VIRTUAL OFFICE TANJUNG DUREN 27.: Gunung Berapi: Sebuah fenomena yang umum di tata surya

Kamis, 18 Januari 2018

Gunung Berapi: Sebuah fenomena yang umum di tata surya

Bagaimana sebenarnya gunung berapi bisa meletus, Fenomena menarik di alam semesta.

Gunung berapi, mungkin ketika kita mendengar kata itu yang terbayang di kepala kita adalah sebuah struktur berbentuk kerucut yang memuntahkan lava, dan asap, layaknya sebuah jerawat di muka bumi. Dan tentu saja, hal yang paling sering, atau malah satu-satunya, yang kita kaitkan pada tempat gunung berapi adalah di atas bumi, tetapi tahukah anda bahwa terdapat gunung berapi di tata surya ini? Dan tentu saja, anda akan mengaitkan limpahan yang keluar dari gunung berapi sebagai lava, magma yang panas keluar dari perut bumi, dengan suhu mencapai 2000 derajat Celcius, atau malah lebih?

Kalau mendengar tentang letusan gunung berapi, jelas sekali kan apa yang terbayang seperti gambar di atas? Sebuah gundukkan yang mengerikan dan menyemburkan api sebagai pekerjaannya, dimana pada siklus aktifnya memakan korban nyawa manusia, namun setelah itu menyuburkan tanah, dan merevitalisasi atmosfer bumi, dlsb. Belum lagi pemandangan spektakuler yang dihasilkan dari letusan-letusan ini lava yang memancar dari dalam perut bumi, partikel-partikel debu yang bermuatan listrik dan memicu badaipetir, pemandangan ini seakan-akan menyatakan bahwa manusia sedang dihukum, meskipun sebenarnya hal ini hanyalah bumi yang sedang melakukan pemanasan, atau sedang mengganti posisi tidurnya.

Mungkin yang menjadi sebuah pertanyaan besar di benak banyak orang adalah, “Bagaimana sebenarnya gunung berapi bisa meletus?”

Untuk dapat mengerti mekanisme meletusnya gunung berapi, kita pertama-tama harus tahu terlebih dahulu bagaimana gunung berapi bisa terbentuk. Sebenarnya ada beberapa cara gunung berapi bisa terlahir, namun semuanya melibatkan adanya robekkan pada kerak bumi, misalnya jika terjadi tumbukkan tektonik, yang merupakan faktor utama terjadinya gunung berapi di dunia, dan hal ini pulalah yang menyebabkan Indonesia memiliki banyak sekali gunung berapi, karena Indonesia diapit oleh 5 lempeng tektonik, yaitu, lempeng asia, lempeng india, lempeng australia, lempeng samudra pasifik, dan lempeng samudra hindia.

Selain itu, dapat juga gunung berapi terjadi karena adanya hot spot, atau adanya lubang di tengah lempeng, seperti yang terjadi pada kepulauan Hawaii, dan ciri khas dari hot spot ini adalah lavanya yang cenderung memiliki konsistensi yang lunak dan cair. Sedangkan yang terakhir adalah karena terjadinya robekkan pada zona divergent, dimana plat tektonik saling menjauh satu sama lain, contohnya adalah pergunungan bawah laut (mid-oceanic ridge) di dasar samudra Atlantik

seperti inilah asal-usul dari banyak gunung berapi di bumi

Tapi tentu saja hal ini masih menyisakan banyak pertanyaan, jika material panas yang dimuntahkan memang berasal dari perut bumi, dan bisa lewat karena robekan pada kerak bumi, lantas, bagaimana material tersebut dapat menjadi panas?

Seperti inilah bumi jika dipotong dari samping,
dan lapisan-lapisannya

Sebenarnya hal tersebut terjadi karena suhu didalam bumi itu sendiri sangat panas, memuncak sampai 5700 Kelvin pada intinya, dan pada bagian yang dekat permukaan pun sudah mencapai seribu derajat Celcius. Lantas, darimanakah, perut bumi mendapatkan suhu sepanas itu? Penjelasan yang paling mudah memang merupakan beban dari material bumi itu sendiri yang menyebabkan tekanan yang begitu besar, karena gravitasi, pada inti sehingga terjadi peningkatan suhu, dan karena kerak bumi memiliki konsistensi yang berbeda dari materi inti, maka kerak menjadi bagaikan sebuah termos yang menahan agar suhu perut bumi tidak jatuh. Namun justru karena ada perbedaan suhu yang signifikan antara dibawah kerak dan diatasnya (mencapai ribuan Kelvin) yang terjadi adalah isi perut bumi, meskipun hanya minoritasnya saja yang dapat keluar. Namun, meskipun hanya sebagian dari materi dari perut bumi yang setiap hari mengalir keluar, tetapi tetap saja hal ini akan menurunkan suhu dan tekanan materi yang dapat dimuntahkan, dan berdasarkan perhitungan, memang tekanan saja tidak akan cukup untuk menghasilkan panas perut bumi yang ada, dan beberapa hipotesis sudah diajukan untuk menjelaskan masalah ini, seperti adanya materi radioaktif sisa supernova yang membentuk cincin protoplanet dan protobintang yang akhirnya membentuk tata surya (menimbang juga bahwa terdapat banyak materi radioaktif, bahkan di kerak bumi saja), sisa panas dari kejadian-kejadian katastrofik yang membentuk bumi (semua dentuman itu pasti akan menyisakan panas yang luar biasa bukan?) atau mungkin dengan proses fisis yang belum kita kenal, atau pengetahuan kita mengenai tekanan dan suhu bisa saja belum lengkap, tapi itu lah sains, selalu berkembang dari kekurangannya.

sebuah cincin protoplanet, dari sinilah planet-planet
seperti bumi dan mars lahir, dan sisa energi
tumbukannya masih tersimpan di perut
bumi sampai sekarang

Tetapi tahukah anda bahwa fenomena gunung berapi juga ada di planet-planet dan bulan-bulan lain selain bumi? atau bahkan terdapat bukti bahwa di bulan terdapat sisa-sisa gunung berapi? Kita ambil contoh dari Io, bulan Jupiter, yang justru merupakan sebuah objek dengan aktivitas vulkanik yang paling tinggi se tata-surya, namun berbeda dengan bumi, aktivitas vulkanik di Io tidak bisa dijelaskan dengan tekanan, sisa energi tumbukkan, maupun peluruhan radioaktif, namun sumber energi vulkanik disana sangatlah unik, karena Io memiliki inti yang tercabik-cabik secara harafiah, oleh karena planet induknya, Jupiter, memiliki massa yang begitu besar, sehingga apapun yang ada didekatnya akan tertarik ke arahnya, termasuk, jika anda tahu, comet Schumacher-Levy 9 yang terkenal itu, yang menabrak planet itu dengan indahnya, dan terekam oleh teleskop Hubble.

Kembali ke topik, Io menjadi korban dari gaya pasang (seperti pada pasang surut laut karena bulan), hanya saja kekuatannya jauh lebih besar dibandingkan gaya pasang yang terjadi di bumi karena bulan, Io secara harafiah menjadi lonjong dan intinya terus menerus berada dalam proses dirobek menjadi dua karena tarik-menarik gravitasi antara planet induknya, jupiter, dan bulan-bulan raksasa yang ada di belakang, yaitu Europa, dan Ganymede, yang memiliki periode orbit yang tersinkronasi dengannya.

Hal ini dalam bahasa inggris disebut sebagai “tidal heating” dan untuk menjelaskan sedikit lebih jauh tentang pemanasan ini, kita harus mempertimbangkan seluruh gaya yang berkecimpung di dalam inti Io, pertama ada gaya gravitasi dari planet Jupiter yang memang sangat besar, lalu ada gaya gravitasi kedua bulan yang disebut diatas, dan gaya gravitasi dari Io itu sendiri, hal ini menyebabkan adanya “tug of war” atau tarik tambang antara gaya-gaya yang disebut diatas, yang menyebabkan terjadinya gesekan-gesekan yang luar biasa. Hal ini terutama terjadi karena pencembungan dari bentuk Io itu sendiri, dan ketika sedang tidak berada sederet dengan dua bulan raksasa dibelakangnya, Io akan membulat kembali.

Karena Io memiliki kompisisi yang mirip dengan bumi, yaitu didasari oleh silikat-besi, maka lava yang keluar juga mirip, dengan warna merah yang khas, selain itu, karena kandungan sulphur yang lebih tinggi dibandingkan rata-rata di bumi, maka Io memiliki bekas-bekas letusan yang ditandai dengan kawah-kawah berwarna kuning, dan juga karena aktivitasnya yang dashyat itu, menyebabkan Io seakan-akan memiliki jerawat di mukanya.

Seperti inilah muka dari Io, yang penuh dengan jerawat
karena aktivitas vulkaniknya

Perubahan landskap dari Io, dimana bercak merah
yang terlihat disini adalah lava

Tetapi, tentu saja aktivitas vulkanik di tata surya tidak hanya sebatas itu, dan lebih hebatnya lagi, tidak terbatas dengan lava berpijar dan sulfur, tapi juga bisa dengan es nitrogen! Sebagai contoh yang kita ketahui, kita ambil Enceladus, bulan yang mengorbit Saturnus

Semburan materi dari dalam Enceladus, yang diisi
bukannya oleh silikat-besi namun oleh es dan gas-gas
yang beku, sehingga gunung “berapi” ini sudah bukannya
mengeluarkan lava berpijar, malahan es dan gas

Enceladus mengalami nasib yang kurang lebih sama dengan Io, hanya saja, Enceladus memiliki material yang berbeda. Seperti yang disebut diatas, Enceladus memiliki komposisi yang terdiri dari air, ammonia, metana, dan gas-gas beku lainnya. Hal ini menyebabkan Enceladus dengan mudah meleleh di dalam intinya ketika terjadi friksi akibat gaya pasang dari gravitasi Saturnus yang besar, dan tentu saja, seperti disebutkan yang terjadi di bumi diatas, perbedaan tekanan dan suhu akan menyebabkan semburan materi dari bagian dalam yang lebih panas tersebut, dan terjadilah semburan jet partikel seperti yang digambarkan pada foto diatas (yang diambil oleh pesawat Cassini). Hasil dari semburan-semburan ini diyakini membentuk material yang dibutuhkan untuk membentuk cincin E milik Saturnus, dimana cincin ini tepat berada di sekitar orbit Enceladus dan beberapa bulan es lainnya. Aktivitas seperti ini dapat juga ditemukan di bulan Neptunus, yaitu Triton.

Seperti inilah tampak dari perjalanan Enceladus
dalam orbitnya dan cincin E dari Saturnus

Selain itu, tentu saja gunung berapi terdapat banyak di planet-planet terrestrial, dan penulis sudah membahas bumi sebagai salah satu contohnya, namun, membahas gunung berapi tanpa membahas Olympus Mons di Mars, tentu saja belum lengkap. Olympus Mons adalah gunung terbesar di tata surya, dengan tinggi dari kaki menuju puncak lebih dari 3 kali tinggi gunung everest, yaitu mencapai 22km diatas permukaan Mars. Hal ini juga berarti bahwa, jika anda mendaki gunung Olympus Mons, anda akan berada pada kepadatan atmosfer tertinggi dari Mars yang berisi karbondioksida di kakinya, dan hampir mencapai puncak atmosfernya di puncak gunung, dan kita belum membahas tentang lebar dari gunung ini, yang mencapai 60 km, yang memberinya posisi gunung terbesar tersebut. Namun, jika anda akan berjalan-jalan ke Mars, anda tidak perlu kuatir karena gunung berapi ini sudah tidak aktif lagi, bahkan pengamatan menunjukkan bahwa aktivitas vulkanik di Mars sudah berhenti jutaan bahkan milyaran tahun yang lalu, hal ini jugalah yang memberi tanda bahwa kemungkinan inti dari planet Mars sudah tidak panas lagi seperti dahulu, dan memberikan bukti bahwa vulkanisme di Mars berasal dari sisa panas tumbukkan yang membentuknya dari tahap protoplanet, dan juga karena ukurannya dan massanya yang kecil, sehingga tidak memiliki kemampuan yang cukup untuk menahan panas dan tekanan pada perutnya, dan karena itu jugalah, gunung-gunung berapi di Mars mencapai ukuran raksasa. Selain itu, aktivitas vulkanisme juga telah teramati di Venus dan Bulan kita sendiri.