Bom, Ledakan dan Dampak Gelombang Kejutnya

Sebuah peledak rakitan dalam rupa bom pressure cooker atau lebih populer dengan nama bom panci ditemukan polisi dalam penggerebekan di Bekasi (propinsi Jawa Barat) pada Sabtu 10 Desember 2016 Tarikh Umum (TU) lalu. Peledak atau bom rakitan tersebut mendapat nama demikian karena desain dasarnya menggunakan panci tekan (pressure cooker) sebagai wadah untuk muatan primer dan muatan sekundernya. Muatan primernya disebut-sebut sebagai bahan peledak TATP (tri aseton tri peroksida) dengan berat 3 kilogram. Sementara muatan sekundernya disebut-sebut berupa paku dan bola-bola kecil (gotri).

Hanya muatan primer yang telah dipasang dalam wadahnya. Untuk menghindari kemungkinan terjadinya ledakan yang tak terduga saat barang-barang bukti ini diangkut dari lokasi penemuan, maka tim penjinak bahan peledak memutuskan untuk memusnahkan muatan primer dengan meledakkannya melalui teknik tertentu. Sehingga dampak ledakannya disebu-sebut tinggal seperlima dari normal.  Begitupun penduduk di sekitar lokasi hingga radius 500 meter dari titik pemusnahan harus dievakuasi untuk menghindari hal-hal yang tak diinginkan. Polisi menyebut peledak rakitan ini bisa berdampak hingga radius 300 meter dari titik ledak.

Gambar 1. Penampakan bom pressure cooker yang disita polisi dalam penggerebekan di Bekasi. Nampak panci tekan yang akan menjadi wadah. Nampak juga muatan primer berupa TATP seberat 3 kg (warna merah bata) yang telah dipasangi detonator (terlihat dari kabel yang menjulur). Sumber: Detikcom, 2016.

Gambar 1. Penampakan bom pressure cooker yang disita polisi dalam penggerebekan di Bekasi. Nampak panci tekan yang akan menjadi wadah. Nampak juga muatan primer berupa TATP seberat 3 kg (warna merah bata) yang telah dipasangi detonator (terlihat dari kabel yang menjulur). Sumber: Detikcom, 2016.

Benarkah demikian ?

Low Explosive dan High Explosive

Pada dasarnya ledakan adalah peristiwa pelepasan energi dalam jumlah cukup besar pada volume ruang yang sempit dalam tempo singkat. Energi tersebut bisa berupa energi kimia, energi gas yang tertekan atau bahkan energi nuklir. Ledakan bisa disebabkan oleh pembakaran bahan peledak ataupun bahan mudah meledak, baik secara sengaja maupun tidak. Salah satu dampak dari ledakan adalah penjalaran gelombang kejut (shockwave), yakni tekanan kuat tak-kasat mata yang melebihi tekanan atmosfer setempat sebagai hasil dorongan amat sangat kuat gas-gas maupun plasma produk ledakan ke udara sekitar. Namun sebelum mengupas lebih lanjut perihal gelombang kejut, mari kita tinjau dulu klasifikasi bahan peledak.

Berdasarkan kecepatan awal pelepasan gelombang kejutnya, atau disebut sebagai kecepatan peledakan, maka dikenal ada dua kelompok bahan peledak. Kelompok pertama adalah kelompok bahan peledak berdaya tinggi atau high explosive. Ia mendapatkan namanya karena memiliki kecepatan peledakan yang lebih besar ketimbang kecepatan suara di udara. TATP tergolong kelompok ini karena kecepatan peledakannya sebesar 5,3 km/detik atau setara 19.000 km/jam. Segolongan dengannya adalah TNT (trinitrotoluena) yang legendaris. Selain menjadi standar untuk mendeskripsikan energi ledakan, TNT juga digunakan sebagai bahan racikan campuran untuk membentuk bahan-bahan peledak berdaya tinggi lainnya (misalnya Composition B, Composition H6, Amatol dan lain-lain). TNT memiliki kecepatan peledakan 6,9 km/detik atau setara 24.800 km/jam. Sebagai pembanding, kecepatan suara di paras Bumi pada suhu dan tekanan standar adalah ‘hanya’ 340 meter/detik atau setara 1.200 km/jam. Peristiwa ledakan yang disebabkan oleh kelompok bahan peledak ini memiliki nama khas sendiri: detonasi.

Kelompok kedua adalah kelompok bahan peledak berdaya rendah atau low explosive. Dinamakan demikian karena memiliki kecepatan peledakan yang lebih kecil ketimbang kecepatan suara. Kelompok bahan peledak ini memiliki kecepatan peledakan mulai dari hanya beberapa sentimeter per detik hingga maksimum 400 meter/detik. Bubuk petasan/mercon dan juga kembang api tergolong ke dalam kelompok ini. Seperti halnya detonasi, peristiwa ledakan yang disebabkan kelompok bahan peledak ini pun memiliki nama tersendiri: deflagrasi.

Ledakan melepaskan energi yang secara praktis disebut energi ledakan. Ia dinyatakan dalam TNT dengan standar 1 kilogram TNT = 4,18 Mega Joule (MJ). Jika energinya sangat besar, ia bisa juga dinyatakan dalam ton TNT (1 ton TNT = 1.000 kilogram TNT), kiloton TNT (1 kiloton TNT = 1.000 ton TNT) atau bahkan megaton TNT (1 megaton TNT = 1.000.000 ton TNT). Ledakan terbesar yang pernah diproduksi umat manusia hingga saat ini adalah yang dilakukan eks-Uni Soviet dalam ujicoba nuklir Tsar Bomba (RDS-220) pada 30 Oktober 1961 TU. Ujicoba bom hidrogen yang diledakkan di ketinggian 4.000 meter dpl (dari paras air laut rata-rata) itu melepaskan energi 50 megaton TNT. Atau 2.500 kali lipat lebih dahsyat ketimbang bom Hiroshima.

Gambar 2. Panorama pasca ledakan Oklahoma (Amerika Serikat) 19 April 1995 TU. Nampak kawah yang tercipta saat peledak rakitan berbasis pupuk dan minyak dengan kandungan energi setara 1,8 ton TNT didetonasikan. Hempasan gelombang kejut membuat sebagian gedung federal ambruk dan menelan banyak korban jiwa. Sumber: Associated Press, 1995.

Gambar 2. Panorama pasca ledakan Oklahoma (Amerika Serikat) 19 April 1995 TU. Nampak kawah yang tercipta saat peledak rakitan berbasis pupuk dan minyak dengan kandungan energi setara 1,8 ton TNT didetonasikan. Hempasan gelombang kejut membuat sebagian gedung federal ambruk dan menelan banyak korban jiwa. Sumber: Associated Press, 1995.

Dalam persepsi umum, bahan peledak berdaya tinggi memiliki komposisi rahasia dan hanya digunakan di kalangan militer. Itu tidak sepenuhnya benar. Banyak bahan peledak berdaya tinggi yang bisa dirakit sendiri di luar kalangan militer. Dalam aksi pengeboman gedung federal Oklahoma (Amerika Serikat) pada 19 April 1995 TU, dua tersangka yakni Timothy McVeigh dan Terry Nichols menggunakan bahan yang umum dijumpai di lingkungan pertanian: pupuk dan minyak. Peledak rakitan berdaya ledak tinggi seberat 2,2 ton yang ditaruh pada truk sewaan itu sungguh dahsyat sehingga tatkala diledakkan melepaskan energi setara 1,8 ton TNT. Ledakan dahsyat itu menewaskan 169 orang dan melukai lebih dari 680 orang. Ia juga memproduksi kawah selebar 8 meter dengan kedalaman 2 meter di titik ledakan, sementara gelombang kejutnya merusak segala bangunan hingga radius 500 meter dari titik ledakan.

Dampak Gelombang Kejut

Bagaimana jika sebuah peledak berdaya tinggi didetonasikan di udara bebas?

Gambar 3. Berbagai dampak hempasan gelombang kejut dari Peristiwa Chelyabinsk 2013 di kota Yemanzhelinsk (Russia). Mulai dari kaca-kaca jendela yang pecah dan jendela yang rusak (A, B, D, E, F, H), kerangka jendela yang terdorong masuk (C ) hingga eternit yang jebol (G). Semua kerusakan ini disebabkan oleh pelepasan energi tinggi mirip-ledakan dari sebutir asteroid kecil yang memasuki atmosfer Bumi menjadi boloid. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 3. Berbagai dampak hempasan gelombang kejut dari Peristiwa Chelyabinsk 2013 di kota Yemanzhelinsk (Russia). Mulai dari kaca-kaca jendela yang pecah dan jendela yang rusak (A, B, D, E, F, H), kerangka jendela yang terdorong masuk (C ) hingga eternit yang jebol (G). Semua kerusakan ini disebabkan oleh pelepasan energi tinggi mirip-ledakan dari sebutir asteroid kecil yang memasuki atmosfer Bumi menjadi boloid. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gelombang kejut adalah dampak yang paling dominan. Gelombang kejut senantiasa terbentuk saat bahan peledak apapun, baik berdaa rendah apalagi berdaya tinggi, diledakkan. Gelombang kejut juga senantiasa terbentuk dalam peristiwa mirip-ledakan. Baik mulai dari kecelakaan industri seperti misalnya dalam peristiwa ledakan kompleks pelabuhan Tianjin (Cina) pada 12 Agustus 2015 TU hingga letusan eksplosif gunung berapi seperti misalnya Letusan Merapi 2010. Bahkan peristiwa langit pun kerap melepaskan gelombang kejut, misalnya saat jatuhnya meteor di Chelyabinsk (Russia) pada 13 Februari 2013 TU.  Dalam kejadian yang disebut Peristiwa Chelyabinsk 2013 itu sebanyak 7.320 bangunan pecah kaca-kaca jendelanya akibat hempasan gelombang kejut. Pecahan kaca-kaca jendela itu beterbangan dan melukai orang-orang didekatnya. Akibatnya 1.613 orang terpaksa mendatangi rumah sakit dan klinik terdekat dengan luka-luka iris akibat hantaman pecahan kaca.

Gelombang kejut merupakan tekanan tak-kasat mata yang diekspresikan oleh nilai tekanan-lebih atau overpressure, yakni selisih antara tekanan gelombang kejut terhadap tekanan atmosfer standar (diidealkan pada paras air laut rata-rata). Nilai overpressure itu bisa mulai dari sekecil 200 Pascal (Pa, 1 Pa = 1 Newton/meter2) dengan dampak minimal yakni hanya menggetarkan kaca jendela dan berkemungkinan meretakkan kisi-kisinya. Namun bisa juga sebesar 1 MegaPascal (1.000.000 Pa) dengan dampak sangat mematikan bagi manusia, karena mampu memutilasi tubuh kita tanpa ampun. Bahkan jika overpressure-nya mencapai 2,5 MegaPascal, dampaknya sanggup melubangi tanah dan menciptakan cekungan kawah yang khas. Semua bergantung kepada jarak terhadap titik ledakan. Karena overpressure berbanding terbalik dengan bertambahnya jarak dan dalam kondisi tertentu dapat berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari titik ledakan.

Menjalarnya gelombang kejut menyebabkan titik-titik yang dilintasinya memiliki tekanan udara lebih besar dibanding lingkungan sekitar untuk sesaat. Dan perbedaan tekanan udara menyebabkan berhembusnya angin. Maka penjalaran gelombang kejut pun diikuti dengan hembusan angin dri arah titik ledakan menuju keluar. Kuat lemahnya hembusan angin akibat ledakan bergantung kepada besar kecilnya overpressure yang terjadi. Maka ia bisa berhembus dengan kecepatan hanya 13 km/jam (pada overpressure 200 Pascal). Namun bisa juga secepat lebih dari 2.200 km/jam (pada overpressure 1 MegaPascal).

Gambar 4. Contoh dampak gelombang kejut pada medium dari dua peristiwa berbeda, yakni ujicoba detonasi 500 kilogram TNT Angkatan Laut AS dalam Operation Sailor Hat 1965 di pulau Kahoolawe, Hawaii (AS) dan bencana industrial terbakarnya pabrik amonium perklorat PEPCON di Nevada (AS) pada 4 Mei 1988 TU yang menghasilkan peristiwa mirip-ledakan dengan energi 1 kiloton TNT. TL = titik ledak, 1 = medium (air atau tanah) yang tepat dilintasi gelombang kejut, 3 = medium yang belum terlintasi gelombang kejut. Perhatikan perubahan fisis pada medium sebelum dan saat terlintasi gelombang kejut. Sumber: AL AS, 1965 & Discovery Channel, 2010.

Gambar 4. Contoh dampak gelombang kejut pada medium dari dua peristiwa berbeda, yakni ujicoba detonasi 500 kilogram TNT Angkatan Laut AS dalam Operation Sailor Hat 1965 di pulau Kahoolawe, Hawaii (AS) dan bencana industrial terbakarnya pabrik amonium perklorat PEPCON di Nevada (AS) pada 4 Mei 1988 TU yang menghasilkan peristiwa mirip-ledakan dengan energi 1 kiloton TNT. TL = titik ledak, 1 = medium (air atau tanah) yang tepat dilintasi gelombang kejut, 3 = medium yang belum terlintasi gelombang kejut. Perhatikan perubahan fisis pada medium sebelum dan saat terlintasi gelombang kejut. Sumber: AL AS, 1965 & Discovery Channel, 2010.

Bagaimana dampak ledakan bom panci dengan muatan primer TATP 3 kilogram?

Mari kita simulasikan. Beberapa referensi menyebut kandungan energi TATP setara dengan 80 hingga 90 % TNT. Artinya TATP 3 kilogram sama dahsyatnya dengan TNT 2,4 hingga 2,7 kilogram. Mari keluarkan TATP dari wadahnya (panci) dan singkirkan muatan sekundernya (paku dan bola-bola besi), lalu detonasikan di udara terbuka. Penjalaran gelombang kejutnya dan dampaknya (dalam hal overpressure) dapat ditelaah melalui persamaan-persamaan simultan yang disajikan Kinney & Graham dalam buku  “Explosive Shocks in Air”  (1985). Persamaan-persamaan yang sama banyak diterapkan dalam mengevaluasi dampak gelombang kejut dari peristiwa ledakan entah dari peledak konvensional berdaya tinggi bahkan hingga peledak nuklir. Disini diasumsikan bahwa energi ledakan TATP tersebut setara dengan 3 kg TNT. Asumsi lainnya, tinggi titik ledakan adalah 1 meter dari permukaan tanah, atau sesuai dengan ketinggian pinggang rata-rata manusia dewasa saat berdiri.

Hasilnya menakjubkan. Dalam jarak 18 meter, gelombang kejut ledakan TATP 3 kilogram menghasilkan overpressure sebesar 8.500 Pascal yang dampaknya sanggup menjatuhkan orang yang sedang berdiri tegak. Tentu saja orang tersebut akan jatuh berdebam dengan keras sehingga diikuti patah tulang di berbagai tempat dan kemungkinan gegar otak. Dalam jarak 25 meter, overpressure-nya masih sebesar 5.500 Pascal sehingga kaca jendela masih bisa dibikin remuk. Yang lebih mengerikan, pecahan-pecahan kaca jendela ini lantas akan dilesatkan dengan kecepatan tinggi laksana peluru hingga jarak 54 meter. Orang yang berada dalam rentang jarak ini bisa mengalami luka tembus laksana diberondong peluru. Hingga jarak 82 meter, kaca jendela masih bisa dibikin pecah sebagian akibat overpressure sebesar 1.200 Pascal. Orang yang kebetulan berada didekatnya bisa mengalami luka iris. Bahkan hingga jarak 432 meter, tepi kaca jendela masih bisa dibikin retak akibat overpressure sebesar 200 Pascal.

Bagaimana dampak bagi manusia? Uraian di atas memperlihatkan bahwa jika anda berdiri hingga jarak 25 meter dari titik ledak, maka anda kemungkinan besar akan tewas. Baik akibat terjatuh sangat keras (terlebih bila tak segera ditangani) maupun dihujani remukan kaca dalam jumlah tak kepalang banyaknya yang melesat secepat peluru, bak tembakan mitraliur. Jika anda berdiri pada jarak 50 meter, anda masih akan terluka (sedang hingga berat) akibat semburan puing-puing. Dan di jarak 82 meter, anda masih akan terluka (ringan) khususnya jika berada di dekat jendela.

Gambar 5. Dampak gelombang kejut ledakan TATP 3 kg yang dipilih untuk lima overpressure dengan dampak tertentu. Titik ledakan hipotetik ini diasumsikan berada di satu titik di sebelah utara landasan pacu FASI di kawasan pantai Parangtritis, Bantul (DI Yogyakarta). Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 5. Dampak gelombang kejut ledakan TATP 3 kg yang dipilih untuk lima overpressure dengan dampak tertentu. Titik ledakan hipotetik ini diasumsikan berada di satu titik di sebelah utara landasan pacu FASI di kawasan pantai Parangtritis, Bantul (DI Yogyakarta). Sumber: Sudibyo, 2016.

Harus digarisbawahi bahwa perhitungan ini dikerjakan dalam kondisi ideal dengan titik ledak di udara terbuka tanpa muatan sekunder. Jika paku dan bola-bola besi turut disertakan, maka saat TATP meledak gelombang kejutnya akan mendorong paku dan bola-bola besi tersebut melesat dengan kecepatan tinggi seperti peluru. Mereka bisa melesat hingga sejauh 100 meter dari titik ledak. Jelas bahwa jika ada seseorang yang berdiri dalam jarak kurang dari 100 meter dari titik ledak. ia bisa mengalami luka tembus dan luka tusuk layaknya terkena peluru senapan. Tingkat keparahan luka jenis ini lebih tinggi ketimbang luka akibat tembusan atau irisan pecahan kaca. Maka dapat dikatakan bahwa penambahan muatan sekunder membuat daya hancur bom ini lebih besar.

Muatan sekunder dalam bentuk potongan-potongan logam acap dijumpai dalam persenjataan militer. Misalnya dalam sistem rudal antipesawat udara, yang memandaatkan potongan-potongan logam dengan geometri tertentu untuk bisa menembus badan pesawat. Sehingga pesawat sasaran akan tetap rusak berat dan rontok dibobol oleh potongan-potongan logam berkecapatn tinggi meskipun rudal meledak dalam jarak tertentu, katakanlah 10 meter, dari pesawat tersebut. Jenis rudal seperti inilah yang tempo hari menjatuhkan pesawat Boeing-777 Malaysia Airlines penerbangan MH17 di Ukraina timur.

Dapat dilihat bahwa dengan hasil perhitungan dampak gelombang kejut, pernyataan polisi bahwa peledak rakitan berbasis TATP 3 kilogram itu bisa berdampak hingga radius 300 meter dari titik ledak tidaklah berlebihan. Jadi bom pressure cooker itu  bukan bom mainan, bukan mercon. Dampaknya bisa mengerikan. Apalagi jika muatan sekundernya, seperti paku maupun gotri, turut dipasang. Sebab saat detonasi terjadi, muatan sekunder itu akan melejit secepat peluru. Jarak 150 meter dari titik ledak pun belum tentu aman.

Perbandingan

Sebagian kita ada yang mencoba membandingkan kemampuan TATP 3 kilogram ini dengan bom kelas berat seperti MOAB dan FOAB. Tujuannya untuk mendiskreditkan temuan peledak rakitan di Bekasi. Disebut bahwa dampak ledakan bom MOAB adalah 150 meter sementara dampak ledakan FOAB mencapai 300 meter. Sementara peledak rakitan Bekasi juga bisa berdampak 300 meter, padahal bobotnya jauh lebih kecil ketimbang MOAB (11 ton TNT) maupun FOAB (44 ton TNT). Satu hal yang mustahil, begitu kesimpulan mereka.

Bagaimana perbandingan yang sebenarnya?

Bom MOAB (Mother of All Bombs) memiliki nama resmi GBU-43/B Massive Ordnance Air Blast. Ini adalah jenis bom pintar atau bom yang dipandu untuk menuju ke sasaran tertentu tanpa penggerak aktif (GBU = guided bomb unit) yang juga berfungsi sebagai bom psikologis, senjata untuk meratakan lahan berhutan dan bom pemusnah ladang ranjau. Amerika Serikat (AS) mengembangkan bom kelas berat berbobot 10.300 kilogram dengan bahan peledak Composition H6 seberat 8.500 kilogram ini pada 2003 TU sebagai pengganti dari bom sejenis (yang lebih ringan) yakni BLU-82 Daisy Cutter. Saat ini dalam gudang senjata militer AS hanya tersedia 15 unit bom MOAB .

Dengan kandungan energi 11 ton TNT, bom MOAB memiliki blast radius 150 meter. Blast radius adalah radius dimana kerusakan berat dan kerusakan total akibat hempasan gelombang kejut ledakan terjadi. Dalam blast radius inilah pepohonan di hutan akan tumbang, dan ranjau-ranjau yang ditanam pada ladang ranjau akan meledak akibat overpressure hebat (sebesar 21.700 Pascal).

Sementara bom FOAB (Father of All Bombs) dikembangkan oleh militer Russia sejak 2007 TU dengan nama resmi ATBIP (Aviation Thermobaric Bomb of Increased Power). Ini juga merupakan bom pintar dan bom psikologis yang berpinsip termobarik (memanfaatkan oksigen di udara) dengan bobot 9.000 kilogram. Dengan kandungan enerfi 44 ton TNT, bom kelas berat ini memiliki blast radius 300 meter. Berbeda dengan MOAB, saat ini tersedia 100 buah bom FOAB dalam arsenal militer Russia sekaligus menjadikannya bom non nuklir terkuat yang pernah ada. Baik bom MOAB maupun FOAB memiliki kesamaan, yakni tak satupun yang pernah digunakan dalam medan pertempuran.

Gambar 6. Perbandingan dampak gelombang kejut antara ledakan TATP 3 kg, MOAB (11 ton TNT) dan FOAB (44 ton TNT). Perbandingan dibatasi pada blast radius dan dampak yang memecahkan kaca jendela. Titik ledakan hipotetik ini diasumsikan berada di dalam kawasan dataran pantai Ambal, Kebumen (Jawa Tengah). Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 6. Perbandingan dampak gelombang kejut antara ledakan TATP 3 kg, MOAB (11 ton TNT) dan FOAB (44 ton TNT). Perbandingan dibatasi pada blast radius dan dampak yang memecahkan kaca jendela. Titik ledakan hipotetik ini diasumsikan berada di dalam kawasan dataran pantai Ambal, Kebumen (Jawa Tengah). Sumber: Sudibyo, 2016.

Bagaimana dampak gelombang kejut produk ledakannya? Perhitungan pada bom MOAB dengan asumsi titik ledak setinggi 1 meter dan ledakan di udara terbuka memperlihatkan ledakan bom ini menciptakan blast radius hingga jarak 150 meter dari titik ledak. Lebih jauh lagi, ia sanggup menjatuhkan seseorang yang berdiri sejauh 276 meter dari titik ledak. Gelombang kejutnya juga masih bisa meremukkan kaca jendela pada jarak 376 meter dari titik ledak. Kian jauh lagi, gelombang kejutnya juga masih mampu menyebarkan puing-puing hingga sejauh 821 meter dari titik ledak. Bahkan gelombang kejutnya masih sanggup meretakkan kaca jendela yang terletak sejauh 6.670 meter dari titik ledak.

panci-tabelHal serupa berlaku juga pada bom FOAB. Hanya harus digarisbawahi bahwa bom termobarik memproduksi gelombang kejut dengan durasi lebih lama ketimbang bom non-termobarik. Sehingga radius dampak gelombang kejut ledakan bom termobarik akan lebih besar. Ini terlihat dari blast radius-nya. Perhitungan dampak gelombang kejut bom FOAB dengan asumsi titik ledak setinggi 1 meter dan ledakan di udara terbuka memperlihatkan blast radius-nya (yakni overpressure 21.700 Pascal) hingga sejauh 240 meter dari titik ledak. Tetapi dlam praktiknya blast radius bom FOAB adalah sebesar 300 meter. Sehingga terdapat faktor multiplikasi (pengali) sebesar 1,25. Dengan mempertimbangkan hal ini maka dapat diperhitungkan bahwa seseorang yang berdiri sejauh 548 meter dari titik ledak akan jatuh terhempas dengan keras. Gelombang kejut masih berkemampuan meremukkan kaca jendela pada jarak 745 meter dari titik ledak. Gelombang kejut juga masih mampu menyebarkan puing-puing hingga sejauh 1.629 meter dari titik ledak. Dampak terlemahnya, yakni retaknya kaca jendela akibat paparan gelombang kejut, akan terjadi hingga jarak 13.214 meter dari titik ledak.

Baik bom MOAB maupun FOAB tak pernah dipakai dalam medan pertempuran. Namun ada peledak rakitan yang hampir sama dahsyatnya yang pernah didetonasikan pada masa silam. Datanglah ke Beirut (Lebanon) pada 1983 TU, negeri indah pada masa Kahlil Gibran namun dirobek-robek kesumat nan kisut  antara tahun 1975 hingga 1990 TU. Sedemikian dalam angkara yang membara sehingga pernah pada satu masa penduduk Beirut menyimpan stok granat dalam jumlah lebih banyak ketimbang payung. Di tengah-tengah kekacauan inilah pada 23 Oktober 1983 TU pagi sebuah truk berbobot 19 ton melaju di kompleks bandara internasional Beirut. Ia bergerak ke arah Hilton Beirut, nama tak-resmi bagi markas Batalyon ke-1 Marinir ke-8 Amerika Serikat yang menjadi bagian dari pasukan penjaga perdamaian internasional di Lebanon. Setelah memaksa masuk ke dalam kompleks dengan menerjang kawat berduri yang mengelilingi markas, truk berhenti tepat di lobi gedung bertingkat 4 tersebut. Pengemudinya, bagian dari milisi Hezbollah, lantas menekan tombol maut.

Gambar 7. Kepulan asap tebal membumbung tinggi dari kompleks markas Batalyon ke-1 Marinir ke-8 Amerika Serikat sesat setelah dihantam detonasi peledak rakitan termobarik dengan energi setara 9,5 ton TNT. Secara keseluruhan 255 orang tewas akibat ledakan ini. Sumber; US Marine Corps, 1983.

Gambar 7. Kepulan asap tebal membumbung tinggi dari kompleks markas Batalyon ke-1 Marinir ke-8 Amerika Serikat sesat setelah dihantam detonasi peledak rakitan termobarik dengan energi setara 9,5 ton TNT. Secara keseluruhan 255 orang tewas akibat ledakan ini. Sumber; US Marine Corps, 1983.

Ledakannya sungguh dahsyat. Peledak rakitan termobarik itu melepaskan energi setara 9,5 ton TNT, ledakan non-nuklir terbesar sepanjang sejarah sejak berakhirnya Perang Dunia 2. Ledakan itu menciptakan kawah selebar 10 meter. Seluruh bagian truk tersebut hilang menguap tak berbekas, kecuali blok mesinnya saja. Bangunan Hilton Beirut pun dibikin remuk bertumpuk, laksana diangkat ke udara untuk kemudian dibanting sangat keras ke tanah. 242 orang didalamnya  yang terdiri dari 220 Marinir, 18 pelaut, 3 tentara dan 1 sipil sontak meregang nyawa, sementara 128 orang lainnya mengalami luka-luka berat. Di antara korban luka-luka, 13 diantaranya akhirnya tewas. Sehingga secara keseluruhan jumlah korban tewas mencapai 255 orang. Inilah korban jiwa terbesar yang dialami Marinir AS semenjak pertempuran Iwo Jima (Januari 1945 TU) dalam Perang Dunia 2. Detonasi peledak rakitan inilah faktor utama yang mendorong Ronald Reagan, Presiden AS saat itu, untuk menarik mundur seluruh pasukannya dari Lebanon tanpa terkecuali.

Referensi :

Amelia. 2016. Ini Penampakan Bom Panci yang Diamankan Polisi di Bintara Bekasi. Detik.com, diakses 10 Desember 2016.

Painter. 2007. The Forensic Analysis of Triacetone Triperoxide (TATP) Precursors and Synthetic Byproducts. Tesis. Florida: Dept. of Science, College of Sciences, University of Central Orlando.

Kinney & Graham. 1985. Explosive Shocks in the Air. Springer-Verlag, New York, 2nd edition.

Gempa di Swarnadwipa bagian Utara, Bumi Tanah Rencong yang Tercabik (Tektonik)

Getaran itu datang tanpa persiapan, tanpa ada peringatan. Selagi azan Shubuh bersahut-sahutan berkumandang di bumi tanah rencong bagian timur pada Rabu pagi 7 Desember 2016 Tarikh Umum (TU), sebuah getaran sangat keras mengguncang Kabupaten Pidie Jaya dan sekitarnya pada pukul 05:04 WIB. Getaran keras tersebut, yang berlangsung selama sekitar 20 detik, adalah getaran terkeras yang pernah dirasakan daratan ujung utara pulau Sumatra itu dalam tiga tahun terakhir. Tepatnya sejak peristiwa Gempa Aceh Tengah 2013 silam. Stasiun-stasiun pengukur gempa di sebagian besar penjuru Bumi pun dengan riuh mencatat getaran dari swarnadwipa tersebut.

Gambar 1. Lokasi episentrum Gempa Pidie Jaya 2016 menurut rilis awal BMKG serta USGS dan GFZ dalam peta struktur pulau Sumatra bagian utara. Sumber: Barber & Crow, 2005 dengan penambahan oleh Sudibyo, 2016.

Gambar 1. Lokasi episentrum Gempa Pidie Jaya 2016 menurut rilis awal BMKG serta USGS dan GFZ dalam peta struktur pulau Sumatra bagian utara. Sumber: Barber & Crow, 2005 dengan penambahan oleh Sudibyo, 2016.

Berselang beberapa hari kemudian kita mencermati dengan pilu dampak Gempa Pidie Jaya 2016 ini, demikian ia bisa dinamakan. Berdasarkan data yang dihimpun Badan Penanggulangan Bencana Daerah (BPBD) Pidie Jaya, tercatat 101 orang tewas. Sementara korban luka-luka tercatat sebanyak 724 orang. Kerugian material tak kepalang banyaknya. Tercatat 105 buah bangunan tempat tinggal atau pertokoan yang ambruk, disamping ada 10.534 buah rumah yang rusak. Tercatat pula sebanyak 55 buah masjid ikut roboh, demikian halnya 1 unit sekolah dan 1 bangunan RSUD Pidie Jaya. Sebanyak 11.142 orang dipaksa mengungsi. Selain itu tak kurang dari 14.000 meter jalan raya dibikin rusak, disamping 50 buah jembatan juga dibikin retak-retak.

Angka-angka tersebut hanyalah sementara, tetap terbuka kemungkinan untuk meningkat lagi. Dengan angka sementara ini pun, Gempa Pidie Jaya 2016 telah menabalkan dirinya sebagai gempa paling mematikan di propinsi Aceh dalam 12 tahun terakhir, tepatnya semenjak malapetaka gempa akbar Sumatra-Andaman 26 Desember 2004 yang memilukan.

Parameter

Pusat Gempa Bumi dan Tsunami Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) pada awalnya menempatkan Gempa Pidie Jaya 2016 sebagai gempa kuat dengan magnitudo 6,4 dengan kedalaman sumber sangat dangkal, yakni hanya 10 kilometer. Posisi episentrumnya adalah 121 kilometer di sebelah tenggara kota Banda Aceh. Sementara lembaga sejenis di mancanegara, yakni United States Geological Survey (USGS) National Earthquake Information Center melansir gempa ini juga memiliki magnitudo 6,4  dengan sumber sedalam 17 kilometer dengan episentrum 92 kilometer sebelah tenggara Banda Aceh. Pada dasarnya setiap gempa bumi tektonik dengan kedalaman sumber kurang dari 30 kilometer merupakan gempa dangkal.

Belakangan baik USGS maupun BMKG merevisi besaran magnitudo dan kedalaman sumbernya. Dalam versi BMKG, Gempa Pidie Jaya 2016 memiliki magnitudo 6,5 dengan sumber sedalam 15 kilometer. Posisi episentrumnya juga direvisi menjadi 105 kilometer sebelah tenggara kota Banda Aceh. Sementara dalam versi USGS, magnitudo gempanya juga direvisi menjadi 6,5 dengan kedalaman sumber menjadi tinggal 8 kilometer. Sangat dangkal. Sebaliknya posisi episentrum versi USGS relatif tak berubah banyak.

Gambar 2. Distribusi episentrum gempa-gempa susulan dalam Gempa Pidie Jaya 2016 yang direkam stasiun pengamat gempa Indonesian Tsunami Early Warning Systems BMKG. Dalam 48 jam pasca gempa utama, telah terjadi 69 kali gempa susulan dengan kecenderungan jumlah gempa kian menurun dari hari ke hari. Sumber: BMKG/Daryono, 2016.

Gambar 2. Distribusi episentrum gempa-gempa susulan dalam Gempa Pidie Jaya 2016 yang direkam stasiun pengamat gempa Indonesian Tsunami Early Warning Systems BMKG. Dalam 48 jam pasca gempa utama, telah terjadi 69 kali gempa susulan dengan kecenderungan jumlah gempa kian menurun dari hari ke hari. Sumber: BMKG/Daryono, 2016.

Revisi parameter gempa adalah hal yang biasa dilakukan badan-badan seismologi dimanapun. Informasi awal sebuah gempa pada umumnya merupakan informasi sementara, yang didasarkan pada data terbatas dari stasiun seismometer (pengukur gempa) yang terbatas pula. Informasi awal ini ditujukan sebagai bagian dari peringatan dini, terutama jika sumber gempanya di laut sehingga memiliki potensi tsunami, serta untuk mengestimasi dampak kerusakan yang terkait dengan intensitas getarannya. Seiring waktu, dengan kian banyaknya data yang terkumpul dari stasiun-stasiun seismometer yang semula belum tercakup membuat parameter gempa bisa dipertajam lagi sehingga mengalami revisi.

Contoh revisi parameter gempa masa silam misalnya pada peristiwa Gempa Yogyakarta 2006. Rilis awal BMKG menempatkan episentrum Gempa Yogyakarta 2006 di dasar Samudera Indonesia (Indian Ocean), sementara rilis awal USGS memosisikannya di pantai Parangtritis. Kedua lokasi tersebut merupakan bagian dari sesar Opak nan legendaris. Namun setelah sejumlah seismometer tambahan dipasang pascagempa di kawasan Yogyakarta-Bantul-Gunungkidul guna memonitor gempa-gempa susulan dan parameternya, diketahui bahwa episentrum Gempa Yogyakarta 2006 berada di daratan. Yakni di sisi barat Kabupaten Gunung Kidul. Survei pergeseran tanah melalui sistem pemosisian global (GPS/global positioning system) dan teknik interferometri radar berbasis satelit (InSAR/interferometry synthetic apperture radar) di kemudian hari memastikan bahwa episentrum Gempa Yogyakarta 2006 memang ada di daratan, tepatnya di sesar Oya yang paralel namun berada 10 kilometer di sisi timur sesar Opak. Berkaca pada pengalaman tersebut, maka revisi parameter Gempa Pidie Jaya 2016 sejatinya bukanlah hal yang aneh.

Gambar 3. Sumber Gempa Yogyakarta 2006 di lembah sungai Oya, ekspresi paras bumi dari sesar Oya yang sebelumnya tak dikenal. Lokasi ini didasarkan atas analisis distribusi gempa-gempa susulan, pengukuran deformasi permukaan berbasis GPS dan analisis interferometri radar.  Sebelumnya rilis awal lembaga-lembaga seperti BMKG dan USGS menempatkan sumber gempa ini di sesar Opak, 10 km sebelah barat sesar Oya. Sumber: Tsuji dkk, 2009 digambar ulang oleh Sudibyo, 2015.

Gambar 3. Sumber Gempa Yogyakarta 2006 di lembah sungai Oya, ekspresi paras bumi dari sesar Oya yang sebelumnya tak dikenal. Lokasi ini didasarkan atas analisis distribusi gempa-gempa susulan, pengukuran deformasi permukaan berbasis GPS dan analisis interferometri radar. Sebelumnya rilis awal lembaga-lembaga seperti BMKG dan USGS menempatkan sumber gempa ini di sesar Opak, 10 km sebelah barat sesar Oya. Sumber: Tsuji dkk, 2009 digambar ulang oleh Sudibyo, 2015.

Gempa Pidie Jaya disebabkan oleh patahnya segmen batuan sepanjang sekitar 30 kilometer dengan lebar sekitar 15 kilometer secara mendadak. Begitu patah, ia melenting (bergeser mendadak) sejauh rata-rata 80 sentimeter. Pelentingan tersebut memiliki arah menuju ke salah satu dari dua kemungkinan: barat daya (strike menuju azimuth 243 derajat) atau tenggara (strike menuju azimuth 147 derajat). Lentingan yang melibatkan segmen batuan yang cukup luas itu menyebabkan terlepasnya energi. Yang merambat sebagai gelombang gempa bumi saja diprakirakan mencapai 85 kiloton TNT, atau 4 kali lipat lebih hebat ketimbang letusan bom nuklir Hiroshima.

Mirip Gempa Yogyakarta 2006 ?

Kombinasi sumber gempa yang sangat dangkal dan besarnya pelepasan energi membuat Gempa Pidie Jaya 2016 ini menghasilkan getaran yang sangat merusak. Getaran terkeras memiliki intensitas 8 MMI (modified mercalli intensity), tingkat getaran yang sanggup merubuhkan banyak bangunan di suatu pemukiman di Indonesia. Getaran 8 MMI terutama dirasakan di paras Bumi yang tepat berada di atas sumber gempa dan area sekitarnya. Segenap Kabupaten Pidie, Kabupaten Pidie Jaya dan kota Sigli diguncang oleh getaran berintensitas  7 MMI, yang tergolong getaran sangat keras. Getaran 7 MMI adalah jenis getaran yang sanggup meruntuhkan bangunan khususnya yang bermutu rendah. Kota Banda Aceh diguncang oleh getaran dengan intensitas 5 MMI. Ini adalah jenis getaran yang cukup kuat untuk dirasakan oleh semua orang dan sanggup membuat orang-orang yang  sedang tidur menjadi terbangun, namun belum cukup kuat untuk merusak bangunan. Sementara sisa propinsi Aceh lainnya digoyang oleh getaran berintensitas 4 MMI, yang tergolong getaran ringan.

Gambar 4. Salah satu desa yang terkena dampak Gempa Pidie Jaya 2016, yakni desa Paru Keude kec. Bandar Baru kab. Pidie Jaya. Distribusi kerusakan bangunan telah dipetakan dengan pesawat udara nir awak (PUNA/drone) hasil kerjasama BIG, BNPB dan sejumlah lembaga. Sumber: BIG/Hasanudin Z Abidin, 2016

Gambar 4. Salah satu desa yang terkena dampak Gempa Pidie Jaya 2016, yakni desa Paru Keude kec. Bandar Baru kab. Pidie Jaya. Distribusi kerusakan bangunan telah dipetakan dengan pesawat udara nir awak (PUNA/drone) hasil kerjasama BIG, BNPB dan sejumlah lembaga. Sumber: BIG/Hasanudin Z Abidin, 2016

USGS melalui PAGER (Prompt Assessment of Global Earthquake for Response) memprakirakan sekitar 4,78 juta jiwa tinggal di daerah yang merasakan dampak getaran dari Gempa Pidie Jaya 2016 ini mulai dari getaran berintensitas 4 MMI ke atas. Diantara jumlah tersebut, 371 ribu jiwa diantaranya tinggal di daerah yang merasakan getaran sangat keras dengan intensitas 7 MMI. Dan pemuncaknya, 179 ribu jiwa merasakan getaran berintensitas 8 MMI yang menghancurkan. Kota-kota seperti Sigli dan Meureudu dihajar dengan getaran 7 MMI, sementara kota-kota seperti Bireun, Lhokseumawe dan Banda Aceh merasakan getaran setingkat lebih rendah yakni 6 MMI. Dengan karakteristik semacam ini maka  peluang ambruknya bangunan-bangunan yang menelan korban jiwa dan kerugian material pun terbuka lebar. USGS memprakirakan terdapat peluang 44 % jatuhnya korban jiwa hingga 10 orang dan peluang 38 % untuk jorban jiwa hingga 100 orang. Sementara untuk kerugian material, peluangnya adalah 52 % untuk kerugian hingga Rp 130 milyar.

Gambar 5. Peta intensitas guncangan dan distribusi populasi penduduk setempat (berdasar USGS Landscan 2005) serta daftar kota-kota tertentu yang mengalami getaran (pada intensitas tertent) akibat Gempa Pidie Jaya 2016. Disajikan oleh USGS PAGER. Sumber: USGS, 2016.

Gambar 5. Peta intensitas guncangan dan distribusi populasi penduduk setempat (berdasar USGS Landscan 2005) serta daftar kota-kota tertentu yang mengalami getaran (pada intensitas tertent) akibat Gempa Pidie Jaya 2016. Disajikan oleh USGS PAGER. Sumber: USGS, 2016.

Dalam beberapa hal Gempa Pidie Jaya 2016 mirip dengan peristiwa Gempa Yogyakarta 2006 silam. Diantaranya dalam hal magnitudonya, dimana Gempa Pidie Jaya 2016 memiliki magnitudo momen 6,5 atau hanya sedikit di atas Gempa Yogyakarta 2006 yang bermagnitudo momen 6,4. Juga dalam hal kedalaman sumbernya, dimana kedua gempa sama-sama merupakan gempa dangkal. Kedua gempa juga memiliki sumber yang berdekatan dengan sebuah kota.

Kemiripan lainnya mungkin dalam hal moletrack. Pada gempa bumi tektonik dengan sumber dangkal atau sangat dangkal, pelentingan yang terjadi salam sumber gempanya umumnya akan muncul di paras Bumi tepat di atas sumber gempa sebagai retakan-retakan berpola yang disebut moletrack. Moletrack menjadi indikasi dari surface rupture sebuah gempa bumi tektonik dangkal, sebagai cerminan dari sumber gempa yang ada dibawahnya. Bagaimana dengan Gempa Pidie Jaya 2016 in?  Simulasi yang dikerjakan Aditya Gusman, salah satu peneliti gempa bumi di Indonesia, menunjukkan Gempa Pidie Jaya 2016 mungkin menyebabkan pergeseran permukaan tanah sebesar maksimum 5 sentimeter secara vertikal dan juga 5 sentimeter secara horizontal. Ini pergeseran yang kecil, sehingga mungkin tidak menghasilkan moletrack. Meski untuk memastikan ada tidaknya surface rupture  Gempa Pidie Jaya 2016 masih diselidiki lewat survei lapangan.

Gambar 6. Contoh moletrack yang menandai surface rupture sebuah sumber gempa tektonik dangkal, dalam hal ini adalah kejadian Gempa ganda Sumatra 6 Maret 2007 yang magnitudonya hampir sama dengan Gempa Pidie Jaya 2016. Moletrack ini terletak di lintasan sesar besar Sumatra pada segmen Sumani yang berada di Kasiak (Sumatra Barat). Dari moletrack ini diketahui bahwa lokasi di latar depan (ditandai dengan panah ke kiri) telah mengalami pergeseran mendatar 30 cm bersamaan dengan penurunan (subsidens) 20 cm. Sumber: Daryono dkk, 2012.

Gambar 6. Contoh moletrack yang menandai surface rupture sebuah sumber gempa tektonik dangkal, dalam hal ini adalah kejadian Gempa ganda Sumatra 6 Maret 2007 yang magnitudonya hampir sama dengan Gempa Pidie Jaya 2016. Moletrack ini terletak di lintasan sesar besar Sumatra pada segmen Sumani yang berada di Kasiak (Sumatra Barat). Dari moletrack ini diketahui bahwa lokasi di latar depan (ditandai dengan panah ke kiri) telah mengalami pergeseran mendatar 30 cm bersamaan dengan penurunan (subsidens) 20 cm. Sumber: Daryono dkk, 2012.

Pertanyaan awamnya, bagaimana gempa ini bisa terjadi? Dan pelajaran apa yang bisa diambil Indonesia darinya?

Teriris

Bukalah aplikasi ataupun program komputer geografis yang populer dari apapun gawai (gadget) anda, seperti Google Maps maupun Google Earth. Bukalah peta pulau Sumatra dan perbesar di bagian ujung utara swarnadwipa ini. Pilih moda peta berupa satellite, kemudian lanjutkan dengan medan. Akan dapat kita lihat betapa kompleksnya tatanan tektonik di sini. Andaikata bumi tanah rencong dapat berkata-kata dan bermain media sosial, ia akan memasang status  “rumit.”

Gambar 7. Estimasi deformasi pada paras bumi di lokasi dan sekitar sumber Gempa Pidie Jaya 2016 secara mendatar/horizontal (kiri) maupun vertikal (kanan). Nampak jika model sumber gempanya berorientasi tenggara-barat laut, maka di kota Sigli dan sekitarnya terjadi pergeseran mendatar hingga 5 cm dan pada saat yang sama juga mengalami pengangkatan sebesar 5 cm pula. Disimulasikan oleh Aditya Gusman. Sumber: Gusman, 2016.

Gambar 7. Estimasi deformasi pada paras bumi di lokasi dan sekitar sumber Gempa Pidie Jaya 2016 secara mendatar/horizontal (kiri) maupun vertikal (kanan). Nampak jika model sumber gempanya berorientasi tenggara-barat laut, maka di kota Sigli dan sekitarnya terjadi pergeseran mendatar hingga 5 cm dan pada saat yang sama juga mengalami pengangkatan sebesar 5 cm pula. Disimulasikan oleh Aditya Gusman. Sumber: Gusman, 2016.

Ujung utara Swarnadwipa dibentuk oleh aktivitas tiga lempeng tektonik yang berbeda. Di sebelah barat ada lempeng India yang merupakan lempeng laut (oseanik) sehingga berat jenisnya lebih tinggi. Lempeng India mengalasi sebagian dasar Samudera Indonesia (Indian Ocean) dan dulu sempat dikira sebagai satu kesatuan dengan lempeng Australia (yang mengalasi sebagian dasar Samudera Indonesia dan membentuk benua Australia). Belakangan disadari bahwa lempeng India dan lempeng Australia adalah dua lempeng yang berbeda dan saling terpisah, yang salah satunya tecermin dari peristiwa gempa ganda Samudera Indonesia 11 April 2012 (magnitudo 8,6 dan 8,2). Sementara di sisi timur bertengger lempeng Sunda, bagian dari lempeng Eurasia. Lempeng Sunda adalah lempeng yang mengalasi kepulauan Indonesia bagian barat.

Terjepit di tengah-tengah lempeng India dan lempeng Sunda di ujung swarnadwipa adalah lempeng Burma, yang mendapat popularitasnya karena bencana gempa akbar Sumatra-Andaman 26 Desember 2004 (magnitudo 9,3) silam. Lempeng Burma  merupakan lempeng mikro karena ukurannya yang kecil, hanya mencakup segenap Kepulauan Andaman, Kepulauan Nicobar, sebagian Laut Andaman dan bagian barat propinsi Aceh. Lempeng mikro Burma semula adalah bagian dari lempeng Eurasia. Namun subduksi lempeng India terhadap lempeng Eurasia di tempat yang sekarang menjadi busur kepulauan Andaman dan Nicobar menyebabkan terbitnya salah satu gejala khas tektonik lempeng, yakni pembentukan cekungan busur belakang (back-arc). Subduksi membuat kerak bumi di bagian belakang busur kepulauan Andaman dan Nicobar, yakni di sisi timurnya, menipis sehingga membentuk cekungan yang tergenangi air laut.

Gambar 8. Peta struktur ujung utara pulau Sumatra yang kompleks, sebagai hasil interaksi nan rumit antara lempeng India, lempeng Sunda dan lempeng mikro Burma. Interaksi ini menyebabkan terbentuknya sejumlah sesar aktif di daratan, yang bakal menjai sumber gempa potensial mendatang. Sumber: Natawidjaja, 2006.

Gambar 8. Peta struktur ujung utara pulau Sumatra yang kompleks, sebagai hasil interaksi nan rumit antara lempeng India, lempeng Sunda dan lempeng mikro Burma. Interaksi ini menyebabkan terbentuknya sejumlah sesar aktif di daratan, yang bakal menjai sumber gempa potensial mendatang. Sumber: Natawidjaja, 2006.

Lama-kelamaan di tengah cekungan ini terbentuk sesar-sesar turun sebagai retakan panjang, tempat meluapnya cairan panas sangat kental dari lapisan selubung yang membentuk lempeng baru di kedua sisinya. Inilah pusat pemekaran lantai samudera.  Sehingga Laut Andaman pada hakikatnya adalah bayi samudera baru yang masih sangat muda, serupa dengan misalnya Laut Merah di Timur Tengah. Jika proses pemekaran ini berlanjut terus, maka dalam berjuta-juta tahun mendatang Laut Andaman akan bertransformasi menjadi samudera yang baru. Terbentuknya retakan dasar laut Andaman sekaligus memproduksi lempeng mikro Burma, yang mulai terpisah dari lempeng Eurasia sekitar 3 hingga 4 juta tahun silam.

Eksistensi ketiga lempeng tektonik tersebut membuat bumi tanah rencong tercabik-cabik, ibarat kue yang telah dibelah-belah pisau tektonik. Banyak sesar aktif berkembang di sini. Sesar utama adalah sistem sesar besar Sumatra, yang dahulu disebut sesar Semangko. Sesar besar Sumatra adalah sesar aktif sepanjang 1.900 kilometer yang membentang mulai dari kawasan Selat Sunda di selatan hingga Laut Andaman di utara, ‘membelah’ pulau Sumatra menjadi dua bagian yang asimetris. Di daratan Aceh sesar besar ini bercabang dua mulai dari satu lokasi di dekat kota Takengon. Satu cabang adalah segmen Aceh (panjang 230 kilometer) yang melintas tepat di sebelah barat kota Banda Aceh. Sementara cabang kedua adalah segmen Seulimeum (panjang 120 kilometer), yang melintas di sisi timur kota Sabang dan bertanggung jawab pada terjadinya Gempa Aceh 1964 (magnitudo 7,0). Kedua cabang ini sama-sama menerus ke barat laut untuk kemudian bergabung dengan zona retakan dasar Laut Andaman.

Di luar dua cabang utama itu, dari dekat kota Takengon pula berkembang sesar lain yang berbelok ke arah utara sebagai lengkungan mirip sabit. Di sekitar kota Takengon ia dikenal sebagai sesar Takengon yang bersifat sesar naik (thrust). Sementara bagian utaranya dinamakan sesar Samalanga-Sipopok yang pergerakannya bersifat mendatar (strike slip). Lebih jauh ke selatan di sekitar kota Kutacane berkembang pula sesar yang menerus ke arah kota Lhokseumawe. Di bagian selatan sesar ini dikenal sebagai sesar Lokop-Kutacane. Dan di bagian utara dinamakan sesar Lhokseumawe.  Baik sesar Samalanga-Sipopok maupun sesar Lhokseumawe sama-sama menerus ke dasar Laut Andaman dan bergabung dengan sejumlah sesar aktif disana.  Selain sesar-sesar yang tergolong panjang tersebut, bumi tanah rencong juga masih memiliki sejumlah sesar lainnya yang relatif pendek.

Gambar 9. Citra pendahuluan interferometri radar (inSAR) Gempa Pidie Jaya 2016 dari satelit Sentinel-1A dan Sentinel-1B lewat radas ARIA automatic interferogram. Meski resolusi citranya jelek karena koherensinya sangat rendah (sehingga pola-pola interferensinya tidak terlalu jelas), namun terkesan bahwa deformasi terbesar akibat gempa ini berada di sekitar lintasan sesar Samalanga-Sipopok di dekat kota Meureudu. Sumber: Fielding, 2016.

Gambar 9. Citra pendahuluan interferometri radar (inSAR) Gempa Pidie Jaya 2016 dari satelit Sentinel-1A dan Sentinel-1B lewat radas ARIA automatic interferogram. Meski resolusi citranya jelek karena koherensinya sangat rendah (sehingga pola-pola interferensinya tidak terlalu jelas), namun terkesan bahwa deformasi terbesar akibat gempa ini berada di sekitar lintasan sesar Samalanga-Sipopok di dekat kota Meureudu. Sumber: Fielding, 2016.

Dengan bumi yang tercabik-cabik tektonik demikian rupa, maka dapat dikatakan bahwa segenap penjuru daratan tanah rencong merupakan kawasan rawan gempa. Baik pesisir barat maupun pesisir timur.  Inilah yang membedakan Aceh dengan bagian pulau Sumatra lainnya dimana kawasan rawan gempa terlokalisir hanya di pesisir barat dan di sepanjang Pegunungan Bukit Barisan tempat lintasan sesar besar Sumatra.

Pelajaran

Sumber Gempa Pidie Jaya 2016 berada di dekat lintasan sesar Samalanga-Sipopok, sehingga sejumlah pihak menduga bahwa sesar itulah yang bertanggung jawab atas peristiwa gempa tersebut. Meskipun revisi parameter gempa baik oleh BMKG maupun USGS tidak lagi menempatkan episentrumnya persis di atas lintasan sesar Samalanga-Sipopok. Analisis interferometri radar berbasis citra radar dari satelit Sentinel-1A dan Sentinel-1B yang dikerjakan Eric Fielding, cendekiawan kebumian dari California Institute of Technology (Amerika Serikat) mengindikasikan bahwa lokasi sumber gempa memang berhubungan dengan sesar Samalanga-Sipopok. Namun ini pun masih sementara. Butuh survei lapangan untuk memastikan hal tersebut. Misalnya dengan mengukur pergerakan titik-titik tertentu melalui sistem pemosisian global (GPS).

Gambar 10. Lokasi stasiun-stasiun pemantau GPS dalam jejaring AGNeSS (Aceh GPS Network for Sumatran fault System). Profile A dan profile B menunjukkan dua baris kelurusan yang sengaja ditentukan dalam pemasangan stasiun pantau tersebut. Lewat pergerakan yang direkam jejaring ini diketahui masih ada potensi gempa besar di daratan propinsi Aceh bagian selatan. Sumber: Ito dkk, 2012.

Gambar 10. Lokasi stasiun-stasiun pemantau GPS dalam jejaring AGNeSS (Aceh GPS Network for Sumatran fault System). Profile A dan profile B menunjukkan dua baris kelurusan yang sengaja ditentukan dalam pemasangan stasiun pantau tersebut. Lewat pergerakan yang direkam jejaring ini diketahui masih ada potensi gempa besar di daratan propinsi Aceh bagian selatan. Sumber: Ito dkk, 2012.

Pasca 2004 TU, muncul pertanyaan besar di kalangan cendekiawan kebumian tentang apakah tekanan sangat besar yang ditimbulkan peristiwa gempa akbar Sumatra-Andaman 26 Desember 2004 terhantar ke daratan dan memberikan beban tambahan tekanan kepada sesar-sesar aktif di ujung utara pulau Sumatra ataukah tidak. Untuk menjawabnya maka telah digelar jejaring AGNeSS (Aceh GPS Network for Sumatran fault System) sejak 2005 TU. Jejaring ini ‘menanam’ 7 stasiun pengamatan GPS kontinu dan 20 stasiun pengamatan episodik. ‘Penanaman’ stasiun-stasiun pemantauan yang rapat membuat pergerakan yang disebabkan oleh Gempa Pidie Jaya 2016 bisa diukur dan dianalisis, meski butuh waktu.

Ada dua pelajaran yang bisa diambil dari peristiwa memilukan ini. Yang pertama, bagi tanah rencong Gempa Pidie Jaya 2016 bukanlah peristiwa terakhir. Potensi gempa tektonik di daratan Aceh masih tetap terbuka. Jejaring AGNeSS menunjukkan bahwa sesar besar Sumatra di bagian selatan propinsi Aceh menunjukkan tanda-tanda potensi untuk memproduksi gempa besar (magnitudo ~7) di masa depan. Belum sesar-sesar yang lain. Sementara bagi Indonesia, gempa ini kembali menjadi pengingat bahwa banyak kawasan yang rawan gempa di negeri ini. Sekurangnya 60 % kota di Indonesia didirikan di atas sesar, sehingga kemungkinan terjadinya peristiwa gempa bumi yang menyerang kota masih tetap terbuka. Kewaspadaan dan kesiapsiagaan tetap perlu dipertahankan.

Referensi :

Barber & Crow. 2005. Sumatra, Geology Resources and Tectonic Evolution, in Chapter 4: Pre-Tertiary Stratigraphy. Geological Society, London, Memoirs, 31 pp 24-53.

USGS. 2016. M6.5 – 19 km SE of Sigli, Indonesia. USGS National Earthquake Information Center

Ito dkk. 2012. Isolating Along-strike Variations in the Depth Extent of Shallow Creep and Fault Locking on the Northern Great Sumatran Fault. Journal of the Geophysical Research, vol. 117 B06409.

Daryono, 2016, komunikasi pribadi.

Aditya Gusman, 2016, komunikasi pribadi.

Eric Fielding, 2016, komunikasi pribadi.

Kupas-Hoax: Bila Bumi Datar, Maka Arah Kiblat di Indonesia (Hampir) ke Utara

Ada sebuah riakan yang sedang mencoba menggeliat pada  semesta Indonesia dalam setahun terakhir. Riakan tersebut bertajuk Bumi datar. Ya Bumi datar, gagasan yang sejatinya telah demikian lama ditinggalkan peradaban manusia seiring melimpahnya bukti-bukti ilmiah gagasan oposannya (yakni Bumi bulat) dalam rentangan masa. Terlebih di masakini, tatkala penerbangan antariksa sudah menjadi rutinitas khususnya bagi sejumlah bangsa dan ilmu pengetahuan telah melangkah demikian jauh keluar dari Bumi kita dan lingkungannya mengeksplorasi semesta yang seakan tak bertepi. Kini kita tak lagi memahami Bumi sebagai raksasa di jagat raya yang kecil, namun hanyalah setitik debu di sudut alam raya yang demikian luas.

Gagasan Bumi datar sejatinya tak pernah benar-benar hilang meski telah tersisih sepenuhnya dari dunia ilmu pengetahuan semenjak berabad silam. Ia tetap hidup dan mendapat asupan nutrisi memadai dalam sejumlah komunitas kecil yang ultra konservatif dan cenderung antisains. Terutama pada sekte-sekte Kristiani tertentu yang tumbuh subur di daratan Amerika Serikat. Gagasan itu hidup dalam lingkungan yang dipenuhi nada konspirasi akan segala hal, termasuk perkembangan ilmu pengetahuan. Dalam lingkungan tersebut, segala perkembangan maju ilmu pengetahuan yang diraih umat manusia pada zaman ini diklaim tak lebih dari pembohongan massif hasil konspirasi para cendekiawan sejagat.

Di tahun 1893 Tarikh Umum (TU), seorang konservatif bernama Orlando Ferguson menggambar peta Bumi datar. Peta inilah yang menjadi pijakan gagasan Bumi datar pada saat ini. Bedanya, Orlando Ferguson mengklaim Bumi datar berbentuk kotak dengan cekungan Bulat di tengahnya. Sementara gagasan Bumi datar masa kini secara diam-diam menghilangkan bentuk kotak itu.

Gambar 1. Peta Bumi datar menurut Orlando Ferguson, berangka tahun 1893 TU. Dalam peta yang bernafas Kristiani ini, seperti tersurat dari kutipan ayat-ayat Injil, Bumi dianggap berbentuk persegi panjang yang masing-masing sudutnya dijaga sesosok malaikat. Namun seluruh daratan dan lautan terletak dalam cekungan berbentuk lingkaran di dalam kotak. Sumber: Ferguson, 1893 dalam arsip Library of Congress, United States.

Gambar 1. Peta Bumi datar menurut Orlando Ferguson, berangka tahun 1893 TU. Dalam peta yang bernafas Kristiani ini, seperti tersurat dari kutipan ayat-ayat Injil, Bumi dianggap berbentuk persegi panjang yang masing-masing sudutnya dijaga sesosok malaikat. Namun seluruh daratan dan lautan terletak dalam cekungan berbentuk lingkaran di dalam kotak. Sumber: Ferguson, 1893 dalam arsip Library of Congress, United States.

Revolusi teknologi informasi dengan hadirnya internet di awal abad ke-21 membuat gagasan tersebut pun mulai tersebar keluar dalam aneka rupa cerita dan multimedia. Ia pun mulai disambut oleh kalangan di luar komunitas klasiknya, termasuk sejumlah pemeluk Islam. Bagi sejumlah kalangan Muslim, gagasan Bumi datar dirasa cocok dengan terjemah literal sejumlah ayat dalam al-Qur’an. Ia juga dianggap bersesuaian dengan pendapat sejumlah penafsir (mufassirin) Qur’an era klasik. Lebih lanjut lagi, gagasan Bumi datar dianggap bisa melengkapi gagasan aneh lainnya, yakni Matahari mengelilingi Bumi, sekaligus memperkukuh sikap ‘anti hegemoni Barat’ yang selama ini digaungkan.

Gagasan Bumi datar zaman ini mendeskripsikan bahwa Bumi adalah datar. Yup datar seperti papan raksasa. Titik pusat papan adalah kutub utara, sementara kutub selatan berupa tembok es yang membatasi bidang Bumi. Tembok es ini diklaim dijaga sangat ketat oleh sejumlah negara. Sementara langit berbentuk kubah dengan ketinggian tertentu. Matahari hanya berjarak 5.000 kilometer di atas paras Bumi datar. Matahari beredar dalam lintasannya yang mengelilingi proyeksi vertikal kutub utara menuju kubah langit. Demikian halnya Bulan dan benda-benda langit lainnya. Baik Bulan maupun Matahari diklaim tidaklah berukuran besar. Bersama bintang dan benda-benda langit lainnya, Matahari dan Bulan diklaim sebagai serakan api di dalam kubah langit.

Penggambaran akan bentuk Bumi yang datar dan dilingkupi (ditutupi) oleh kubah langit itu sekilas mengingatkan kita pada dongeng mitologis rakyat Jermania tentang raksasa Ymir. Ymir sang raksasa yang kemudian tewas dan tubuhnya membentuk daratan (datar). Sedangkan batok kepalanya menjadi kubah raksasa yang menutupi daratan. Sehingga daratan itu gelap sepenuhnya. Demikian halnya deskripsi Matahari, Bulan, bintang dan benda-benda langit sebagai serakan api untuk menghias dan menerangi kubah langit, yang sekali lagi mirip sekali dengan penggambaran mitologi yang sama. Dongeng rakyat Jermania itu menuturkan, agar daratan (Bumi) tidak kegelapan maka para dewa memungut api Muspelheim dan menyebarkannya ke dalam kubah batok kepala Ymir hingga menjadi percikan-percikan.

Gambar 2. Peta Bumi datar modern. Sejatinya ini adalah peta Bumi dalam proyeksi azimuthal sama-jarak (equidistant), namun oleh pemuja model Bumi datar dibajak dan diklaim sebagai gambaran sesungguhnya tentang Bumi. Perhatikan bahwa bentuk peta ini hampir sama persis dengan Peta Ferguson 1893, hanya saja pemuja model Bumi datar modern diam-diam menghilangkan bentuk persegi panjang di luar lingkaran. Sumber: Anonim, 2016.

Gambar 2. Peta Bumi datar modern. Sejatinya ini adalah peta Bumi dalam proyeksi azimuthal sama-jarak (equidistant), namun oleh pemuja model Bumi datar dibajak dan diklaim sebagai gambaran sesungguhnya tentang Bumi. Perhatikan bahwa bentuk peta ini hampir sama persis dengan Peta Ferguson 1893, hanya saja pemuja model Bumi datar modern diam-diam menghilangkan bentuk persegi panjang di luar lingkaran. Sumber: Anonim, 2016.

Baiklah, tulisan ini hanya ingin menekankan pada satu aspek semata. Yakni bagaimana arah kiblat Umat Islam khususnya di Indonesia dan Asia tenggara pada umumnya terkait gagasan Bumi datar. Riset yang saya lakukan, yang akan dipaparkan secara ringkas di bawah ini, menyimpulkan dengan gamblang betapa Umat Islam di Indonesia harus dipaksa menghadapkan wajah lebih ke utara pada saat menunaikan ibadah shalat jika mempercayai gagasan Bumi datar. Konsekuensinya sangat serius, sebab dengan demikian maka arah kiblat di Indonesia akan dipaksa melenceng mulai dari sebesar +14° di Banda Aceh hingga sebesar +38° di Merauke. Dalam kata-kata lain, jika kita mempercayai gagasan Bumi datar maka kita harus memaksa arah kiblat untuk melenceng sejauh antara 1.800 kilometer (Banda Aceh) hingga 4.300 kilometer (Merauke) dari lokasi Ka’bah yang sesungguhnya.

Konsep Arah Kiblat Bumi Datar

Menghadap kiblat merupakan satu hal yang esensial bagi Umat Islam sejagat. Sebab merupakan bagian dari syarat sahnya shalat. Dan menghadap kiblat sangat erat hubungannya dengan arah kiblat. Dalam situasi darurat yakni tatkala seorang Muslim mengalami kondisi buta arah, terdapat keringanan untuk menentukan arah kiblat sendiri ke arah manapun yang diyakini. Namun tidak demikian halnya bila ia tahu kedudukan dan arah mataangin yang tepat di lokasinya. Teladan dan tutur dari Rasulullah SAW menjadi pegangan betapa pentingnya menentukan arah kiblat secara tepat hingga ke tingkatan tertentu.

Gambar 3. Ilustrasi peristiwa pemindahan kiblat pada saat perintah berkiblat ke Ka'bah diturunkan, dengan latar belakang citra satelit Masjid Qiblatain masakini di kotasuci Madinah (Saudi Arabia). Sebelum surat al-Baqarah ayat 144 diturunkan, Rasulullah SAW dan para sahabat menunaikan shalat Dhuhur berjamaah dengan menghadap ke Masjidil Aqsha (utara). Namun begitu ayat tersebut diturunkan, mereka beralih dengan menghadap ke Ka'bah/Masjidil Haram (selatan) tanpa membatalkan shalat. Sumber: Sudibyo, 2012.

Gambar 3. Ilustrasi peristiwa pemindahan kiblat pada saat perintah berkiblat ke Ka’bah diturunkan, dengan latar belakang citra satelit Masjid Qiblatain masakini di kotasuci Madinah (Saudi Arabia). Sebelum surat al-Baqarah ayat 144 diturunkan, Rasulullah SAW dan para sahabat menunaikan shalat Dhuhur berjamaah dengan menghadap ke Masjidil Aqsha (utara). Namun begitu ayat tersebut diturunkan, mereka beralih dengan menghadap ke Ka’bah/Masjidil Haram (selatan) tanpa membatalkan shalat. Sumber: Sudibyo, 2012.

Hal itu dapat dilihat misalnya dalam peristiwa berbaliknya Rasulullah SAW dan para sahabat di Madinah dari semula menghadap ke utara menjadi menghadap ke selatan tatkala menunaikan ibadah shalat Dhuhur bersamaan dengan turunnya ketetapan  Ka’bah adalah kiblat Umat Islam. Begitu halnya dengan perintah Rasulullah SAW kepada sahabat Wabir ibn Yuhannas al-Khuza’i RA yang hendak berangkat ke Yaman. Perintah tersebut menekankan bahwa arah kiblat bagi penduduk kota adalah dengan jalan memandang lurus ke arah Gunung Jabal Dayn tatkala mereka berdiri di Bathan, salah satu bagian kota yang saat itu berupa taman. Pengukuran modern di lokasi tersebut melalui fenomena Istiwa’ Azzam memperlihatkan kebenaran sabda Rasulullah SAW, dimana antara taman Bathan dengan Gunung Jabal Dayn dan Ka’bah tepat berada dalam satu garis lurus.

Gambar 4. Citra satelit yang menggambarkan bagaimana jika penduduk kota San'a berdiri di taman Bathan (kini Masjid Jami' al-Kabir) dengan menghadap ke arah Gunung Jabal Dayn (atas), maka pada hakikatnya mereka tepat menghadap ke Ka'bah (bawah). Garis lurus merupakan garis sepanjang 815 kilometer yang menghubungkan taman Bathan dengan Ka'bah, dimana garis tersebut tepat melintas di lokasi Gunung Jabal Dayn. Sumber: Sudibyo, 2012.

Gambar 4. Citra satelit yang menggambarkan bagaimana jika penduduk kota San’a berdiri di taman Bathan (kini Masjid Jami’ al-Kabir) dengan menghadap ke arah Gunung Jabal Dayn (atas), maka pada hakikatnya mereka tepat menghadap ke Ka’bah (bawah). Garis lurus merupakan garis sepanjang 815 kilometer yang menghubungkan taman Bathan dengan Ka’bah, dimana garis tersebut tepat melintas di lokasi Gunung Jabal Dayn. Sumber: Sudibyo, 2012.

Arah kiblat pada dasarnya merupakan arah menuju ke kiblat yang mengikuti jarak terpendek antara sebuah tempat terhadap kiblat. Pengertian arah disini sejatinya merupakan pengertian umum. Misalnya seseorang yang sedang berada di kota Bandung hendak mencari arah Jakarta. Maka arah yang logis ditempuhnya adalah ke barat laut, sebab itulah jarak terpendek antara Bandung dengan Jakarta  secara geometris. Jika ia mengambil arah yang berlawanan, yakni ke tenggara, maka ia justru mengambil jarak yang terjauh. Apabila tetap memaksakan diri ke tenggara, ia tetap akan tiba di Jakarta namun dalam waktu tempuh yang amat sangat lama. Sebaliknya jika ia mengambil arah ke utara atau ke selatan maka sampai kapanpun ia mustahil tiba di Jakarta. Karena arahnya keliru.

Dalam perspektif geometri, cara menentukan arah dari suatu titik menuju ke suatu tempat adalah dengan menggunakan segitiga. Baik di permukaan datar (seperti halnya gagasan Bumi datar) maupun di permukaan lengkung. Dari segitiga tersebut, maka arah dapat ditentukan sebagai sebuah sudut yang dihitung dari garis referensi universal (misalnya arah Utara sejati). Nilai arah diturunkan dari persamaan-persamaan trigonometri, dimana untuk permukaan datar berlaku trigonometri segitiga planar (datar) sementara pada permukaan melengkung seperti bola berlaku trigonometri segitiga bola. Cendekiawan Muslim di era keemasannya memberikan sumbangan yang sangat signifikan dalam pembentukan pengetahuan trigonometri yang kini kita pahami dalam geometri.

Gambar 5. Ilustrasi arah ke Jakarta jika hendak berangkat dari Bandung dalam peta. Panah kuning utuh menunjukkan jarak terdekat Bandung-Jakarta yang menjadikannya arah ke Jakarta paling rasional, yakni ke barat laut. Panah kuning putus-putus menunjukkan jarak terjauh Bandung-Jakarta, rute yang tidak rasional namun masih akan tiba di Jakarta dalam waktu yang sangat lama (ke tenggara). Sebaliknya kedua panah merah utuh menunjukkan arah ke Jakarta yang mustahil, karena sampai kapanpun bila mengikuti kedua arah tersebut maka takkan tiba di tempat tujuan. Sumber: Sudibyo, 2016 dengan basis Google Maps.

Gambar 5. Ilustrasi arah ke Jakarta jika hendak berangkat dari Bandung dalam peta. Panah kuning utuh menunjukkan jarak terdekat Bandung-Jakarta yang menjadikannya arah ke Jakarta paling rasional, yakni ke barat laut. Panah kuning putus-putus menunjukkan jarak terjauh Bandung-Jakarta, rute yang tidak rasional namun masih akan tiba di Jakarta dalam waktu yang sangat lama (ke tenggara). Sebaliknya kedua panah merah utuh menunjukkan arah ke Jakarta yang mustahil, karena sampai kapanpun bila mengikuti kedua arah tersebut maka takkan tiba di tempat tujuan. Sumber: Sudibyo, 2016 dengan basis Google Maps.

Dalam hal arah kiblat, baik di permukaan datar maupun melengkung, kita membutuhkan informasi tentang tiga titik. Yakni titik lokasi yang hendak kita tentukan arah kiblatnya, lalu titik Kutub Utara dan selanjutnya titik Makkah (dimana Ka’bah berada). Informasi terkait titik-titik tersebut dicerminkan oleh koordinat geografisnya. Dalam gagasan Bumi datar, masalah koordinat geografis ini lumayan ribet mengingat koordinat garis lintang dan garis bujur yang tersaji pada saat ini adalah yang bertumpu pada konsep Bumi bulat. Karena itu saya mengembangkan sistem koordinat tersendiri dengan bertumpu pada koordinat Cartesian, yang lantas dikorelasikan (disetarakan) dengan koordinat garis lintang dan garis bujur.

Dengan telah diketahuinya koordinat titik-titik Kutub Utara dan Makkah, maka tinggal berkonsentrasi pada penentuan nilai sudut arah. Dalam gagasan Bumi datar (atau secara matematis disebut model Bumi datar), karena berbasis trigonometri segitiga planar maka digunakan aturan cosinus sebagai berikut :

Gambar 6. Geometri segitiga planar, koordinat dan persamaan aturan cosinus untuk menghitung arah kiblat model Bumi datar. Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 6. Geometri segitiga planar, koordinat dan persamaan aturan cosinus untuk menghitung arah kiblat model Bumi datar. Sumber: Sudibyo, 2016.

Sedangkan pada konsep Bumi bulat (atau secara matematis disebut model Bumi bulat), maka basisnya adalah trigonometri segitiga bola dengan salah satu rumus yang digunakan sebagai berikut :

Gambar 7. Geometri segitiga bola, koordinat dan persamaan untuk menghitung arah kiblat model Bumi bulat. Sumber: Sudibyo, 016 dengan basis Google Earth.

Gambar 7. Geometri segitiga bola, koordinat dan persamaan untuk menghitung arah kiblat model Bumi bulat. Sumber: Sudibyo, 016 dengan basis Google Earth.

Penelitian

Area penelitian dibatasi pada  bagian Bumi yang terletak di antara garis lintang 15° LU hingga 15° LS dan di antara garis bujur 90° BT hingga 150° BT. Area tersebut mencakup segenap Indonesia dan sejumlah negara tetangga seperti Malaysia, Brunei Darussalam, Filipina, Singapura, sebagian Papua Nugini, sebagian Thailand, sebagian Myanmar, sebagian Vietnam, sebagian India (khususnya kepulauan Andaman dan Nicobar) dan sedikit Australia bagian utara.

Nilai arah kiblat dalam penelitian ini adalah nilai sudut antara arah Utara sejati dengan arah menuju kiblat di lokasi tersebut. Nilai itu lantas dinyatakan sesuai standar astronomi sebagai nilai azimuth. Azimuth adalah busur yang ditarik dari arah Utara sejati menuju ke timur hingga tiba di posisi arah kiblat yang dimaksud. Dalam sistem ini, Utara sejati memiliki azimuth 0 (nol) atau 360, sementara Timur berazimuth 90, Selatan berazimuth 180 dan Barat berazimuth 270. Jika misalnya arah kiblat adalah 25° ke sebelah utara dari arah Barat, maka dalam sistem azimuth dinyatakan sebagai azimuth kiblat 295.

Hasil perhitungan azimuth kiblat model Bumi datar dan perbandingannya dengan azimuth kiblat model Bumi bulat untuk area penelitian dinyatakan dalam tabel berikut :fe-tabel1_perbandingan-aq

Terlihat jelas ada selisih yang signifikan antara azimuth kiblat model Bumi datar dengan azimuth kiblat dalam konsep Bumi bulat. Dimana seluruh nilai azimuth kiblat Bumi datar adalah lebih besar. Selisihnya berkisar mulai yang terkecil +8,3° di koordinat 15° LU 105° BT hingga yang terbesar  +46,3° di koordinat 15° LS 150° BT (tanda + menunjukkan nilai azimuth kiblat Bumi datar lebih besar ketimbang azimuth kiblat Bumi bulat).

Temuan menarik lainnya adalah pola pada garis-garis isokiblatnya. Garis isokiblat adalah sebuah garis yang menghubungkan titik-titik di paras Bumi yang memiliki nilai azimuth kiblat yang persis sama. Garis-garis isokiblat untuk area penelitian baik dalam model Bumi datar maupun model Bumi bulat disajikan sebagai berikut :

Gambar 8. Perbandingan garis-garis isokiblat untuk area penelitian antara model Bumi datar (atas) dan model Bumi bulat (bawah). Perhatikan kedua model menghasilkan garis-garis isokiblat dengan orientasi yang sangat berbeda. Perbedaan tersebut menjadi indikasi bahwa arah kiblat dalam model Bumi datar memiliki perbedaan dengan arah kiblat dalam model Bumi bulat. Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 8. Perbandingan garis-garis isokiblat untuk area penelitian antara model Bumi datar (atas) dan model Bumi bulat (bawah). Perhatikan kedua model menghasilkan garis-garis isokiblat dengan orientasi yang sangat berbeda. Perbedaan tersebut menjadi indikasi bahwa arah kiblat dalam model Bumi datar memiliki perbedaan dengan arah kiblat dalam model Bumi bulat. Sumber: Sudibyo, 2016.

Terlihat jelas bahwa pola garis-garis isokiblat model Bumi datar jauh berbeda dengan garis isokiblat model Bumi bulat. Dalam model Bumi datar, orientasi garis isokiblatnya adalah seragam dari barat daya menuju timur laut. Sementara dalam model Bumi bulat, orientasi garis isokiblatnya bervariasi dan unik. Sebagian berorientasi dari selatan dan tenggara menuju barat laut. Sebagian lagi dari utara dan timur laut menuju barat laut. Bahkan ada yang berorientasi dari selatan menuju tenggara dan juga dari utara menuju tenggara. Keunikan ini terjadi karena Indonesia menjadi salah satu dari hanya dua tempat unik di Bumi terkait arah kiblat. Yakni karena memiliki lokasi di garis khatulistiwa yang tepat berjarak 90° (seperempat belahan bola Bumi) dari Ka’bah. Lokasi tersebut berada di Indonesia bagian timur , tepatnya di garis bujur 130° BT yang terletak di dekat pulau Waigeo dan termasuk ke dalam kawasan kabupaten Raja Ampat (Papua Barat). Satu titik istimewa lainnya terletak di muara Sungai Amazon (Brazil) di benua Amerika bagian selatan.

Selisih angka yang signifikan dalam nilai azimuth kiblat dan perbedaan mendasar orientasi garis-garis isokiblatnya memperlihatkan bahwa arah kiblat model Bumi datar adalah berbeda dibandingkan dengan arah kiblat model Bumi bulat. Dengan kata lain, meski sama-sama berkiblat ke titik yang satu dalam hal ini Ka’bah atau Masjidil Haram atau wilayah tanah haram Makkah al-Mukarramah jika mengacu pada klasifikasi kiblat (lihat Sudibyo, 2012), namun arah kiblat model Bumi datar ternyata berbeda dibanding arah kiblat model Bumi bulat. Perbedaan antara keduanya berimplikasi pada satu konsekuensi pahit: tentu ada model yang benar sementara model lainnya keliru.

Maka, mana yang benar? Apakah arah kiblat model Bumi datar? Ataukah arah kiblat model Bumi bulat?

Bumi Datar Keliru

Astronomi atau ilmu falak tak hanya sekedar berkemampuan menghasilkan model dan menyajikan perhitungan matematis terkait azimuth kiblat, baik dalam model Bumi datar maupun model Bumi bulat. Melainkan juga berkemampuan mengujinya secara empiris, berdasarkan pengukuran langsung di lapangan. Ada beragam cara guna mengukur arah kiblat bagi suatu tempat. Pada prinsipnya cara pengukuran arah kiblat adalah dengan mengukur kedudukan arah-arah mataangin tertentu di lokasi tersebut, pengukuran yang bisa dilakukan misalnya dengan bantuan kompas magnetik ataupun dengan posisi benda langit.

Pengukuran dengan kompas magnetik memungkinkan kita untuk mengetahui kedudukan arah Utara sejati, tentunya setelah faktor-faktor pengganggu dieliminasi mulai dari deklinasi magnetik hingga badai Matahari. Hal serupa juga dapat dilakukan dengan pengukuran terhadap posisi benda-benda langit. Namun dalam hal benda langit, terdapat satu keistimewaan. Yakni kita bisa memperoleh langsung nilai azimuth kiblat suatu tempat manakala benda langit tersebut tepat berada di titik zenith kiblat. Atau dalam bahasa ilmu falak, saat benda langit tersebut mengalami Istiwa’ Azzam di kiblat.

Gambar 9. Citra fenomena Istiwa' Azzam di kota Surakarta (Jawa Tengah) pada 13 Oktober 2010 TU pada radas jam Matahari bencet) di Masjid Tegalsari. Jam Matahari ini memungkinkan berkas sinar Matahari masuk ke dalam masjid sehingga proyeksinya bisa disaksikan secara langsung di lantai masjid. Nampak proyeksi cakram Matahari tepat sedang menyentuh titik proyeksi zenith Surakarta, fenomena yang hanya terjadi dua kali setahun di tempat itu. Sumber: Sugeng Riyadi, 2010.

Gambar 9. Citra fenomena Istiwa’ Azzam di kota Surakarta (Jawa Tengah) pada 13 Oktober 2010 TU pada radas jam Matahari bencet) di Masjid Tegalsari. Jam Matahari ini memungkinkan berkas sinar Matahari masuk ke dalam masjid sehingga proyeksinya bisa disaksikan secara langsung di lantai masjid. Nampak proyeksi cakram Matahari tepat sedang menyentuh titik proyeksi zenith Surakarta, fenomena yang hanya terjadi dua kali setahun di tempat itu. Sumber: Sugeng Riyadi, 2010.

Salah satu benda langit yang berkemampuan seperti itu adalah Matahari. Setiap tahun Tarikh Umum, yakni pada tanggal 28 Mei pukul 12:16 waktu Arab Saudi dan tanggal 16 Juli pukul pukul 12:26 waktu Arab Saudi, Matahari akan berkedudukan di titik zenith kotasuci Makkah. Hal itu berlaku untuk tahun basitas (tahun biasa), sementara untuk tahun kabisat tanggalnya maju sehari lebih awal. Pada saat itu sebuah benda panjang (misal tiang) yang didirikan demikian rupa di kotasuci Makkah sehingga berkedudukan tegak lurus paras air rata-rata setempat akan kehilangan bayang-bayangnya tepat pada saat Matahari berada di titik zenith Makkah.

Inilah hari tanpa bayang Matahari atau Istiwa’ Azzam di kotasuci Makkah. Fenomena menghilangnya bayang-bayang akibat Istiwa’ Azzam sejatinya tidak hanya terjadi di kotasuci Makkah saja. Namun juga dialami setiap tempat dimanapun di Bumi sepanjang terletak di antara garis lintang 23° 27′ LU hingga 23° 27′ LS. Misalnya kota Kebumen (propinsi Jawa Tengah), dengan posisinya di garis bujur 7° 40′ LS maka ia juga mengalami situasi hari tanpa bayang Matahari yang terjadi setiap tanggal 1 Maret dan 13 Oktober. Jadi tak hanya titik-titik lokasi di sepanjang garis khatulistiwa’ saja yang bisa mengalaminya seperti  tuturan urban legend.

Gambar 10. Ilustrasi fenomena Hari Kiblat, yakni Istiwa' Azzam di Ka'bah. Tatkala Matahari dalam kondisi demikian, yang terjadi dua kali setiap tahunnya, maka bayang-bayang obyek yang terpasang tegaklurus paras air rata-rata setempat akan tepat berimpit dengan azimuth kiblat setempat. Fenomena ini juga menyajikan peluang pengukuran arah kiblat dengan ketelitian sangat tinggi. Sumber: Mutoha Arkanuddin, 2006.

Gambar 10. Ilustrasi fenomena Hari Kiblat, yakni Istiwa’ Azzam di Ka’bah. Tatkala Matahari dalam kondisi demikian, yang terjadi dua kali setiap tahunnya, maka bayang-bayang obyek yang terpasang tegaklurus paras air rata-rata setempat akan tepat berimpit dengan azimuth kiblat setempat. Fenomena ini juga menyajikan peluang pengukuran arah kiblat dengan ketelitian sangat tinggi. Sumber: Mutoha Arkanuddin, 2006.

Pada saat kotasuci Makkah mengalami Istiwa’  Azzam, maka pada dimanapun tempatnya di Bumi sepanjang tersinari cahaya Matahari pada saat itu akan mengalami situasi unik. Yakni bayang-bayang benda yang didirikan tegaklurus paras air rata-rata setempat akan tepat berimpit dengan arah kiblat setempat. Inilah yang kemudian menjadi populer sebagai Hari Kiblat. Hari Kiblat adalah waktu yang istimewa karena hanya pada saat itu pengukuran kiblat dapat dilaksanakan dengan akurasi sangat tinggi dengan cara yang paling sederhana. Dengan membandingkan nilai hasil pengukuran azimuth kiblat pada saat Hari Kiblat terhadap hasil perhitungan azimuth kiblat, maka akan dapat diuji mana yang lebih tepat apakah model Bumi datar ataukah model Bumi bulat.

Berdasarkan pengukuran di dua lokasi berbeda dalam waktu yang berbeda pula, diketahui bahwa arah kiblat model Bumi bulat adalah konsisten. Untuk kota Kebumen (Jawa Tengah) misalnya, hasil perhitungan menunjukkan azimuth kiblatnya 295. Pengukuran dengan menggunakan bayang Matahari pada saat Hari Kiblat juga menghasilkan azimuth kiblat 295, dalam batas ketelitian pengukuran setelah dikomparasikan dengan kompas magnetik. Demikian halnya di Jakarta. Perhitungan menunjukkan azimuth kiblatnya juga 295. Sementara pengukuran pengukuran bayang Matahari saat Hari Kiblat juga menghasilkan azimuth kiblat 295.

Sebaliknya arah kiblat model Bumi datar sangat tidak konsisten. Perhitungan di kota Kebumen menghasilkan nilai azimuth kiblat model Bumi datar sebesar 320. Namun saat diukur dengan bayang Matahari pada saat Hari Kiblat, ternyata bayang-bayang tersebut (yang berimpit dengan arah kiblat Kebumen) jatuh pada azimuth 295. Demikian halnya di Jakarta. Perhitungan menghasilkan nilai azimuth kiblat sebesar 318, namun pengukuran bayang Matahari saat Hari Kiblat menghasilkan bayang-bayang (yang adalah arah kiblat Jakarta) yang jatuh pada azimuth 295.

Gambar 11. Diagram azimuth kiblat model Bumi datar (warna biru) dan model Bumi bulat (warna merah) untuk lokasi Kebumen (propinsi Jawa Tengah) dan Jakarta (propinsi DKI Jakarta) beserta hasil perhitungan dan pengukuran pada saat Hari Kiblat. Terlihat jelas bahwa hasil pengukuran hanya bersesuaian dengan perhitungan arah kiblat dalam model Bumi bulat. Sementara perhitungan dengan model Bumi datar memiliki selisih cukup besar dibanding hasil pengukurannya. Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 11. Diagram azimuth kiblat model Bumi datar (warna biru) dan model Bumi bulat (warna merah) untuk lokasi Kebumen (propinsi Jawa Tengah) dan Jakarta (propinsi DKI Jakarta) beserta hasil perhitungan dan pengukuran pada saat Hari Kiblat. Terlihat jelas bahwa hasil pengukuran hanya bersesuaian dengan perhitungan arah kiblat dalam model Bumi bulat. Sementara perhitungan dengan model Bumi datar memiliki selisih cukup besar dibanding hasil pengukurannya. Sumber: Sudibyo, 2016.

Analisis lebih lanjut memperlihatkan bahwa untuk kota Kebumen, bayang Matahari saat Istiwa’ Azzam akan berada di azimuth 320 hanya jika posisi kotasuci Makkah jauh lebih ke utara dibanding sekarang. Demikian halnya untuk kota Jakarta. Ekstrapolasi dari azimuth 320 (Kebumen) dan azimuth 318 (Jakarta) menghasilkan titik koordinat di sekitar Laut Kaspia, berdekatan dengan negara bagian  Chechnya (Rusia). Dengan kata lain, agar hasil pengukuran bayang Matahari saat Istiwa’ Azzam bersesuaian dengan hasil perhitungan azimuth kiblat model Bumi datar untuk Jakarta dan Kebumen, maka posisi Ka’bah harus berada di sekitar Laut Kaspia. Tentu ini mustahil.  Di sisi yang lain, Matahari juga tidak mungkin mengalami Istiwa’ Azzam di atas Laut Kaspia, mengingat gerak semu tahunan Matahari membatasinya hanya bisa mengalami Istiwa’ Azzam di  antara Garis Balik Utara atau Tropic of Cancer (yakni garis lintang 23° 27′ LU) hingga Garis Balik Selatan atau Tropic of Capricorn (yakni garis lintang 23° 27′ LS) saja.

Ketidakkonsistenan ini menunjukkan bahwa ada yang keliru dalam model Bumi datar. Penelitian lanjutan, yang akan dipaparkan dalam tulisan berikutnya (tidak dalam artikel ini), juga memperlihatkan besarnya inkonsistensi model Bumi datar antara perhitungan dengan hasil pengamatan/pengukuran dalam aspek-aspek ibadah Umat Islam lainnya. Yakni dalam hal waktu shalat, hilaal dan gerhana.

Implikasi dan Kesimpulan

Kelirunya model Bumi datar dalam hal arah kiblat membawa implikasi yang jauh lebih serius. Seorang Muslim yang meyakini bahwa model Bumi datar adalah benar seharusnya juga konsisten untuk mengubah arah kiblat shalatnya menjadi lebih ke utara dibanding yang dipedomani di Indonesia saat ini.

Misalnya di Kebumen, seharusnya ia mengarah ke azimuth 320 yang berarti lebih miring atau bergeser 25° ke utara dibanding arah kiblat yang tepat. Demikian halnya di Jakarta, seharusnya ia juga mengarah ke azimuth 318 atau bergeser 23° lebih ke utara.  Namun pergeseran ini  akan berimplikasi serius. Mengingat model Bumi datar adalah keliru kala ditinjau dari persoalan arah kiblat seperti diulas di atas, maka menyengaja menghadap ke azimuth 320 (Kebumen) atau azimuth 318 (Jakarta) sama halnya dengan menyengaja menyimpang dari arah kiblat sesungguhnya. Perbuatan menyengaja untuk menyimpang dari arah kiblat tentu memiliki konsekuensi syar’i tersendiri.

Seperti apa besarnya penyimpangan atau pergeseran arah terhadap azimuth kiblat yang sebenarnya sebagai akibat penerapan model Bumi datar?  Untuk area penelitian, hal tersebut dapat dilihat dalam peta berikut :

Gambar 12. Garis-garis yang menunjukkan besarnya penyimpangan arah dari arah kiblat yang sebenarnya (dalam satuan derajat) akibat model Bumi datar bagi area penelitian. Nilai terkecil adalah +14° yang terjadi di Banda Aceh (propinsi Aceh), ujung barat Indonesia. Nampak bahwa semakin ke Indonesia timur, penyimpangan arahnya kian besar. Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 12. Garis-garis yang menunjukkan besarnya penyimpangan arah dari arah kiblat yang sebenarnya (dalam satuan derajat) akibat model Bumi datar bagi area penelitian. Nilai terkecil adalah +14° yang terjadi di Banda Aceh (propinsi Aceh), ujung barat Indonesia. Nampak bahwa semakin ke Indonesia timur, penyimpangan arahnya kian besar. Sumber: Sudibyo, 2016.

Dapat dilihat dalam peta bahwa untuk Indonesia, besarnya penyimpangan arah terhadap arah kiblat yang tepat akibat aplikasi model Bumi datar  adalah bervariasi. Yang terkecil adalah +14° di Banda Aceh (propinsi Aceh). Sementara yang terbesar adalah  +39° di Merauke (propinsi Papua). Khusus di pulau Jawa, besar penyimpangan arahnya bervariasi antara +26° hingga +29°.

Saat seorang Muslim menyimpang dari arah kiblat, maka pada hakikatnya ia telah bergeser dari Ka’bah hingga jarak tertentu yang bergantung kepada besarnya nilai sudut simpangannya. Semakin besar sudut penyimpangan arahnya maka semakin jauh ia bergeser dari Ka’bah. Dalam kasus kota Jakarta, dengan sudut penyimpangan arah sebesar +23° maka titik proyeksi model Bumi datar adalah bergeser sejauh 2.500 kilometer dari Ka’bah. Untuk area penelitian, besarnya jarak antara titik proyeksi model Bumi datar dengan Ka’bah dapat dilihat dalam peta berikut :

Gambar 13. Garis-garis yang menunjukkan besarnya jarak pergeseran dari Ka'bah (dalam satuan kilometer) akibat model Bumi datar bagi area penelitian. Nilai terkecil adalah +1.800 kilometer di Sabang (propinsi Aceh), ujung barat Indonesia. Nampak bahwa semakin ke Indonesia timur, jarak pergeserannya pun kian membengkak. Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 13. Garis-garis yang menunjukkan besarnya jarak pergeseran dari Ka’bah (dalam satuan kilometer) akibat model Bumi datar bagi area penelitian. Nilai terkecil adalah +1.800 kilometer di Sabang (propinsi Aceh), ujung barat Indonesia. Nampak bahwa semakin ke Indonesia timur, jarak pergeserannya pun kian membengkak. Sumber: Sudibyo, 2016.

Dapat dilihat dalam peta bahwa untuk Indonesia, jarak antara titik proyeksi model Bumi datar dengan Ka’bah juga bervariasi. Yang terkecil senilai 1.800 kilometer di Sabang (propinsi Aceh). Sementara yang terbesar adalah senilai 4.300 kilometer di Merauke (propinsi Papua). Di pulau Jawa, jarak antara titik proyeksi arah kiblat Bumi datar dengan Ka’bah bervariasi antara 2.450 kilometer hingga 3.000 kilometer. Jarak penyimpangan ini sangat besar, jauh lebih besar ketimbang jarak maksimum yang dapat ditoleransi yakni maksimum 45 kilometer dari Ka’bah (lihat Sudibyo, 2012).

Jadi, berdasarkan penelitian ini, saya mengkategorikan model Bumi datar sebagai kabar-bohong atau hoax. Model tersebut sama sekali tidak konsisten dengan aspek-aspek ibadah Umat Islam yang bertumpu pada ruang dan waktu, dalam hal ini arah kiblat.

Referensi :

Sudibyo. 2012. Sang Nabi Pun Berputar, Arah Kiblat dan Tata Cara Pengukurannya. Surakarta : Tinta Medina Tiga Serangkai.

Sugeng Riyadi. 2010. Dauroh I Ilmu Falak RHI Surakarta. Blog Pak AR Guru Fisika, 23 Oktober 2010.

Drama Schiaparelli, Mimpi Eropa dan Kutukan Mars

Piring terbang raksasa itu bernama Schiaparelli, wahana antariksa pendarat eksperimental (demonstrator) milik badan antariksa Eropa (ESA) yang baru saja mendarat di Mars pada Rabu 19 Oktober 2016 Tarikh Umum (TU) lalu. Seharusnya ia sudah mulai berpesta pora, melaporkan pandangan mata (baca: sensor-sensor elektronik) dari paras planet merah nan berdebu melalui gelombang radio yang disalurkan lewat satelit-satelit buatan aktif di Mars saat ini. Seperti Mars Express yang dikelola ESA, ataupun Mars Reconaissance Orbiter (MRO) dan Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), keduanya dikelola badan antariksa Amerika Serikat (NASA). Namun suka ria itu tak terjadi. Sebaliknya ia membisu dan membeku. Membuat para pengendali misi ESA di Darmstadt (Jerman) cemas tak kepalang. Bencana kutukan Mars pun membayang dalam angan.

Gambar 1. Dua wahana antariksa dalam misi ExoMars 2016 saat telah dirakit dan menjalani pengujian pada November 2015 TU di fasilitas ESA. Keduanya adalah satelit Trace Gas Orbiter (TGO) di bagian bawah dan pendarat Schiaparelli (warna keemasan) di bagian atas. Sumber: ESA, 2015.

Gambar 1. Dua wahana antariksa dalam misi ExoMars 2016 saat telah dirakit dan menjalani pengujian pada November 2015 TU di fasilitas ESA. Keduanya adalah satelit Trace Gas Orbiter (TGO) di bagian bawah dan pendarat Schiaparelli (warna keemasan) di bagian atas. Sumber: ESA, 2015.

Schiaparelli adalah bagian dari misi antariksa ExoMars (Exobiology on Mars). Inilah bagian dari mimpi benua Eropa untuk mengeksplorasi paras Mars, setidaknya dalam 13 tahun terakhir. Tepatnya setelah ESA sukses mengorbitkan satelit Mars Express dan pada saat yang sama gagal mengoperasikan wahana pendarat Beagle 2. Beagle 2 berhasil mendarat dengan lembut di dataran Isidis Planitia namun ia membuka tak sempurna sehingga mati perlahan-lahan. Misi ExoMars terbagi ke dalam dua tahap. Tahap pertama adalah ExoMars 2016 yang mencakup satelit Trace Gas Orbiter (TGO) dan pendarat Schiaparelli. Satelit TGO bertujuan  mendeteksi dan memetakan distribusi gas-gas di dalam atmosfer Mars. Terutama metana (CH4). Juga uap air (H2O), higroperoksil (HO2), nitrogen dioksida (NO2), nitrogen monoksida (N2O), asetilena (C2H2), etilena (C2H4), etana (C2H6), formaldehida (HCHO), hidrogen sianida (HCN), hidrogen sulfida (H2S), karbonil sulfida (OCS), sulfur dioksida (SO2), hidrogen klorida (HCl), karbonmonoksida (CO) dan ozon (O3). Sensitivitas detektor TGO untuk gas-gas tersebut cukup tinggi, yakni mencapai tingkat 100 bagian per milyar. Bahkan dalam kondisi tertentu memungkinkan untuk ditingkatkan menjadi 10 bagian per milyar.

Sementara pendarat Schiaparelli ditujukan untuk mendemonstrasikan keandalan teknologi terbaru Eropa guna pendaratan lembut di permukaan Mars. Pengujian ini menjadi bagian penting bagi misi tahap kedua, yakni ExoMars 2020 yang direncanakan bakal mendaratkan robot penjelajah ke Mars,

Pendarat Schiaparelli memiliki bentuk layaknya piring raksasa dengan garis tengah 240 sentimeter,  tinggi 165 sentimeter dan massa 600 kg. Pendarat ini dilengkapi 2 parasut pengerem supersonik dan 9 mesin roket retro. Semua itu ditujukan guna mengurangi kecepatan dari semula 21.000 km/jam saat memasuki lapisan teratas atmosfer Mars (ketinggian 121 km) menjadi tinggal 4 km/jam saat hampir mendarat (ketinggian 2 meter).  Terdapat penyekat panas untuk menahan panas berlebih saat Schiaparelli mulai memasuki atmosfer Mars. Penyekat panas yang sama juga berfungsi menyerap getaran (shock absorber) saat mendarat. Proses pendaratan dijadwalkan akan berlangsung hanya dalam waktu 5 menit 53 detik secara otomatis. Schiaparelli bakal bertumpu pada sistem navigasi dengan sistem pandu sirkuit tertutup yang dipasok  radar Doppler sebagai radas/instrumen altimeter (pengukur ketinggian) dan radas navigasi inersial. Sistem navigasi inilah yang hendak diujicoba ESA.

Selain radas-radas tersebut, Schiaparelli juga dilengkapi dengan radas meteorologis DREAM (Dust characterization, Risk assessment and Environmental Analyser on the Martian surface). DREAM terdiri dari pengukur kecepatan dan arah angin (anemometer), pengukur kelembaban (higrometer), pengukur tekanan (barometer), pengukur suhu permukaan (termometer), pengukur kejernihan atmosfer dan pengukur aliran listrik di atmosfer Mars. Untuk komunikasinya terdapat antenna gelombang radio UHF dengan satelit TGO sebagai relai komunikasi dengan pengendali misi di Bumi. Seluruh radas ditenagai arus listrik berdaya 100 watt. Semula ESA bekerja sama dengan badan antariksa Rusia (Roscosmos) untuk menyiapkan batere bahang berbasis radioisotop atau RTG (radioisotope thermoelectric generator). Dengan batere ini Schiaparelli bisa ‘hidup’ di Mars selama minimal setahun, tanpa perlu repot memasang panel surya. ESA nampaknya menghindari pasokan listrik dari panel surya setelah berkaca pada kegagalan Beagle 2. Namun ruwetnya aturan dalam negeri Rusia terkait ekspor bahan berbasis radioisotop membuat penggunaan batere RTG dibatalkan dan ESA berpaling pada batere konvensional. Sehingga Schiaparelli hanya akan hidup selama 2 hingga 8 sol saja (1 sol = 1 hari Mars = 24,6 jam).

Pendarat ini diberi nama Schiaparelli, mengabadikan nama Giovanni Schiaparelli (1835-1910 TU) astronom Italia yang pertama kali mencoba memetakan topografi permukaan Mars dengan teleskopnya. Dialah yang pertama kali menyebut adanya ‘canali’  yang bermakna saluran dalam bahasa Italia, namun secara keliru diterjemahkan publik luas sebagai kanal (buatan). Istilah ‘canali’ Schiaparelli kemudian memicu heboh internasional terkait potensi kehidupan cerdas menyerupai manusia di Mars.

Drama

Gambar 2. Keping-keping upperstage Breeze-M seperti teramati oleh Observatorium OASI di Brazil dalam program pemantauan peluncuran ExoMars 2016 oleh ESA. Terlihat sedikitnya 9 keping berukuran besar di sini, hasil meledaknya upperstage tersebut pasca sukses mengantar satelit TGO dan pendarat Schiaparelli ke orbit tujuan. Sumber: ESA, 2016.

Gambar 2. Keping-keping upperstage Breeze-M seperti teramati oleh Observatorium OASI di Brazil dalam program pemantauan peluncuran ExoMars 2016 oleh ESA. Terlihat sedikitnya 9 keping berukuran besar di sini, hasil meledaknya upperstage tersebut pasca sukses mengantar satelit TGO dan pendarat Schiaparelli ke orbit tujuan. Sumber: ESA, 2016.

Misi ExoMars 2016 sudan membikin drama sejak hari pertama penerbangannya. Awalnya semua terlihat berjalan mulus tatkala roket Proton-M meluncur dari landasan 200/39 di kosmodrom Baikonur pada 14 Maret 2016 TU pukul 16:31 WIB. Semua juga masih terlihat normal tatkala tingkat pertama menyala hingga kehabisan bahan bakar, lantas disusul tingkat kedua dan selanjutnya tingkat ketiga. Hingga roket pendorong teratas (upperstage) Breeze-M menyala pun, yang bertugas mendorong ExoMars 2016 melepaskan diri dari pengaruh gravitasi Bumi dan selanjutnya menempuh orbit heliosentrik (mengelilingi Matahari) menuju Mars, semua masih berjalan normal.

Bencana terjadi tatkala gabungan satelit TGO dan pendarat Schiaparelli sudah melepaskan diri dari Breeze-M. Saat jaraknya masih beberapa kilometer dan Breeze-M sedang bermanuver untuk memasuki orbit kuburan agar tak terlalu lama menjadi sampah antariksa, mendadak ia meledak. Ledakan terlihat jelas dari observatorium OASI di Brazil yang ditugasi ESA untuk mengamati peluncuran ExoMars 2016.  Malfungsi Breeze-M memang sudah terjadi berulang kali dan membikin pusing Roscosmos. Salah satu malfungsi tersebut terjadi pada 6 Oktober 2012 TU, yang membuat satelit Telkom-3 milik Indonesia terkatung-katung di langit tanpa guna.

Beruntung satelit TGO dan pendarat Schiaparelli lolos dari maut. Pengecekan sistematis memperlihatkan dampak ledakan Breeze-M sama sekali tak berpengaruh terhadap keduanya. Bersama-sama mereka mengarungi antariksa dalam perjalanan 7 bulan kalender untuk menggapai Mars. Pendarat Schiaparelli baru melepaskan diri dari satelit TGO (yang menjadi kapal induknya) pada Minggu 16 Oktober 2016 TU tatkala jaraknya tinggal 900.000 km dari planet merah. Semua juga nampak berjalan normal tatkala Schiaparelli mulai menjalani proses pendaratan. Sinyal-sinyal gelombang radio yang diterima fasilitas jaringan teleskop radio di Pune (India) memperlihatkan dengan jelas saat Schiaparelli mengembangkan kedua parasutnya. Pengembangan itu dijadwalkan terjadi pada ketinggian 11 km pada kecepatan 1.700 km/jam. Terekam juga sinyal saat Schiaparelli melepaskan diri dari penyekat panas dan parasutnya, yang dijadwalkan berlangsung pada  ketinggian 1,2 km dengan kecepatan 240 km/jam.

Tetapi setelah itu ia membisu. Analisis terhadap data rekaman pendaratan sebesar 6 megabyte yang diterima satelit TGO memperlihatkan bagaimana drama Schiaparelli, secara kasar. Schiaparelli nampaknya melepaskan parasutnya lebih awal dari rencana. Selanjutnya ia sempat menyalakan roket-roket retronya, namun hanya selama 3 detik. Setelah itu tak terdeteksi apapun. Seharusnya roket-roket retro Schiaparelli menyala selama 30 detik untuk mengurangi kecepatan dari 250 km/jam menjadi 4 km/jam. Schiaparelli membisu hanya dalam waktu 50 detik sebelum seharusnya mendarat. Tepatnya ia mendadak membisu dalam 19 detik pasca parasutnya terlepas.

Dalam pendapat saya ada tiga hal yang patut dikhawatirkan di titik ini. Pertama, Schiaparelli mungkin mengalami malfungsi pada sistem navigasinya sehingga parasut terlepas lebih awal. Atau yang kedua ia mengalami gangguan pada mesin roketnya sehingga hanya menyala 3 detik untuk kemudian meledak hingga membuat struktur Schiaparelli terpecah. Atau yang ketiga mesin roketnya mendadak macet sehingga Schiaparelli terjun bebas ke Mars dengan kecepatan yang mematikan. Butuh waktu untuk bisa memastikan apa yang sebenarnya terjadi.

Gambar 3. Gambaran simulatif saat pendarat Schiaparelli melepaskan parasut supersoniknya dan mulai menyalakan roket-roket retronya. Sejauh ini ESA mengatakan pada titik inilah masalah yang diderita pendarat Schiaparelli bermula. Sumber: ESA, 2016.

Gambar 3. Gambaran simulatif saat pendarat Schiaparelli melepaskan parasut supersoniknya dan mulai menyalakan roket-roket retronya. Sejauh ini ESA mengatakan pada titik inilah masalah yang diderita pendarat Schiaparelli bermula. Sumber: ESA, 2016.

Kutukan

Membisunya Schiaparelli sedikit menutupi sukses ESA lainnya dimana satelit TGO berhasil memasuki orbit Mars dengan selamat. Satelit itu sukses menjalani pengereman dengan menyalakan mesin roketnya selama 139 menit. Pengereman ini mengurangi 1,5 km/detik (5.400 km/jam) kecepatan satelit TGO, memungkinkannya ditangkap gravitasi Mars.

TGO pun menjalani orbit awal sangat lonjong dengan periareion (titik terdekat ke Mars) setinggi 300 km dan apoarieon (titik terjauh ke Mars) sejarak 96.000 km. Sinyal-sinyal yang diterima Pune menunjukkan satelit TGO dalam kondisi baik. Kini ia sedang menjalani pengecekan seluruh radas sebelum mulai menjalani pengereman tahap kedua dengan teknik aerobraking, yakni memanfaatkan gesekan dengan lapisan udara sangat tipis di pucuk atmosfer Mars untuk memperlambat kecepatan. Setelah aerobraking ini usai, satelit TGO akan menempati orbit sirkular setinggi 400 km di atas planet merah itu dan menjalankan tugasnya.

Masuknya satelit TGO ke orbit Mars dengan selamat membuat planet merah kini dipantau oleh enam satelit aktif sekaligus. Tiga diantaranya adalah milik Amerika Serikat yakni satelit Mars Odyssey (sejak 2001 TU), satelit MRO (sejak 2006 TU) dan satelit MAVEN (sejak 2014 TU). Dua lainnya dikelola ESA, yakni satelit TGO dan satelit Mars Express (sejak 2003 TU). Sementara satunya lagi milik India yang dikelola badan antariksa India (ISRO), yakni Mangalyaan atau Mars Orbiter Mission/MOM (sejak 2014 TU). Mars Odysses menjadi satelit aktif tertua di Mars sekaligus satelit buatan terlama yang pernah bertugas di planet lain, melampaui rekor yang sebelumnya dipegang Pioneer Venus Orbiter (14 tahun 11 bulan 27 hari).

Akan tetapi di tengah semua keberhasilan tersebut, kutukan Mars selalu membayang. Kutukan Mars adalah istilah tak resmi terkait kegagalan misi-misi antariksa yang ditujukan ke Mars, baik mengorbit (orbiter) ataupun mendarat (lander), oleh sebab yang beragam. Secara akumulatif dari awal penerbangan antariksa ke Mars, yakni misi Mars 1M no. 1 (Marsnik) yang diterbangkan eks-Uni Soviet pada 10 Oktober 1960 TU, telah ada 44 misi antariksa ke planet merah yang diselenggarakan oleh enam badan antariksa terpisah. Yakni dari Amerika Serikat, gabungan negara-negara Eropa, eks-Uni Soviet (yang dilanjutkan oleh Rusia), Jepang, Cina dan India . Dan lebih dari separuh diantaranya, yakni 25 misi (56 %) menemui kegagalan, baik total maupun parsial.

Dan dua kegagalan terakhir secara berturut-turut menimpa Eropa dan Rusia, dalam rupa Beagle 2 dan Phobos-Grunt. Jika Beagle 2 gagal beroperasi meski telah mendarat dengan baik di Mars, maka Phobos-Grunt jauh lebih tragis. Wahana antariksa hasil kerjasama Rusia dan Cina itu terperangkap pada orbit parkir 207 km x 347 km dari paras Bumi setelah diluncurkan dari kosmodrom Baikonur pada 8 November 2011 TU.  Kesalahan dalam pemrograman perangkat lunak membuat komputer Phobos-Grunt berulang-ulang mengalami restart. Sehingga mesin roket tak kunjung menyala. Selama hampir tiga bulan kemudian Phobos-Grunt tetap berada di orbit Bumi dengan ketinggian terus merendah sebelum akhirnya jatuh tersungkur di Samudera Pasifik bagian timur.

ESA memang belum mendeklarasikan pendarat Schiaparelli mengalami kegagalan, meski nampaknya hanya persoalan waktu saja untuk mengatakan hal itu. Gagalnya pendarat Schiaparelli mungkin bakal berdampak pada misi ExoMars tahap kedua (yakni ExoMars 2020). Sebab ESA dan Roscosmos harus benar-benar bisa memastikan bahwa mereka bisa mendaratkan wahana (baik pendarat maupun robot penjelajah) di paras Mars dengan lembut agar bisa bekerja sesuai rencana.

Pembaharuan : Titik Jatuh dan Penyebab

Berselang seminggu pasca menghilangnya pendarat Schiaparelli, titik dimana wahana yang malang itu mendarat telah ditemukan. Schiaparelli, atau lebih tepatnya reruntuhannya, juga telah teridentifikasi. Sementara di Bumi, ESA juga sudah mengidentifikasi dan melokalisir kemungkinan  penyebab membisunya pendarat tersebut.

Gambar 4. Dua citra satelit MRO beresolusi rendah untuk kawasan di sekitar koordinat 2,07 LS 6,21 BB di Mars yang diambil dalam dua kesempatan berbeda. Nampak bahwa dalam citra 20 Oktober 2016 TU  terdeteksi adanya bintik hitam dan bintik putih yang aneh, fitur yang tak ada dalam citra 29 Mei 2016 TU. Bintik-bintik tersebut merupakan jejak yang ditinggalkan dari proses pendaratan brutal Schiaparelli. Sumber: NASA, 2016.

Gambar 4. Dua citra satelit MRO beresolusi rendah untuk kawasan di sekitar koordinat 2,07 LS 6,21 BB di Mars yang diambil dalam dua kesempatan berbeda. Nampak bahwa dalam citra 20 Oktober 2016 TU terdeteksi adanya bintik hitam dan bintik putih yang aneh, fitur yang tak ada dalam citra 29 Mei 2016 TU. Bintik-bintik tersebut merupakan jejak yang ditinggalkan dari proses pendaratan brutal Schiaparelli. Sumber: NASA, 2016.

Lokasi dimana pendarat Schiaparelli berada sebenarnya telah terdeteksi sehari pasca ia membisu. Adalah satelit MRO yang sukses mengidentifikasinya pada saat itu meski menggunakan radas kamera beresolusi rendah yang disebut radas CTX (context camera). Pendarat tersebut sebenarnya berlabuh di titik yang tepat di lingkungan Meridiani Planum, hanya berselisih 5,4 km dari titik pusat pendaratannya. Sebelum ExoMars 2016 mengangkasa, ESA memang telah memprakirakan bahwa pendarat Schiaparelli akan berlabuh di titik manapun dalam zona pendaratannya yang berbentuk bidang ellips seluas 100 x 15 kilometer persegi di lingkungan Meridiani Planum. Titik dimana pendarat Schiaparelli akhirnya benar-benar berlabuh berjarak 54 km sebelah barat laut dari Opportunity, robot penjelajah Amerika Serikat yang mendarat pada 2004 TU silam dan hingga kini masih aktif beroperasi.

Citra satelit MRO dengan resolusi 6 meter/pixel pada  20 Oktober 2016 TU memperlihatkan reruntuhan Schiaparelli tergolek pada koordinat 2,07 LS 6,21 BB. Ia tergolek dalam sebuah bintik hitam yang mengesankan sebagai kawah dalam bidang seluas 15 x 40 meter persegi. Sekitar 1 kilometer di sebelah selatannya ditemukan bintik putih, yang diinterpretasikan sebagai sisa parasut supersonik Schiaparelli. Saat dibandingkan dengan lokasi yang sama dalam citra yang dibidik dengan radas yang sama pada 29 Mei 2016 TU diketahui bahwa bintik hitam dan  putih dan bintik samar tersebut belum ada. Sehingga dapat dipastikan bahwa fitur-fitur tersebut adalah jejak yang ditinggalkan dalam proses pendaratan Schiaparelli yang tragis.

Selanjutnya pada 26 Oktober 2016 TU, satelit MRO kembali melintas di atas lokasi pendaratan Schiaparelli. Kali ini ia mengerahkan radas terkuatnya, yakni HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment). Dan benar, bintik hitam tersebut merupakan reruntuhan pendarat Schiaparelli. Ia tergolek berantakan dalam kawah bergaris tengah sekitar 2,4 meter yang menyipratan material tanah Mars ke sekelilingnya. Sementara bintik putih itu memang benar parasut supersonik Schiaparelli. Ia ditemukan masih terikat dengan backshell, yakni separuh-belakang sungkup penyekat panas milik Schiaparelli. Pada saat pendarat ini melepaskan parasutnya, pada hakikatnya ia melepaskan diri dari backshell-nya yang bergaris tengah 240 cm. Sementara separuh-depan sungkup penyekat panas Schiaparelli (frontshell) ditemukan sekitar 1 km sebelah timur laut kawah.

Gambar 5. Citra satelit MRO beresolusi tinggi yang diambil pada 26 Oktober 2016 TU untuk kawasan sekitar koordinat 2,07 LS 6,21 BB di Mars. Nampak jejak kawah di lokasi jatuhnya pendarat Schiaparelli. Sekitar 1 km di selatan terdapat jejak parasut supersonik dan backshell. Sementara sekitar 1 km ke timur laut terdapat jejak frontshell. Sumber: NASA, 2016.

Gambar 5. Citra satelit MRO beresolusi tinggi yang diambil pada 26 Oktober 2016 TU untuk kawasan sekitar koordinat 2,07 LS 6,21 BB di Mars. Nampak jejak kawah di lokasi jatuhnya pendarat Schiaparelli. Sekitar 1 km di selatan terdapat jejak parasut supersonik dan backshell. Sementara sekitar 1 km ke timur laut terdapat jejak frontshell. Sumber: NASA, 2016.

Analisis ESA memperlihatkan pendarat Schiaparelli jatuh menumbuk tanah Mars dengan kecepatan sekitar 300 km/jam setelah ia terjun bebas dari ketinggian antara 2 hingga 4 km. Kawah bergaris tengah 2,4 meter yang dilihat satelit MRO konsisten dengan benturan obyek seberat 300 kg (yakni massa Schiaparelli minus backshell dan frontshell-nya) di pasir kering pada kecepatan mendekati 100 meter/detik. ESA juga memperlihatkan akar masalahnya, yakni adanya cacat perangkat lunak (bug). Cacat ini membuat komputer pendarat Schiaparelli mengira ia sudah berada di ketinggian 2 meter di atas tanah Mars, padahal sejatinya masih setinggi antara 2 hingga 4 km. Akibatnya komputer Schiaparelli mematikan mesin-mesin roket retro-nya, yang baru menyala selama 3 detik saja. Ini membuat pendarat Schiaparelli jatuh bebas dan menghunjam dengan kecepatan sekitar 300 km/jam. Tanki bahan bakar roketnya, yang berisi Hidrazin, pun masih penuh. Sehingga tatkala jatuh menumbuk tanah Mars, ada dugaan bahwa Hidrazin dalam jumlah hampir 45 kg itu pun meledak. Kombinasi tumbukan pada kecepatan tinggi dan ledakan Hidrazin membuat peluang Schiaparelli untuk bertahan pasca mendarat pun lenyap.

Analisis lebih lanjut memperlihatkan cacat perangkat lunak yang sama juga menjadi penyebab parasut supersonik Schiaparelli terlepas lebih awal. Perangkat lunak yang mengalami cacat tersebut adalah yang mengontrol altimeternya. Diduga, goyangan parasut supersonik Schiaparelli yang lebih liar ketimbang yang diantisipasi membuat perangkat lunak altimeternya kebingungan dan memasok data ketinggian yang keliru kepada komputer pendarat Schiaparelli.

ESA menggarisbawahi bahwa, kecuali dalam 1 menit terakhirnya, mayoritas misi ExoMars 2016 sejauh ini dapat dikatakan sukses. Segenap perangkat kerasnya bekerja sesuai harapan, demikian halnya mayoritas perangkat lunaknya. Dan cacat pada perangkat lunak pemandu pendaratan relatif lebih mudah diatasi.

Referensi :

Clark. 2016. Last Data from Schiaparelli Mars Lander Hold Clues to What Went Wrong. SpaceflightNow, Breaking News, 20 Oktober 2016.

Blancquaert. 2016. Mars Reconaissance Orbiter Views Schiaparelli Landing Site. European Space Agency.

Gempa Dalam di Laut Jawa

Sebuah getaran kuat meletup dari dasar Laut Jawa pada kedalaman 650 km di Rabu pagi 19 Oktober 2016 Tarikh Umum (TU) pukul 07:25 WIB. Magnitudo gempa adalah 6,3 dalam catatan Pusat Gempa Nasional BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika). Sementara dalam rekaman USGS NEIC (United States Geological Survey National Earthquake Information Center), magnitudonya sedikit lebih besar yakni 6,6. Episentrumnya terletak sejuah 156 km ke utara-barat laut dari kota Indramayu (versi USGS) atau 120 km sebelah timur laut kota Subang (versi BMKG). Ditinjau dari sisi magnitudonya, gempa ini sekuat Gempa Yogya 2006 silam namun bertolak belakang karena sumbernya yang sangat dalam, bukan lagi di kerak bumi.

Gambar 1. Episentrum Gempa Laut Jawa 2016 (tanda bintang) di dalam pita episentrum gempa-gempa dalam di Laut Jawa (lingkaran-lingkaran gelap). Sumber: USGS, 2016.

Gambar 1. Episentrum Gempa Laut Jawa 2016 (tanda bintang) di dalam pita episentrum gempa-gempa dalam di Laut Jawa (lingkaran-lingkaran gelap). Sumber: USGS, 2016.

Getaran akibat gempa ini dirasakan dalam luasan yang luar biasa. Sekujur pesisir utara pulau Jawa merasakannya, dengan intensitas getaran berkisar 2 hingga 3 MMI. Sementara kawasan pantai selatan merasakan getaran yang lebih sedikit lebih kuat. Getaran juga dirasakan di pulau Bali. Bahkan stasiun pencatat gempa di Padang pun merasakannya dengan intensitas   2 hingga 3 MMI pula. Saat dipetakan, getaran akibat Gempa Laut Jawa 2016 (demikian bisa kita namakan) melingkupi pulau-pulau Jawa, Sumatra (sebagian), Kalimantan (sebagian) dan pulau-pulau kecil di Laut Jawa. Intensitas getarannya memang tak ada yang melampau 4 MMI (modified mercalli intensity). Intesitas 4 MMI dapat disetarakan dengan getaran yang kita rasakan kala ada kita sedang berada di jembatan/jalan layang dan ada kendaraan bertonase berat melintas cepat. Memang mengagetkan, namun bukan jenis getaran yang merusak. Apalagi meruntuhkan bangunan. Ketakjuban kita terhadap gempa ini lebih karena getarannya yang dirasakan di area yang sangat luas sementara magnitudonya “hanya” 6,3. Secara akumulatif USGS menaksir getaran gempa ini (dalam intensitas 2 hingga 3 MMI) dirasakan oleh 112 juta orang atau hampir separuh penduduk Indonesia.

Dilihat dari kedalaman sumbernya dan mekanisme pematahannya (focal mechanism), dapat dikatakan bahwa Gempa Laut Jawa 2016 ini merupakan gempa intralempeng. Sederhananya gempa yang terjadi di dalam sebuah lempeng, bukan akibat interaksi antar 2 lempeng. Lebih spesifik lagi, Gempa Laut Jawa 2016 diproduksi oleh patahnya segmen batuan dalam lempeng Australia yang sedang menukik/menyelusup ke dalam lapisan selubung (mantel) Bumi setelah bersubduksi dengan lempeng Sunda (Eurasia) yang membentuk pulau Jawa. Segmen yang terpatahkan itu mungkin seluas 20 x 10 kilometer persegi dan melenting sejauh sekitar semeter. Namun karena jauh di dalam Bumi, bahkan sudah lebih dalam ketimbang dasar kerak Bumi di pulau Jawa (yang tebalnya hanya 30 sampai 40 km), maka getaran yang terasakan di paras Bumi pun jauh lebih lemah. Tetapi sumber yang sangat dalam pula menyebabkan getarannya melingkupi area yang sangat luas, yang mustahil terjadi apabila sumber gempanya sangat dangkal.

Gambar 2. Peta intensitas getaran Gempa Laut Jawa 2016. Nampak sekujur pulau Jawa merasakan getaran 3 hingga 4 MMI. Sumber : BMKG, 2016.

Gambar 2. Peta intensitas getaran Gempa Laut Jawa 2016. Nampak sekujur pulau Jawa merasakan getaran 3 hingga 4 MMI. Sumber : BMKG, 2016.

Episentrum Gempa Laut Jawa 2016 terletak pada sebentuk pita berarah barat-barat laut menuju timur-tenggara yang dibentuk oleh episentrum gempa-gempa dalam di waktu lalu. Gempa-gempa tersebut umumnya memiliki magnitudo antara 6 hingga 7. Jadi gempa di kawasan ini bukanlah hal yang aneh, meskipun posisi Laut Jawa cukup jauh dari zona subduksi Jawa. Demikian halnya kawasan di sisi selatannya (yang lebih dekat ke garis pantai utara pulau Jawa). Salah satu gempa yang cukup menonjol adalah Gempa Laut Jawa 9 Agustus 2007 dinihari (magnitudo 7,5 hiposentrum 290 km) yang meletup di lepas pantai utara Indramayu sejauh 75 km sebelah utara kota Indramayu. Gempa kuat tersebut juga menggetarkan sekujur pulau Jawa, Sumatra (sebagian), Bali dan bahkan terasa hingga Semenanjung Malaya. Intensitas getaran di pulau Jawa setingkat lebih besar ketimbang saat Gempa Laut Jawa 2016 ini.

Gambar 3. Penampang pulau Jawa jika dibelah secara vertikal dari utara ke selatan. Nampak Lempeng Australia dengan arah geraknya (panah kuning). Nampak posisi sumber Gempa Laut Jawa 2016 (tanda bintang) dengan bagian gelombang gempanya yang merambat melalui medium padat (panah merah) dan medium plastis/setengah cair (panah putih). Digambar tanpa skala. Sumber: Sudibyo, 2016

Gambar 3. Penampang pulau Jawa jika dibelah secara vertikal dari utara ke selatan. Nampak Lempeng Australia dengan arah geraknya (panah kuning). Nampak posisi sumber Gempa Laut Jawa 2016 (tanda bintang) dengan bagian gelombang gempanya yang merambat melalui medium padat (panah merah) dan medium plastis/setengah cair (panah putih). Digambar tanpa skala. Sumber: Sudibyo, 2016

Bahkan getaran tersebut sempat menyebabkan puluhan rumah di Kabupaten Cianjur rusak, fakta yang sempat membuat para ahli kebumian mengernyitkan dahi di awal mula. Sebab Kabupaten Cianjur berjarak ratusan kilometer dari episentrum gempa. Kerusakan tersebut akhirnya dapat dipahami dengan melihat sebagian besar gelombang gempa dihantarkan lewat medium padat (yakni lempeng Australia) ketimbang medium setengah cair (yakni selubung Bumi). Saat tiba di zona subduksi, yakni bidang pertemuannya dengan lempeng Sunda, getaran gempa tersebut pun dihantarkan ke daratan pulau Jawa bagian selatan.

Roket Falcon 9 Full Thrust Penerbangan 28 Jatuh di Pulau Madura

Sebuah peristiwa takbiasa terjadi di bagian pulau Madura (propinsi Jawa Timur) pada Senin 26 September 2016 Tarikh Umum (TU) siang. Tepatnya sekitar pukul 10:00 WIB. Di satu bagian Kabupaten Sumenep, tepatnya di pulau kecil Giligenting dan Giliraja, benda-benda aneh mendadak berjatuhan dari langit. Benda aneh terbesar berbentuk silinder dengan kedua ujung membulat, sepanjang 150 cm dengan garis tengah 60 cm. Secara keseluruhan ada empat titik dimana benda-benda aneh tersebut ditemukan, dua di daratan dan dua di laut. Salah satu titik diantaranya bahkan tepat berada di kandang sapi warga setempat. Sebagian kandang itu pun hancur berantakan, beruntung tak ada korban baik manusia maupun binatang peliharaan.

Gambar 1. Tabung silinder yang aneh yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Analisis lebih lanjut mengindikasikan bawa benda aneh ini mungkin merupakan sisa-sisa upperstage roket Falcon 9 Full Thrust Penerbangan 28 yang mengangkasa 14 Agustus 2016 TU lalu. Sumber: Tribunnews, 2016.

Gambar 1. Tabung silinder yang aneh yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Analisis lebih lanjut mengindikasikan bawa benda aneh ini mungkin merupakan sisa-sisa upperstage roket Falcon 9 Full Thrust Penerbangan 28 yang mengangkasa 14 Agustus 2016 TU lalu. Sumber: Tribunnews, 2016.

Seluruh benda aneh itu diselubungi sejenis lapisan fiber yang sekilas mirip lilitan tali plastik. Lapisan tersebut tahan api, setidaknya menurut pengujian langung Kapolsek Sumenep AKBP Josep Ananta Pinora. Tepat sesaat menjelang peristiwa takbiasa ini, sejumlah warga juga mengaku mendengar suara dentuman lumayan keras di langit.

Benda apakah itu?

Roket Falcon 9

Saat berjumpa dengan benda-benda yang takbiasa yang jatuh dari langit dengan ciri-ciri tertentu, sebagian kita mungkin akan langsung mengaitkannya dengan komponen pesawat.  Beberapa kali terjadi pesawat yang sedang terbang di ruang udara Indonesia mengalami insiden yang berujung pada lepas dan berjatuhannya sejumlah komponennya ke Bumi. Sementara pesawatnya masih tetap bisa melaju dan mendarat di tempat lain. Kasus paling terkenal adalah saat pesawat raksasa Airbus A380 Qantas penerbangan 32 yang bermasalah di atas pulau Batam pasca lepas landas dari Singapura menuju Australia pada 4 November 2010 TU. Sejumlah komponen mesin kanannya berjatuhan ke daratan pulau Batam setelah mesin itu meleda, sementara pesawatnya sendiri berhasil memutar arah dan melakukan pendaratan darurat di Singapura, tanpa korban.

Apakah peristiwa Sumenep, demikian untuk mudahnya kita sebut, juga demikian? Sayangnya tidak. Data otoritas penerbangan Indonesia menunjukkan tak ada penerbangan yang lewat di atas Sumenep saat itu. Sehingga kemungkinan bahwa benda-benda aneh itu berasal dari komponen pesawat yang terlepas dalam penerbangannya bisa dieliminir.

sumenep-gb2_lapan

Gambar 2. Atas: peta proyeksi lintasan roket bekas bernomor 41730 di paras Bumi pada Senin 26 September 2016 TU dari LAPAN. Titik terakhir tepat berada di atas pulau Madura pada pukul 09:21 WIB. Bawah: peta serupa yang dipublikasikan Joseph Remis dengan prakiraan reentry pukul 02:10 UTC (09:10 WIB) di lepas pantai timur pulau Madagaskar. Dalam kenyataannya, roket bekas ini melaju lebih jauh dan baru benar-benar mengalami reentry pada sekitar pukul 09:21 WIB. Sumber: Djamaluddin, 2016, Remis 2016.

Gambar 2. Atas: peta proyeksi lintasan roket bekas bernomor 41730 di paras Bumi pada Senin 26 September 2016 TU dari LAPAN. Titik terakhir tepat berada di atas pulau Madura pada pukul 09:21 WIB. Bawah: peta serupa yang dipublikasikan Joseph Remis dengan prakiraan reentry pukul 02:10 UTC (09:10 WIB) di lepas pantai timur pulau Madagaskar. Dalam kenyataannya, roket bekas ini melaju lebih jauh dan baru benar-benar mengalami reentry pada sekitar pukul 09:21 WIB. Sumber: Djamaluddin, 2016, Remis 2016.

Lantas dari mana? Sumber lain yang perlu disibak adalah penerbangan antariksa. Dalam perspektif ini, peristiwa Sumenep bisa saja merupakan kejadian jatuhnya sampah antariksa sehingga merupakan kejadian benda jatuh antariksa (BJA). Sampah antariksa tersebut bisa berupa roket bekas, khususnya roket tingkat tiga/empat untuk generasi roket-roket klasik atau roket tingkat dua untuk generasi roket-roket kontemporer. Roket bekas ini, yang dikenal pula sebagai upperstage (roket tingkat atas) semula bertugas untuk mendorong satelit ke orbit tujuan dari orbit parkir. Jadi tatkala sebuah roket diluncurkan, awalnya ia mendorong muatannya ke sebuah orbit parkir yang berada di ketinggian rendah (150 hingga 300 km dari paras Bumi). Selanjutnya giliran upperstage mengambil alih mendorong muatannya ke orbit tujuan. Begitu usai menunaikan tugasnya, upperstage (yang sudah kehabisan bahan bakarnya) akan terlepas dan melayang-layang dalam orbitnya sendiri yang terus berubah sebelum kemudian jatuh kembali ke paras Bumi dalam beberapa waktu kemudian. Sampah antariksa juga bisa berupa satelit rombeng, yakni satelit-satelit yang sudah kehabisan bahan bakarnya ataupun sudah rusak komponennya. Di luar roket bekas dan satelit rombeng, sampah antariksa dapat pula merupakan kepingan-kepingan roket/satelit maupun peralatan yang terlepas ke langit dari astronot yang lalai.

Gambar 3. Detik-detik saat roket Falcon 9 Full Thrust mengangkasa dari landasan nomor 40 di Cape Canaveral, Florida (AS) pada 14 Agustus 2016 TU pukul 12:26 WB. Upperstage roket inilah yang jatuh di pulau Madura dalam peristiwa Sumenep. Sumber: SpaceX, 2016.

Gambar 3. Detik-detik saat roket Falcon 9 Full Thrust mengangkasa dari landasan nomor 40 di Cape Canaveral, Florida (AS) pada 14 Agustus 2016 TU pukul 12:26 WB. Upperstage roket inilah yang jatuh di pulau Madura dalam peristiwa Sumenep. Sumber: SpaceX, 2016.

Pada hari Senin 26 September 2016 TU pukul 09:21 WIB sebuah roket bekas melintas di ruang udara Indonesia tepat di atas pulau Madura. Ia memiliki nomor 41730 dalam katalog benda-benda angkasa buatan manusia dalam katalog NORAD (North American Aerospace Defence Command) atau komando pertahanan langit Amerika utara. Identitasnya adalah Falcon 9 R/B (rocket body), yakni upperstage (tingkat kedua) roket Falcon 9 Full Thrust milik perusahaan inovatif SpaceX yang ditujukan untuk mengorbitkan satelit komunikasi JCSAT-16 (Jepang) ke orbit geostasioner pada 14 Agustus 2016 TU lalu . Ia menjadi bagian dari penerbangan bersejarah, dimana tingkat pertama roket Falcon 9 berhasil mendarat kembali dengan selamat ke paras Bumi setelah sukses mengantar muatan beserta upperstagenya ke ketinggian 180 km. Tepatnya di sebuah bargas yang mengapung tenang di keluasan Samudera Atlantik. Sementara upperstagenya,yang bergaris tengah 366 cm dengan panjang 1.430 cm, bertugas mengantar muatan dari ketinggian 184 km ke ketinggian orbit transfer 35.912 km pada inklinasi (kemiringan) 20o terhadap bidang khatulistiwa. Dari orbit transfer inilah satelit JCSAT-16 kemudian digeser secara perlahan ke orbit geostasioner (ketinggian 35.792 km, inklinasi 0o) pada garis bujur 162 BT. Usai menjalankan tugasnya dengan baik, upperstage Falcon 9 pun menjadi sampah antariksa dengan nomor 41730.

Nah roket bekas bernomor 41730 ini telah diprediksi akan jatuh kembali ke Bumi pada akhir September 2016 TU. Hal ini terjadi karena roket bekas tersebut bersentuhan dengan atmosfer Bumi bagian atas secara berulang, dimana pergesekannya dengan molekul-molekul udara membuat kecepatannya melambat. Konsekuensinya bentuk orbit lonjongnya, yang mengandung titik perigee (titik terdekat ke paras Bumi) dan titik apogee (titik terjauh ke paras Bum) pun berubah secara dinamis, dimana perigee dan apogee kian berkurang. Perhitungan oleh Joseph Remis menunjukkan roket bekas ini bakal jatuh pada 26 September 2016 TU pukul 09:10 WIB dengan plus minus 4 jam. Sehingga diprakirakan ia bakal jatuh kapan saja dalam tempo antara pukul 05:10 WIB hingga pukul 13:10 WIB. Namun kapan dan dimana persisnya roket bekas bernomor 41730 ini bakal jatuh mencium Bumi hanya akan bisa diketahui pada menit-menit terakhir.

sumenep-gb4_perigee

Gambar 4. Dinamika orbit roket bekas bernomor 41730 selama lima hari terakhir sebelum jatuh, meliputi perigee (atas) dan apogee (bawah). Perigeenya berfluktuasi, namun apogeenya menunjukkan konsistensi terus menurun dengan cepat. Sumber: Sudibyo, 2016 dengan data NORAD.

Gambar 4. Dinamika orbit roket bekas bernomor 41730 selama lima hari terakhir sebelum jatuh, meliputi perigee (atas) dan apogee (bawah). Perigeenya berfluktuasi, namun apogeenya menunjukkan konsistensi terus menurun dengan cepat. Sumber: Sudibyo, 2016 dengan data NORAD.

Analisis dinamika orbit roket bekas bernomor 41730 memperlihatkan ia mengalami perubahan orbit yang cukup radikal sepanjang lima hari terakhir. Jika pada 17 Agustus 2016 TU silam ia memiliki orbit 184 km x 35.912 km (dibaca : orbit lonjong dengan perigee 184 km dan apogee 35.912 km), maka pada 20 September 2016 TU lalu orbitnya sudah berubah dramatis menjadi 96 km x 6.448 km. Dan lima hari kemudian orbitnya berubah dramatis kembali menjadi 105 km x 1.145 km. Titik perigee orbit roket bekas bernomor 41730 ini berfluktuasi, namun titik apogeenya jelas menunjukkan kecenderungan terus menurun secara dramatis. Konsekuensinya periode orbital roket bekas bernomor 41730 pun turut berkurang, dari 163 menit pada 20 September 2016 TU menjadi tinggal 97 menit pada lima hari kemudian. Semua ini merupakan pertanda bahwa roket bekas itu akan segera jatuh kembali ke Bumi.

Problema 

Dengan semua informasi tersebut, hampir dapat dipastikan bahwa peristiwa Sumenep merupakan akibat dari jatuhnya, atau tepatnya masuk-kembalinya (reentry), roket bekas bernomor 41730 yang adalah upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28. Sebelum diterbangkan, upperstage ini memiliki bobot mati 4 ton dan sanggup mengangkut 107,5 ton bahan bakar. Bahan bakarnya adalah kerosene (minyak tanah) yang diolah khusus sebagai RP-1 (Rocket Propellant-1), sementara pengoksid (oksidizer)-nya adalah Oksigen cair. Baik tabung bahan bakar maupun pengoksidnya memiliki bentuk khas, yakni silinder tabung dengan kedua ujungnya berupa setengah bola. Ia dibuat dari bahan komposit yang dikemudian diselubungi dengan lapisan antiapi, sehingga SpaceX menamakannya COPV (Composite Overwrapped Pressure Vessel).

Tabung inilah yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Jelas bahwa upperstage yang masuk-kembali ke atmosfer Bumi di atas pulau Madura itu telah terkikis nyaris habis oleh tekanan ram supertinggi yang dihadapinya sepanjang menembus atmosfer. Tepat sama seperti yang dialami meteoroid-meteoroid dari langit. Sehingga hanya sebagian kecil saja yang masih tersisa dan mendarat di pulau Madura. Dan seperti halnya meteoroid yang berukuran besar, yang menembus selimut udara Bumi sebagai boloid, masuk kembalinya roket bekas bernomor 41730 pun menghempaskan gelombang kejut dan dentuman sonik yang terdengar di paras Bumi sebagai suara menggelegar.

Gambar 5. Perbandingan antara benda takbiasa yang jatuh di Sumenep (kanan) dengan yang jatuh di Brazil beberapa waktu lalu (kiri). Tabung di Brazil sudah dipastikan sebagai tabung bahan bakar/pengoksid upperstage roket Falcon 9. Nampak jelas kemiripan keduanya. Sumber: Firmanda, 2016.

Gambar 5. Perbandingan antara benda takbiasa yang jatuh di Sumenep (kanan) dengan yang jatuh di Brazil beberapa waktu lalu (kiri). Tabung di Brazil sudah dipastikan sebagai tabung bahan bakar/pengoksid upperstage roket Falcon 9. Nampak jelas kemiripan keduanya. Sumber: Firmanda, 2016.

Meski mekanismenya serupa, namun peristiwa Sumenep berbeda apabila dibandingkan dengan masuk-kembalinya sampah antariksa jumbo seperti Phobos-Grunt maupun GOCE di waktu lalu. Dengan bahan bakar berupa kerosene, jelas tak perlu khawatir berlebihan terkait jatuhnya upperstage Falcon 9 di pulau Madura dalam peristiwa Sumenep. Kerosene jauh lebih ramah lingkungan dan tak bersifat toksik bila dibandingkan dengan Hydrazine yang menjadi sumber tenaga utama upperstage roket-roket klasik. Namun peristiwa ini sekali lagi kembali mengingatkan kita semua terkait masalah serius yang dihadapi umat manusia semenjak era penerbangan antariksa bersemi. Yakni persoalan sampah antariksa. Hingga kini tercatat tak kurang dari 16.000 buah sampah antariksa (dengan diameter lebih dari 10 cm) yang melayang-layang di orbit. Total massa seluruhnya mencapai tak kurang dari 62.000 ton. Dan hingga kini bagaimana solusi untuk mengatasi persoalan ini belum kunjung dijumpai.

Pembaharuan : Detik-Detik Terakhir

Evaluasi lebih lanjut memastikan benda aneh pada peristiwa Sumenep memang merupakan tabung COPV. Ini tabung yang umum dijumpai dalam struktur roket kontemporer khususnya yang dibangun di Amerika Serikat dan Eropa. Eksistensi tabung COPV ditunjang dengan data elemen orbital roket bekas bernomor 41730 hingga 2,5 jam sebelum terjadinya peristiwa Sumenep memastikan bahwa benda aneh itu memang sisa-sisa upperstage roket Falcon 9 Full Thrust yang digunakan dalam penerbangan 28. Evaluasi juga memperlihatkan bahwa tabung COPV itu bukanlah tabung bahan bakar, melainkan tabung penyimpanan gas bertekanan tinggi.

Gambar 6. Perbandingan bentuk dan struktur salah satu tabung COPV yang digunakan badan antariksa Amerika Serikat/NASA (kiri) dengan reruntuhan tabung yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Perhatikan kemiripannya. Sumber: NASA, 2011 & Tribunnews, 2016.

Gambar 6. Perbandingan bentuk dan struktur salah satu tabung COPV yang digunakan badan antariksa Amerika Serikat/NASA (kiri) dengan reruntuhan tabung yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Perhatikan kemiripannya. Sumber: NASA, 2011 & Tribunnews, 2016.

SpaceX menggunakannya untuk menyimpan gas Helium bertekanan tinggi. Gas mulia yang bersifat lembam (inert) ini ditujukan untuk membantu mendorong Oksigen cair memasuki mesin roket dengan kuantitas dan debit sesuai kebutuhan teknis mesin tersebut. Karena itu SpaceX menempatkan tabung-tabung COPV berisikan gas Helium di dalam tabung Oksigen cairnya. Meski terbuat dari komposit fiber dan resin, namun tabung COPV tak kalah kokoh dibanding tabung logam. Ia juga lebih ringan, faktor yang membuatnya lebih unggul dalam penerbangan antariksa. Tabung COPV didesain untuk sanggup menahan tekanan hingga sebesar 300 bar (300 kN/m2 atau setara dengan 296,2 atmosfer. Karena itu tabung COPV menjadi salah satu bagian yang relatif bertahan selama menembus lapisan-lapisan udara Bumi tatkala roket bekas masuk kembali ke atmosfer. Karena dayatahannya maka ia juga menjadi bagian yang kerap dijumpai mendarat di paras Bumi.

Selain dalam katalog NORAD, elemen orbit roket bekas bernomor 41730 juga dicatat dengan teliti oleh JSpOC (Joint Space Operation Center). Catatan tersebut lebih intensif, dimana elemen orbit terakhir yang dicatat JSpOC adalah hingga 2,5 jam sebelum  roket bekas bernomor 41730 itu masuk kembali ke atmosfer. Pada saat itu orbitnya pun telah berubah dramatis menjadi 92 km x 788 km. Berbekal data ini dan temuan di lapangan, kita bisa merekonstruksi (secara kasar) bagaimana detik-detik terakhir roket bekas bernomor 41730 hingga jatuh tersungkur mencium Bumi di pulau Madura.

Gambar 7. Proyeksi lintasan terakhir bekas roket upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 di paras Bumi. Titik X berada di utara pulau Natal (Australia), yang berjarak 950 km sebelah barat daya Kabupaten Sumenep, Madura (Indonesia). Sumber; Sudibyo, 2016 dengan data JSpOC.

Gambar 7. Proyeksi lintasan terakhir bekas roket upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 di paras Bumi. Titik X berada di utara pulau Natal (Australia), yang berjarak 950 km sebelah barat daya Kabupaten Sumenep, Madura (Indonesia). Sumber; Sudibyo, 2016 dengan data JSpOC.

Sebuah benda langit buatan yang mengorbit Bumi pada orbit rendah menderita gangguan permanen dari atmosfer Bumi seiring pergesekannya dengan molekul-molekul udara. Pergesekan tersebut membuat orbit benda langit itu berubah secara gradual, yang mudah dilihat pada perubahan titik apogee dan  setengah sumbu orbit utamanya. Apogee mengecil secara dramatis sementara perigeenya relatif tetap, sehingga orbit benda langit buatan itu pada dasarnya kian mendekati lingkaran sempurna. Proses masuk kembali ke atmosfer Bumi umumnya terjadi tatkala orbit benda langit buatan itu, khususnya setengah sumbu orbit utamanya,  telah menyentuh ketinggian 104 km dari paras Bumi atau lebih rendah lagi. Pada ketinggian ini lapisan udara Bumi mulai lebih padat. Akibatnya gesekannya dengan benda langit membuat pengurangan kecepatannya menjadi lebih besar. Konsekuensinya benda langit itu pun akan mulai turun menembus atmosfer Bumi. Titik dimana orbit benda langit itu tepat menyentuh ketinggian 104 km disebut titik X atau reentry interface.

Roket bekas bernomor 41730 mulai menghampiri titik X pada suatu tempat di sebelah utara pulau Natal atau pulau Christmas (Australia) di tengah-tengah Samudera Indonesia (Indian Ocean). Titik ini terletak pada jarak mendatar 950 km di sebelah barat daya Sumenep. Pada umumnya jarak mendatar antara titik temuan benda-benda aneh khas sampah antariksa dengan proyeksi titik X di paras Bumi berkisar antara 900 hingga 1.300 km. Pada titik X itu roket bekas bernomor 41730 masih melaju secepat 7,85 km/detik atau 28.200 km/jam.  Dari titik X ini roket bekas bernomor 41730 mulai mengalami penurunan ketinggiannya secara drastis. Hingga akhirnya pada jarak 750 km sebelah barat daya Sumenep, ketinggian roket bekas bernomor 41730 mulai menyentuh angka 80 km.

Gambar 8. Proyeksi lintasan terakhir bekas roket upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 di paras Bumi sebagian pulau Jawa dalam detik-detik terakhir penerbangannya. Bekas roket itu memasuki udara pulau Jawa di atas kompleks gunung berapi purba Wediombo (Kab. Gunung Kidul). Dengan cepat ia lalu bergerak hingga tiba di atas kota Ponorogo, kota Kediri bagian utara dan kota Sidoarjo secara berturut-turut dalam waktu hanya 30 detik saja. Proyeksi lintasan ini berujung di Prenduan, namun hembusan angin samping nampaknya membuat sisa-sisa roket tersebut bergeser ke Giliraja (keduanya di Kab. Sumenep). Sumber; Sudibyo, 2016 dengan data JSpOC.

Gambar 8. Proyeksi lintasan terakhir bekas roket upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 di paras Bumi sebagian pulau Jawa dalam detik-detik terakhir penerbangannya. Bekas roket itu memasuki udara pulau Jawa di atas kompleks gunung berapi purba Wediombo (Kab. Gunung Kidul). Dengan cepat ia lalu bergerak hingga tiba di atas kota Ponorogo, kota Kediri bagian utara dan kota Sidoarjo secara berturut-turut dalam waktu hanya 30 detik saja. Proyeksi lintasan ini berujung di Prenduan, namun hembusan angin samping nampaknya membuat sisa-sisa roket tersebut bergeser ke Giliraja (keduanya di Kab. Sumenep). Sumber; Sudibyo, 2016 dengan data JSpOC.

Disinilah peristiwa dramatis mulai terjadi. Lapisan udara yang kian padat membuat gaya geseknya berkembang ke titik yang menghancurkan. Roket bekas bernomor 41730 itu menjadi sangat diperlambat, dengan puncak perlambatan bisa melampaui 20 kali percepatan gravitasi standar (20 G) yang jauh melampaui ambang batas dayatahan struktur roket. Roket mulai terpecah belah dan menghancur di ketinggian itu. Tekanan ram yang diakibatkannya juga menciptakan suhu teramat tinggi yang membuat molekul-molekul udara didalamnya terionisasi. Terpancarlah cahaya khas, yang jika di malam hari akan mudah dilihat sebagai obyek mirip meteor. Suhu sangat tinggi juga membuat sebagian besar pecahan, khususnya yang terbuat dari logam, mulai meleleh dan menguap. Sehingga roket bekas itu kini tinggal kumpulan partikel-partikel yang menghasilkan bentuk mirip awan lurus, sangat mirip dengan meteor. Hanya bagian terkuatnya saja yang sanggup bertahan dari penghancuran dan suhu yang menggidikkan ini. Transisi dari kecepatan supertinggi menjadi lebih lambat menghasilkan gelombang kejut yang bisa terdengar di paras Bumi sebagai dentuman sonik.

Sisa-sisa roket bekas bernomor 41730 itu mulai memasuki ruang udara di atas daratan pulau Jawa pada pukul 09:23:05 WIB, atau hampir 1,5 menit pasca melewati titik X. Saat itu sisa-sisa roket bekas ini ada pada ketinggian sekitar 35 km di atas kompleks gunung berapi purba pantai Wediombo, di ujung tenggara Kabupaten Gunung Kidul (propinsi DI Yogyakarta). Tiga belas detik kemudian sisa-sisa roket bekas ini sudah melesat cepat memasuki propinsi Jawa Timur hingga tiba di atas kota Ponorogo pada ketinggian sekitar 28 km. Duapuluh satu detik kemudian ia sudah melesat dan tiba di atas kota Kediri bagian utara, dengan ketinggian berkurang menjadi sekitar 21 km. Dan tigapuluh tiga detik kemudian ia sudah ada di atas kota Sidoarjo, pada ketinggian hanya sekitar 4 km. Proyeksi lintasan sisa-sisa roket bekas tersebut sejatinya berujung di daratan utama pulau Madura, tepatnya di bagian pesisir Prenduan (Kabupaten Sumenep). Namun hembusan angin dari samping nampaknya meniup sisa-sisa roket ini lebih ke timur sehingga lintasannya mengarah ke Giliraja. Analisis JSpOC mengindikasikan dari pulau Giliraja ke arah timur laut (searah dengan proyeksi lintasan roket bekas bernomor 41730) hingga sejauh 250 km menjadi kawasan dimana sisa-sisa roket bekas bernomor 41730 berjatuhan. Dalam perspektif aerodinamika, fragmen terbesar dan terberat memang akan berjatuhan di pulau Giliraja. Namun fragmen-fragmen yang lebih kecil dan lebih ringan terdorong lebih jauh ke timur laut hingga sejauh 250 km.

Gambar 9. Profil penerbangan roket-roket Falcon 9 Full Thrust secara umum. Setelah separasi di ketinggian 80 km, lowerstage Falcon 9 Full Thrust bermanuver mengubah arah dan mengerem kecepatannya untuk bisa mendarat kembali di Bumi dengan selamat agar kelak bisa digunakan kembali. Sementara upperstage Falcon 9 Full Thrust hanya sekali pakai mendorong muatannya ke orbit tujuan, setelah itu berubah menjadi sampah antariksa. Sumber: SpaceX, 2015.

Gambar 9. Profil penerbangan roket-roket Falcon 9 Full Thrust secara umum. Setelah separasi di ketinggian 80 km, lowerstage Falcon 9 Full Thrust bermanuver mengubah arah dan mengerem kecepatannya untuk bisa mendarat kembali di Bumi dengan selamat agar kelak bisa digunakan kembali. Sementara upperstage Falcon 9 Full Thrust hanya sekali pakai mendorong muatannya ke orbit tujuan, setelah itu berubah menjadi sampah antariksa. Sumber: SpaceX, 2015.

Peristiwa Sumenep merupakan jatuhnya sisa-sisa upperstage roket Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28. Roket Falcon 9 Full Thrust (FT), atau resminya bernama Falcon 9 v1.2, merupakan kuda beban perusahaan swasta Space Exploration Technologies yang lebih dikenal dengan nama SpaceX. Roket ini menggamit perhatian dunia penerbangan antariksa masakini seiring inovasinya. Yang paling menonjol adalah upaya penggunaan-berulang roket ini, setidaknya sebagian diantaranya. Dengan penggunaan-berulang maka ongkos penerbangan antariksa bisa ditekan cukup drastis, mengingat secara teknis pengguna tinggal mengganti biaya bahan bakar-pengoksid dan biaya-biaya ujicoba teknis. Berbeda dengan roket-roket klasik, dimana selain biaya tersebut pengguna masih dibebani ongkos pembangunan roket yang selangit mahalnya. Sebab roket-roket klasik hanyalah sekali pakai untuk kemudian dibuang tanpa bisa dipergunakan lagi.

Gambar 10. Rekaman video telemetri saat-saat roket Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 mengangkasa pada 14 Agustus 2016 TU silam, yang mengantar muatan satelit komunikasi JCSAT-16 ke orbit geostasioner. Kiri: lowerstage Falcon 9 Full Thrust saat sedang mengurangi kecepatan di ketinggian menggunakan 3 dari 9 mesin roketnya. Nampak salah satu dari 4 sirip berongganya sedang bekerja menyetabilkan badan roket secara aerodinamis. Kanan: mesin roket upperstage Falcon 9 Full Thrust menyala penuh mendorong muatannya. Upperstage inilah yang jatuh dalam peristiwa Sumenep 44 hari pasca lepas landas. Sumber: SpaceX, 2016.

Gambar 10. Rekaman video telemetri saat-saat roket Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 mengangkasa pada 14 Agustus 2016 TU silam, yang mengantar muatan satelit komunikasi JCSAT-16 ke orbit geostasioner. Kiri: lowerstage Falcon 9 Full Thrust saat sedang mengurangi kecepatan di ketinggian menggunakan 3 dari 9 mesin roketnya. Nampak salah satu dari 4 sirip berongganya sedang bekerja menyetabilkan badan roket secara aerodinamis. Kanan: mesin roket upperstage Falcon 9 Full Thrust menyala penuh mendorong muatannya. Upperstage inilah yang jatuh dalam peristiwa Sumenep 44 hari pasca lepas landas. Sumber: SpaceX, 2016.

Roket Falcon 9 Full Thrust merupakan roket bertingkat dua (dua tahap) setinggi 70 meter dan berdiameter 3,66 meter yang tidak menggunakan roket-bantu pendorong (booster). Berbobot 549 ton pada saat diluncurkan, Falcon 9 Full Thrust mampu mengantar muatan ke manapun dengan bobot maksimal 22,8 ton untuk orbit rendah dan 8,3 ton untuk orbit geostasioner. Tingkat pertama atau lowerstage Falcon 9 Full Thrust merupakan bagian yang dapat digunakan-berulang. Ia memiliki tinggi 41,2 meter dan bobot 409,5 ton dalam keadaan terisi penuh bahan bakar dan pengoksid. Bahan bakarnya adalah RP-1 atau kerosene (minyak tanah), sementara pengoksidnya berupa Oksigen cair. Di pantatnya terpasang 9 mesin roket Merlin pada  konfigurasi oktaweb. Lowerstage Falcon 9 Full Thrust juga membawa gas Nitrogen dingin yang mencukupi untuk keperluan manuver di antariksa,  4 sirip berongga sebagai perlengkapan kendali permukaan dan sistem pendaratan berwujud 4 kaki pendarat.

Saat lepas landas, roket Falcon 9 Full Thrust  terbang dengan kecepatan penuh hingga menjangkau ketinggian 80 kmdengan kecepatan 13.000 km/jam sebelum kemudian mengalami pemisahan (separasi) antara lowerstage dengan upperstage. Lowerstage Falcon 9 Full Thrust lantas terbang hingga ketinggian 140 km sebelum kemudian mesinnya dimatikan. Selanjutnya ia bermanuver agar posisinya berubah menuju titik pendaratan. Saat lowerstage Falcon 9 Full Thrust kemudian tiba di ketinggian 70 km, 3 dari 9 mesin roketnya kembali dinyalakan. Kali ini mengemban tugas sebagai retro roket untuk mengerem.  Dengan demikian kecepatannya pun berkurang dari semula 4.700 km/jam menjadi 900 km/jam. Dari titik itu giliran 4 sirip berongga mengambil alih kendali selagi ketinggian lowerstage Falcon 9 Full Thrust kian menurun, demikian pula kecepatannya. Sirip-sirip itu memastikannya tetap stabil, layaknya layang-layang raksasa selama perjalanan menuruni lapisan-lapisan udara yang lebih rendah dan padat. Barulah setelah mendekati titik pendaratannya, 1 dari 9 mesin roketnya kembali dinyalakan untuk memperlambat. Beberapa detik kemudian 4 kaki pendaratnya pun direntangkan. Sehingga lowerstage Falcon 9 Full Thrust akan mendarat secara vertikal dengan kecepatan pendaratan hanya 7 km/jam.  Seluruh prosesn ini terjadi tak lebih dari 10 menit pasca lepas landas.

Gambar 11. Gambaran artis upperstage Falcon 9 Full Thrust saat mendorong muatan satelit komunikasinya. Berbeda dengan lowerstagenya, upperstage Falcon 9 Full Thrust hanya sekali pakai untuk kemudian dibuang. Sumber: SpaceX, 2016.

Gambar 11. Gambaran artis upperstage Falcon 9 Full Thrust saat mendorong muatan satelit komunikasinya. Berbeda dengan lowerstagenya, upperstage Falcon 9 Full Thrust hanya sekali pakai untuk kemudian dibuang. Sumber: SpaceX, 2016.

Sebaliknya tingkat kedua atau upperstage Falcon 9 Full Thrust hanyalah sekali pakai, tidak bisa digunakan berulang. Ia ditenagai oleh bahan bakar dan pengoksid yang sama dengan lowerstage Falcon 9 Full Thrust, namun hanya memiliki 1 mesin roket dipantatnya yang juga bisa dinyalakan ulang kala terbang. Beberapa detik setelah separasi, mesin roket ini dinyalakan sehingga upperstage Falcon 9 Full Thrust akan mendorong muatannya menuju ke orbit parkir di dekat orbit tujuan. Begitu tugasnya selesai, maka muatan pun dilepas dan upperstage Falcon 9 Full Thrust berubah menjadi sampah antariksa. Bergantung kepada orbit parkir muatannya, sampah antariksa ini bisa bertahan berminggu-minggu hingga berbulan-bulan di langit sebelum kemudian masuk-kembali ke atmosfer dan jatuh ke Bumi. Praktik ini sejatinya umum dilakukan dalam industri penerbangan antariksa, jadi tidak terbatas hanya pada SpaceX saja.

Referensi.

Joseph Remis. 2016. komunikasi personal.

TS Kelso. 2016. Two Line Element: Object 41730 in NORAD. komunikasi personal.

Thomas Djamaluddin. 2016. komunikasi personal.

Elka Firmanda. 2016. komunikasi personal.

Spaceflight101.com. Falcon 9 FT (Falcon 9 v1.2).

McLaughlan & Grimes-Ledesma. 2011. Composite Overwrapped Pressure Vessel, A Primer. Lyndon B. Johnson Space Center, NASA

Gerhana Bulan Penumbral 16-17 September 2016 dan Sang Candra yang (Bisa) Memicu Gempa

Jumat  16 September  2016  Tarikh Umum (TU) hampir tengah malam, bertepatan dengan 15 Zulhijjah 1437 H. Jika langit cerah, Bulan akan berkedudukan tinggi di langit dengan wajah bundar penuh seperti layaknya Bulan purnama. Arahkan pandangan padanya. Sejak pukul 23:56 WIB hingga hampir empat jam kemudian, ada sesuatu yang akan terjadi. Sekilas pandang Bulan akan tetap terlihat bulat bundar penuh. Namun jika anda bermata jeli dan langit mendukung (tidak berawan, apalagi mendung), akan terlihat satu bagian wajah Bulan yang lebih gelap ketimbang bagian lainnya.  Bagian yang sedikit gelap tersebut akan muncul terutama di sekitar pukul 01:55 WIB. Inilah jejak dari peristiwa langit yang kurang familiar bagi kita: Gerhana Bulan Penumbral atau disebut juga Gerhana Bulan samar. Inilah gerhana yang paling bontot di musim gerhana tahun 2016 TU ini.

Dalam Gerhana Bulan Penumbral, kita memang takkan menyaksikan cakram Bulan yang menghilang sepenuhnya dan digantikan oleh benda sangat redup berwarna kemerah-merahan seperti dalam Gerhana Bulan Total. Kita juga takkan menyaksikan Bulan yang setengah meredup layaknya Gerhana Bulan Sebagian. Namun jangan salah, konfigurasi benda langit yang menghasilkan Gerhana Bulan Penumbral adalah identik dengan yang memproduksi baik Gerhana Bulan Total maupun Gerhana Bulan Sebagian. Mereka terjadi tatkala Matahari, Bulan dan Bumi tepat berada dalam satu garis lurus dalam konfigurasi syzygy. Di tengah-tengah konfigurasi tersebut adalah Bumi, sementara Bulan menempati salah satu dari dua titik nodal (titik potong orbit Bulan dengan bidang orbit Bumi mengelilingi Matahari). Akibatnya pancaran sinar Matahari yang seharusnya tiba di paras Bulan terhalangi oleh Bumi. Sehingga membuat Bulan tak memperoleh sinar Matahari mencukupi. Atau bahkan tak mendapatkannya sama sekali untuk periode waktu tertentu.

Gambar 1. Bulan dalam puncak Gerhana Bulan Penumbral (kiri) dan purnama biasa (kanan), diabadikan dengan teleskop yang terangkai kamera. Secara kasat mata, penggelapa sebagian wajah Bulan dalam Gerhana Bulan Penumbral sangat sulit untuk diamati. Sumber: Sudibyo, 2014.

Gambar 1. Bulan dalam puncak Gerhana Bulan Penumbral (kiri) dan purnama biasa (kanan), diabadikan dengan teleskop yang terangkai kamera. Secara kasat mata, penggelapan sebagian wajah Bulan dalam Gerhana Bulan Penumbral sangat sulit untuk diamati. Sumber: Sudibyo, 2014.

Akibatnya Bulan yang sejatinya sedang berada dalam fase Bulan purnama pun menjadi temaram atau bahkan sangat redup kemerah-merahan dalam beberapa jam kemudian. Sedikit berbeda dengan Gerhana Matahari, Gerhana Bulan memiliki wilayah gerhana cukup luas meliputi lebih dari separuh bola Bumi yang sedang berada dalam suasana malam. Karena garis tengah Matahari jauh lebih besar ketimbang Bumi, maka Bumi tak sepenuhnya menghalangi pancaran sinar Matahari yang menuju ke Bulan. Sehingga bakal masih ada bagian sinar Matahari yang lolos meski intensitasnya berkurang. Ini membuat wilayah gerhana Bulan pun terbagi ke dalam zona penumbra (bayangan tambahan) dan zona umbra (bayangan utama).

Konfigurasi

Bagaimana gerhana samar yang unik ini bisa terjadi? Pada dasarnya ada tiga jenis Gerhana Bulan. Yang pertama adalah Gerhana Bulan Total (GBT), terjadi kala bayangan utama Bumi sepenuhnya menutupi cakram Bulan tanpa terkecuali. Sehingga Bulan akan nyaris menghilang sepenuhnya saat puncak gerhana tiba, menampakkan diri sebagai benda langit sangat redup berwarna kemerah-merahan. Yang kedua adalah Gerhana Bulan Sebagian (GBS), terjadi kala bayangan utama Bumi tak sepenuhnya menutupi cakram Bulan. Akibatnya Bulan hanya akan lebih redup dan terlihat “robek” di salah satu sisinya dengan persentase tertentu kala puncak gerhana. Dan yang terakhir adalah Gerhana Bulan Penumbral (GBP) atau gerhana Bulan samar, yang bisa terjadi kala hanya bayangan tambahan Bumi yang menutupi cakram Bulan, baik menutupi sepenuhnya maupun separo. Tak ada bayangan utama Bumi yang turut menutupi. Dalam gerhana samar ini, Bulan masih tetap mendapatkan sinar Matahari meski intensitasnya sedikit lebih rendah dibanding seharusnya.

Gambar 2. Peta wilayah Gerhana Bulan Penumbral 16-17 September 2016 dalam lingkup global. Perhatikan Indonesia dibelah oleh garis P4 di sisi timur, yakni garis dimana akhir gerhana bertepatan dengan terbenamnya Bulan (terbitnya Matahari). Dengan demikian seluruh Indonesia berkesempatan menyaksikan Gerhana Bulan yang samar ini, sepanjang langit cerah. Sumber: NASA, 2016.

Gambar 2. Peta wilayah Gerhana Bulan Penumbral 16-17 September 2016 dalam lingkup global. Perhatikan Indonesia dibelah oleh garis P4 di sisi timur, yakni garis dimana akhir gerhana bertepatan dengan terbenamnya Bulan (terbitnya Matahari). Dengan demikian seluruh Indonesia berkesempatan menyaksikan Gerhana Bulan yang samar ini, sepanjang langit cerah. Sumber: NASA, 2016.

Gerhana Bulan 16-17 September 2016 merupakan gerhana Bulan samar, yang terjadi sebagai konsekuensi dari peristiwa Gerhana Matahari 1 September 2016. Pada dasarnya tidak setiap saat Bulan purnama terjadi diiringi  dengan peristiwa Gerhana Bulan. Sebaliknya suatu peristiwa Gerhana Bulan pasti terjadi bertepatan dengan saat Bulan purnama. Musababnya adalah orbit Bulan yang tak berimpit dengan bidang edar Bumi mengelilingi Matahari), melainkan menyudut sebesar 5o. Hanya ada dua titik dimana Bulan berpeluang tepat segaris lurus syzygy dengan Bumi dan Matahari, yakni di titik nodal naik dan titik nodal turun. Dan dalam kejadian Bulan purnama, mayoritas terjadi tatkala Bulan tak berdekatan ataupun berada dalam salah satu dari dua titik nodal tersebut. Inilah sebabnya mengapa tak setiap saat Bulan purnama kita bersua dengan Gerhana Bulan.

Gerhana Bulan Penumbral 16-17 September 2016 hanya terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama adalah awal gerhana/kontak awal penumbra (P1) yang akan terjadi pada tanggal 16 September 2016 TU pukul 23:56 WIB. Sementara tahap kedua adalah puncak gerhana, yang bakal terjadi pada tanggal 17 September 2016 TU pukul 01:55 WIB. Magnitudo gerhana saat puncak adalah 0,90, maknanya 90 % cakram Bulan pada saat itu tertutupi oleh bayangan tambahan (penumbra) Bumi. Dan yang terakhir adalah tahap akhir gerhana/kontak akhir penumbra (P4) yang bakal berlangsung pada pukul 03:53 WIB. Dengan demikian durasi Gerhana Bulan Penumbral ini mencapai 3 jam 57 menit.

Wilayah gerhana bagi Gerhana Bulan Penumbral 16-17 September 2016  melingkupi sebagian seluruh benua Asia, Australia, Afrika, Eropa dan sebagian kecil Brazil di benua Amerika. Hanya mayoritas benua Amerika yang tak tercakup ke dalam wilayah gerhana ini. Seluruh Indonesia tercakup ke dalam wilayah gerhana. Secara umum tanah Nusantara ini terbelah menjadi dua oleh garis P4, yakni  himpunan titik-titik yang mengalami terbenamnya Bulan bersamaan dengan akhir gerhana. Garis P4 tersebut melintas melalui sebagian pulau Irian. Dapat dikatakan bahwa segenap Indonesia, kecuali propinsi Papua, adalah mengalami gerhana secara utuh.Sementara di propinsi Papua durasi total gerhananya terpotong oleh terbitnya Matahari (yang hampir bersamaan dengan terbenamnya Bulan).

Sesuai dengan namanya, Gerhana Bulan Penumbral ini nyaris tak dapat dibedakan dengan Bulan purnama biasa. Butuh teleskop dengan kemampuan baik untuk dapat melihatnya. Untuk memotretnya, butuh kamera dengan pengaturan (setting) yang lebih kompleks dan bisa disetel secara manual. Dalam puncak gerhana Bulan samar, jika cara pengaturan kamera kita tepat maka Bulan akan terlihat menggelap di salah satu sudutnya. Detail teknis pemotretan untuk mengabadikan gerhana ini dengan menggunakan kamera DSLR (digital single lens reflex) tersaji berikut ini :

Bagi Umat Islam ada anjuran untuk menyelenggarakan shalat gerhana baik di kala terjadi peristiwa Gerhana Matahari maupun Gerhana Bulan. Tapi hal tersebut tak berlaku dalam kejadian Gerhana Bulan Penumbral ini. Musababnya gerhana Bulan samar dapat dikatakan mustahil untuk bisa diindra dengan mata manusia secara langsung. Padahal dasar penyelenggaraan shalat gerhana adalah saat gerhana tersebut dapat dilihat, seperti dinyatakan dalam hadits Bukhari, Muslim dan Malik yang bersumber dari Aisyah RA. Pendapat ini pula yang dipegang oleh dua ormas Islam terbesar di Indonesia, yakni Nahdlatul ‘Ulama dan Muhammadiyah. Keduanya sepakat saat gerhana tak bisa disaksikan (secara langsung), maka shalat gerhana tak dilaksanakan.

Gempa

Gerhana Bulan Penumbral ini akan berlangsung dalam kurun yang hampir bersamaan dengan temuan terkini dalam ranah ilmu kebumian tentang hubungan antara posisi Bulan dan gempa di Bumi. Telah lama umat manusia mencoba menelusuri apakah kejadian kegempaan di Bumi kita, yang kerap merenggut korban jiwa dan luka-luka serta kerugian material yang luar biasa, berhubungan dengan posisi benda-benda langit khususnya Bulan. Bulan mendapat perhatian khusus karena kemampuan gravitasinya dalam mempengaruhi Bumi. Tiap benda langit yang bertetangga dengan Bumi kita sejatinya juga mencoba memaksakan pengaruh gravitasinya, dalam bentuk gaya pasang surut atau gaya tidal. Namun hanya Bulan dan Matahari yang memiliki pengaruh terbesar.

Gaya tidal kedua benda langit tersebut mempengaruhi Bumi demikian rupa sehingga badan air di paras Bumi, yakni air yang terkumpul sebagai samudera, mengalami pasang surut dalam rupa pasang naik dan pasang turun parasnya secara periodik. Fenomena ini akan mencapai titik maksimumnya tatkala kedua benda langit tersebut nampak segaris dengan Bumi. Tepatnya pada saat elongasi Bulan terhadap Matahari bernilai paling kecil, yang terjadi pada saat konjungsi, dan pada saat elongasi Bulan terhadap Matahari bernilai yang paling besar, yang bertepatan dengan saat oposisi. Kita mengenal konjungsi Bulan dan Matahari sebagai Bulan baru atau Bulan mati, sebaliknya oposisi Bulan dan Matahari mendapatkan namanya yang megah sebagai Bulan purnama. Bulan purnama terjadi dalam 14,8 hari pasca Bulan baru, sementara Bulan baru berikutnya terjadi 14,8 hari pasca Bulan purnama.

Sejak abad ke-19 TU sudah mulai dipikirkan kemungkinan bahwa gaya tidal Bulan dan Matahari, atau lebih tepatnya kombinasinya, tidak hanya berpengaruh pada badan air Bumi saja. Namun juga pada kerak Bumi (litosfer) secara keseluruhan. Aksi gaya tidal kombinasi dari Bulan dan matahari secara berulang-ulang yang mencapai puncaknya setiap 14,8 hari sekali mungkin menghasilkan gangguan pada litosfer hingga melahirkan peristiwa-peristiwa geologis seperti misalnya gempa bumi tektonik. Pemikiran ini kian menguat setelah ilmu kebumian memasuki babak baru melalui tektonik lempeng pada dekade 1960-an TU, yang mendeskripsikan pembagian kerak bumi ke dalam lempeng-lempeng tektonik makro dan mikro yang saling bergerak dengan sejumlah gejalanya. Pada saat yang hampir bersamaan, ilmu kegempaan (seismologi) mulai melakukan pencatatan terkait magnitudo, episentrum dan hiposentrum gempa-gempa tektonik dalam lingkup global menggunakan jaringan seismometer yang ditanam dimana-mana.

Gambar 3. Rekaman letusan dahsyat Gunung Tvashtar Patera di Io seperti diabadikan wahana antariksa New Horizon saat lewat didekatnya pada 2007 TU silam. Semburan material vulkanik akibat letusan dahsyat ini mencapai ketinggian 330 km dari paras Io. Vulkanisme di Io ditenagai oleh rejaman gaya tidal Jupiter nan dahsyat. Sumber: NASA, 2007.

Gambar 3. Rekaman letusan dahsyat Gunung Tvashtar Patera di Io seperti diabadikan wahana antariksa New Horizon saat lewat didekatnya pada 2007 TU silam. Semburan material vulkanik akibat letusan dahsyat ini mencapai ketinggian 330 km dari paras Io. Vulkanisme di Io ditenagai oleh rejaman gaya tidal Jupiter nan dahsyat. Sumber: NASA, 2007.

Dalam ranah astronomi juga diperoleh temuan mencengangkan tentang bagaimana aksi gaya tidal di lingkungan planet tetangga kita. Io, salah satu satelit alamiah Jupiter, mendapat perhatian lebih karena aktivitasnya yang aneh. Kini kita tahu bahwa Io menjadi benda langit paling aktif secara vulkanik di seantero tata surya akibat aksi gaya tidal Jupiter. Gaya tidal Jupiter mempengaruhi Io demikian rupa sehingga benda langit yang sedikit lebih besar dari Bulan itu dipaksa mengembang dan mengempis secara teratus. Perbedaan elevasi paras Io pada saat mengembang dan mengempis bisa mencapai 100 meter. Bandingkan dengan Bumi yang hanya 1 meter. Rejaman gaya tidal nan dahsyat secara berulang-ulang di Io inilah yang membangkitkan 99,5 %  panas interior Io dan menjadikannya kaya dengan gunung-gemunung berapi yang rajin meletus.

Bagaimana dengan Bumi, khususnya dengan peristiwa gempa bumi? Sekilas pandang kombinasi gaya tidal Bulan dan Matahari sulit untuk bisa membangkitkan gempa bumi khususnya gempa bumi tektonik.  Telah diketahui bahwa sebuah gempa bumi tektonik terjadi pada sebuah sumber gempa dalam sebuah segmen di satu sesar (patahan) tertentu. Sebagai akibat dari pergerakan lempeng tektonik, sebuah sesar aktif pun seyogyanya turut bergerak. Namun gesekan antar segmen batuan yang saling berhadapan di sepanjang sesar dapat menahan pergerakan itu untuk sementara. Namun di sisi lain juga menyebabkan tekanan yang diderita segmen batuan tersebut meningkat dan kian meningkat. Hingga akhirnya tekanan tersebut melampaui ambang batas dayatahan batuan, yang membuat segmen batuan tersebut terpatahkan dan melenting. Inilah yang memproduksi getaran seismik yang kita kenal sebagai gempa bumi tektonik.

Tekanan yang diderita sebuah segmen dalam sebuah patahan tidak hanya berasal dari dirinya sendiri saja. Namun juga bisa berasal dari luar. Telah diketahui bahwa gempa bumi tektonik dapat “menular”, maksudnya dapat merembet dari satu segmen ke segmen sebelahnya dalam satu sesar yang sama. Agar sebuah gempa bumi tektonik yang dipicu oleh gempa bumi tektonik lainnya didekatnya dapat terjadi, maka harus ada tekanan eksternal  (disebut tekanan Coulomb)  dalam rentang 0,1 hingga 1 Mega Pascal (1 Pascal = 1 Newton/meter2).  Sebaliknya kombinasi gaya tidal Bulan dan Matahari hanya menghasilkan tekanan eksternal di sekitar 1 kilo Pascal saja, atau 100 kali lemah ketimbang ambang batas tekanan Coulomb yang dibutuhkan untuk memicu sebuah gempa bumi tektonik.

Gambar 4. Tiga belas kawasan di Kepulauan Jepang yang sensitif terhadap gaya tidal Bulan (dalam Bulan baru maupun Bulan purnama) terkait kemampuannya memicu gempa bumi tektonik di sini. Situasi tersebut dapat terjadi hanya bila tekanan akibat tektonik regional (disimbolkan dengan P-axes) searah dengan tekanan dari gaya tidal Bulan. Sumber: Tanaka, 2004.

Gambar 4. Tiga belas kawasan di Kepulauan Jepang yang sensitif terhadap gaya tidal Bulan (dalam Bulan baru maupun Bulan purnama) terkait kemampuannya memicu gempa bumi tektonik di sini. Situasi tersebut dapat terjadi hanya bila tekanan akibat tektonik regional (disimbolkan dengan P-axes) searah dengan tekanan dari gaya tidal Bulan. Sumber: Tanaka, 2004.

Namun sejatinya tidak sesederhana itu. Penyelidikan Tanaka dkk (2004) memperlihatkan bahwa tekanan Coulomb yang kecil dari kombinasi gaya tidal Bulan dan Matahari pun sejatinya mampu memicu gempa bumi tektonik. Asalkan tekanan Coulomb dari gaya tidal Bulan dan Matahari itu searah dengan tekanan Coulomb dari tektonik regional. Analisanya terhadap distribusi dan pola dari 90.000 gempa bumi tektonik di Kepulauan Jepang sepanjang kurun Oktober 1997 TU hingga Mei 2002 TU memperlihatkan dari 100 kawasan yang dipetakan terdapat 13 kawasan (13 %) yang sensitif terhadap gangguan gaya tidal Bulan dan Matahari.  Penyelidikan lain juga memperlihatkan bahwa zona subduksi menjadi kawasan yang sangat sensitif terhadap gangguan dari gaya tidal Bulan dan Matahari, khususnya dalam hal memicu kejadian gempa-gempa bumi tektonik dalam. Jumlah getaran yang dihasilkan oleh gempa-gempa bumi tektonik dalam meningkat secara eksponensial bersamaan dengan meningkatnya tekanan Coulomb akibat gaya tidal. Peningkatan ini membuat potensi meletupnya gempa bumi tektonik di zona subduksi menjadi meningkat di sekitar fase Bulan baru dan Bulan purnama.

Penyelidikan lebih lanjut oleh Ide dkk (2016) memperlihatkan bahwa tekanan dari gaya tidal Bulan dan Matahari lebih berpotensi untuk memicu gempa bumi tektonik besar (magnitudo di atas 7,0) ketimbang yang lebih kecil, secara statistik. Dengan zona subduksi sebagai kawasan yang sangat sensitif terhadap tekanan Coulomb akibat gaya tidal Bulan dan Matahari, maka gempa besar yang terjadi di sini dapat mencakup gempa akbar (megathrust), gempa yang paling ditakuti. Penyelidikan terhadap tiga gempa akbar dalam kurun 15 tahun terakhir, masing-masing Gempa akbar Sumatra-Andaman 2004 (magnitudo 9,3) di Indonesia, gempa akbar Maule 2010 (magnitudo 8,8) di Chile dan gempa akbar Tohoku-Oki 2011 (magnitudo 9,0) di Jepang menegaskan hal itu. Ketiga gempa itu cukup menggetarkan karena skalanya dan kedahsyatan tsunami yang ditimbulkannya hingga renggutan korban jiwa yang diakibatkannya. Gempa akbar Sumatra-Andaman 2004 dan gempa akbar Maule 2010 terjadi di sekitar waktu Bulan purnama, bertepatan dengan pasang naik tinggi dan juga puncak tekanan Coulomb akibat gaya tidal. Sementara gempa akbar Tohoku-Oki 2011 tidak terjadi pada Bulan baru ataupun Bulan purnama, namun bersamaan dengan saat amplitudo tekanan Coulomb akibat gaya tidal mencapai nilai maksimumnya.

Gambar 5. Tiga peristiwa gempa akbar dalam 15 tahun terakhir bersama dengan perubahan dinamis tekanan akibat gaya tidal Bulan. Masing-masing adalah gempa akbar Sumatra-Andaman 2004 (atas), gempa akbar Tohoku-Oki 2011 (tengah) dan gempa akbar Maule 2010 (bawah). Kiri: lokasi episentrum dan mekanisme fokal sumber gempa, kanan : perubahan dinamis tekanan akibat gaya tidal Bulan pada bidang patahan sumber gempa dalam arah lentingan. Terlihat jelas ketiga gempa tersebut terjadi tatkala amplitudo tekanan akibat gaya tidal mencapai maksimum. Sumber: Ide, 2016.

Gambar 5. Tiga peristiwa gempa akbar dalam 15 tahun terakhir bersama dengan perubahan dinamis tekanan akibat gaya tidal Bulan. Masing-masing adalah gempa akbar Sumatra-Andaman 2004 (atas), gempa akbar Tohoku-Oki 2011 (tengah) dan gempa akbar Maule 2010 (bawah). Kiri: lokasi episentrum dan mekanisme fokal sumber gempa, kanan : perubahan dinamis tekanan akibat gaya tidal Bulan pada bidang patahan sumber gempa dalam arah lentingan. Terlihat jelas ketiga gempa tersebut terjadi tatkala amplitudo tekanan akibat gaya tidal mencapai maksimum. Sumber: Ide, 2016.

Baiklah, dari data-data yang sifatnya sangat teknis tersebut, apa yang dapat kita simpulkan? Ternyata memang ada hubungan antara saat Bulan baru maupun Bulan purnama dengan kejadian gempa bumi tektonik di Bumi kita, khususnya gempa bumi besar (magnitudo 7,0 atau lebih). Penemuan ini memang tidak mengubah kedudukan gempa bumi tektonik saat ini sebagai peristiwa alam yang sangat sulit diprediksi waktu kejadiannya secara spesifik. Ia juga tidak mengurangi apa yang selama ini selalu diserukan para ahli kebumian dan kebencanaan dalam berhadapan dengan ancaman gempa, untuk selalu waspada. Namun temuan ini membuka jendela pengetahuan baru, bahwa saat-saat Bulan baru dan Bulan purnama adalah saat-saat yang lebih rawan bagi Bumi kita, khususnya di zona subduksi. Dan Gerhana Matahari terjadi pada saat Bulan baru, sementara Gerhana Bulan pada saat Bulan purnama.

Referensi :

Tanaka dkk. 2004. Tidal Triggering of Earthquakes in Japan Related to the Regional Tectonic Stress. Earth Planets Space, vol 56 (2004) pp 511-515.

Ide dkk. 2016. Earthquake Potential Revealed by Tidal Influence on Earthquake Size-Frequency Statistics. Nature Geoscience (2016), online 12 September 2016.