidak hanya informasi yang tumpah, semua hal baru yang muncul dimuntahkan dengan segera. Teori semiklasik yang direvisi belum menjelaskan bagaimana tepatnya informasi itu keluar, tetapi demikianlah kecepatan penemuan dalam dua tahun terakhir sehingga para ahli teori sudah memiliki petunjuk tentang mekanisme kemunculan informasi.

Anda mungkin mengharapkan para penulis untuk kemudian merayakannya, tetapi mereka mengatakan bahwa mereka juga merasa kecewa. Seandainya kalkulasi melibatkan fitur-fitur mendalam dari gravitasi kuantum sejak awal, itu mungkin akan lebih sulit untuk dilakukan pada awalnya, tetapi setelah itu dilakukan, itu akan membuka dan menerangi misteri kedalaman tersebut. Jadi mereka khawatir mereka mungkin telah menyelesaikan masalah yang satu ini tanpa mencapai solusi yang lebih luas yang mereka cari. "Harapannya adalah, jika kita bisa menjawab pertanyaan ini - jika kita bisa melihat informasi yang keluar - untuk melakukan itu kita harus belajar tentang teori mikroskopis," kata Geoff Penington dari University of California, Berkeley, menyinggung ke teori gravitasi kuantum sepenuhnya.

Semua itu diperdebatkan secara intens dalam sesi Zoom dan webinar. Karya ini sangat matematis dan memiliki kerumitan tinggi, merangkai satu demi satu trik kalkulasi dengan cara yang sulit ditafsirkan. Lubang cacing, prinsip holografik, ruang-waktu yang muncul, keterjeratan kuantum, komputer kuantum: Hampir setiap konsep dalam fisika fundamental saat ini muncul, membuat subjek memikat sekaligus membingungkan.

Dan tidak semua orang yakin. Beberapa masih berpikir bahwa Hawking benar dan teori string atau fisika novel lainnya harus ikut bermain jika informasi ingin keluar. "Saya sangat menolak orang yang datang dan berkata, 'Saya punya solusi hanya dalam mekanika kuantum dan gravitasi,'" kata Nick Warner dari University of Southern California. "Karena sebelumnya kita telah berputar-putar."

Tetapi hampir semua orang tampaknya setuju pada satu hal. Dalam beberapa hal atau lainnya, ruang-waktu itu sendiri tampaknya berantakan di lubang hitam, menyiratkan bahwa ruang-waktu bukanlah tingkat akar realitas, tetapi struktur yang muncul dari sesuatu yang lebih dalam. Meskipun Einstein memahami gravitasi sebagai geometri ruang-waktu, teorinya juga mensyaratkan pembubaran ruang-waktu, yang pada akhirnya menjadi alasan mengapa informasi dapat lolos dari penjara gravitasinya.

Penjelajah Perseverance NASA dengan aman mendarat di Mars setelah perjalanan sejauh 292,5 juta mil dari Bumi, badan tersebut mengkonfirmasi pada pukul 15:55. ET Kamis. Penjelajah mendarat dengan sempurna, menurut tim misi.
"Percy", sebutan bagi pesawat ruang angkasa itu di kontrol misi, mengirimkan kembali gambar pertamanya dari lokasi pendaratan segera setelah pendaratan, yang menunjukkan bayangan rover di permukaan lokasi pendaratannya di Kawah Jezero.

berikut beberapa foto dan video dari misi ini:

https://youtu.be/4czjS9h4Fpg

Upgrade minor forum ke 2.0.18

Dari observatorium di atas Gurun Atacama Chili, para astronom telah melihat cahaya tertua di alam semesta.

Pengamatan mereka, ditambah sedikit perhitungan geometri kosmik, menunjukkan bahwa alam semesta berusia 13,77 miliar tahun — plus minus 40 juta tahun. Seorang peneliti Universitas Cornell ikut menulis salah satu dari dua makalah tentang temuan tersebut, yang menambahkan hal baru pada perdebatan yang sedang berlangsung di komunitas astrofisika.

Perkiraan baru, menggunakan data yang dikumpulkan di Teleskop Kosmologi Atacama (ACT) dari National Science Foundation, cocok dengan yang diberikan oleh model standar alam semesta, serta pengukuran cahaya yang sama yang dibuat oleh satelit Planck, Badan Antariksa Eropa, yang mengukur sisa-sisa Big Bang dari tahun 2009 hingga '13.

Penulis utama "The Atacama Cosmology Telescope: A Measurement of the Cosmic Microwave Background Power Spectra in 98 and 150 GHz" adalah Steve Choi, Rekan Postdoctoral Astronomi dan Astrofisika NSF di Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science, di College of Arts and Science.

Pada 2019, tim peneliti yang mengukur pergerakan galaksi menghitung bahwa alam semesta berusia ratusan juta tahun lebih muda dari perkiraan tim Planck. Perbedaan itu menunjukkan bahwa model baru untuk alam semesta mungkin diperlukan dan memicu kekhawatiran bahwa salah satu rangkaian pengukuran mungkin salah.

"Sekarang kami telah menemukan jawaban di mana Planck dan ACT setuju," kata Simone Aiola, seorang peneliti di Pusat Astrofisika Komputasi Institut Flatiron. "Ini menunjukkan fakta bahwa pengukuran yang sulit ini dapat diandalkan."

Untuk memberikan gambaran tentang skala siklon yang sangat besar di kutub selatan Jupiter, lihat batas Amerika Serikat yang ditumpangkan susunkan di atas gambar badai siklon Jupiter ini.

Berikut struktur salah satu bulan Jupiter yang bernama Callisto:

Berikut struktur salah satu bulan Jupiter, yang bernama Europa

Ketika datang ke Bulan, semua orang menginginkan hal yang sama. Bukan dalam arti memiliki tujuan bersama, tetapi dalam arti bahwa semua pemain menargetkan situs strategis yang sama — lembaga negara dan sektor swasta sama. Itu karena, apakah Anda ingin belajar sains atau menghasilkan uang, Anda akan membutuhkan hal-hal seperti air dan cahaya.



Banyak negara dan perusahaan swasta memiliki rencana ambisius untuk menjelajahi atau menambang Bulan. Ini tidak akan terjadi pada waktu yang lama tetapi segera — bahkan dalam dekade ini.
Sejauh ini, banyak perdebatan seputar penjelajahan dan penambangan Bulan berfokus pada ketegangan di ruang angkasa antara lembaga negara dan sektor swasta. Namun seperti yang kita lihat, tantangan mendesak muncul dari sumber daya strategis yang terbatas.

Situs penting untuk sains juga penting untuk pembangunan infrastruktur oleh lembaga negara atau pengguna komersial. Situs semacam itu termasuk "puncak cahaya abadi" (di mana terdapat sinar matahari yang hampir konstan, dan karenanya akses ke listrik), dan kawah yang terus-menerus teduh di daerah kutub, di mana terdapat air es. Masing-masing langka, dan kombinasi keduanya — es di dasar kawah dan puncak sempit cahaya abadi di tepi kawah — adalah target berharga bagi pemain yang berbeda. Tapi mereka hanya terjadi di daerah kutub, bukan di situs ekuator yang ditargetkan oleh program Apollo pada 1960-an dan 1970-an.

Pendaratan Chang'e 5 yang berhasil baru-baru ini oleh China menargetkan lokasi pendaratan yang relatif mulus di dekat bulan, tetapi itu adalah bagian dari program bertahap yang lebih besar yaitu membawa badan antariksa China turun ke kutub selatan bulan pada tahun 2024.

India mencoba rute kutub yang lebih langsung, dengan pendarat Chandrayaan-2 yang gagal dan jatuh di wilayah yang sama pada tahun 2019. Roscosmos Rusia, bekerja sama dengan Badan Antariksa Eropa, juga menargetkan wilayah kutub selatan untuk pendaratan pada akhir tahun 2021 dan, pada tahun 2023 , di kawah Boguslavsky, sebagai misi uji coba. Selanjutnya, Roscosmos akan membidik Cekungan Aitken di wilayah yang sama pada tahun 2022 untuk prospek air di area yang teduh secara permanen. Sejumlah perusahaan swasta juga memiliki rencana ambisius untuk menambang Bulan untuk sumber daya.

Sumber daya strategis yang tidak berada di wilayah kutub cenderung terkonsentrasi daripada didistribusikan secara merata. Thorium dan uranium, yang dapat digunakan untuk bahan bakar radioaktif, ditemukan bersama di 34 wilayah yang luasnya kurang dari 80 km. Besi yang dihasilkan dari tumbukan asteroid dapat ditemukan di wilayah yang lebih luas, berkisar antara 30-300 km, tetapi hanya ada sekitar 20 area seperti itu.

Dan kemudian ada sumber daya bulan, yang ditambang dalam lusinan film fiksi ilmiah: Helium-3, untuk fusi nuklir. Ditebarkan oleh Matahari di dalam batuan bubuk yang dihancurkan di permukaan bulan, ia ada di area yang luas di seluruh Bulan, tetapi konsentrasi tertinggi hanya ditemukan di sekitar delapan wilayah, semuanya relatif kecil (kurang dari 50 km).
Bahan-bahan ini akan menarik bagi mereka yang mencoba membangun infrastruktur di Bulan dan kemudian menargetkan Mars serta eksploitasi komersial (pertambangan), atau sains — misalnya membuat susunan teleskop di sisi jauh bulan, jauh dari kebisingan komunikasi yang semakin meningkat.

Lalu bagaimana kita menangani masalah tersebut? Perjanjian Luar Angkasa (1967) menyatakan bahwa "eksplorasi dan pemanfaatan ruang angkasa harus dilakukan untuk kepentingan semua negara dan akan menjadi manfaat seluruh umat manusia." Negara tidak dapat mengklaim bagian Bulan sebagai properti, tetapi mereka masih dapat menggunakannya. Di mana hal ini meninggalkan perselisihan dan ekstraksi oleh perusahaan swasta menjadi tidak jelas.

Peraturan pengganti yang diusulkan, seperti Perjanjian Bulan (1979), dipandang terlalu membatasi, membutuhkan kerangka hukum formal dan peraturan internasional yang ambisius. Perjanjian tersebut gagal mendapatkan dukungan di antara para pemain kunci, termasuk AS, Rusia dan China. Langkah-langkah yang lebih baru, seperti Artemis Accords - seperangkat pedoman seputar Program Artemis untuk eksplorasi awak Bulan - dianggap sangat terkait dengan program AS.

Dalam kasus terburuk, kurangnya kerangka kerja ini dapat menyebabkan ketegangan yang meningkat di Bumi. Tapi itu juga bisa menciptakan duplikasi infrastruktur yang tidak perlu, dengan setiap orang membangun barang mereka sendiri. Hal itu akan menaikkan biaya untuk masing-masing organisasi, yang kemudian akan memiliki alasan untuk mencoba mendapatkan ganti dengan cara yang dapat membahayakan peluang untuk sains dan warisan yang kita tinggalkan untuk generasi mendatang.

Tanggapan awal terbaik kami mungkin sederhana, mengambil isyarat dari situs yang diabaikan di Bumi. Sumber daya terestrial kecil, seperti danau yang dibatasi oleh beberapa desa, atau stok ikan sering dikelola melalui pendekatan yang dikembangkan secara lokal oleh para pemain kunci yang terlibat.

Ini menunjukkan bahwa langkah pertama menuju tata kelola sumber daya bulan adalah menciptakan kesepakatan di antara pengguna. Ini harus berfokus pada sifat sumber daya yang dipertaruhkan, bagaimana manfaatnya harus didistribusikan, dan, yang terpenting, skenario terburuk yang ingin mereka hindari. Misalnya, para pelaku kemungkinan perlu memutuskan apakah puncak cahaya abadi harus dikelola sebagai sepetak real estat bernilai tinggi atau sebagai volume keluaran energi yang akan dibagikan. Mungkin juga layak untuk memutuskan kasus per kasus.

Tantangan lainnya adalah memupuk kepatuhan terhadap pengaturan tata kelola yang dibuat. Untuk itu, pengguna bulan disarankan untuk membangun instalasi bersama, seperti fasilitas pendaratan dan pasokan, agar berfungsi sebagai penahan yang dapat menahan dari pelaku untuk berperilaku buruk. Solusi parsial seperti itu akan sulit ditambahkan setelah suatu negara atau perusahaan melakukan investasi yang tidak dapat diubah dalam desain misi. Jelaslah, sekaranglah waktu untuk merancang pendekatan ini.