Mengunjungi Proxima Centauri b, (Kandidat) Planet Tata Surya Non Matahari Terdekat

Frasa “mengunjungi planet Proxima Centauri b” disini tentu saja maknanya konotatif, hanya sebentuk imajinasi. Sebab guna merealisasikannya dengan teknologi yang dikuasai umat manusia saat ini sungguh tak terbayang lamanya. Sebab jarak antara Bumi dan Proxima Centauri b adalah sebesar 4,22 tahun cahaya, sementara setahun cahaya itu setara jarak 9,46 trilyun kilometer. Sehingga apabila kita menggunakan roket-roket komersial pengorbit satelit ke orbit Bumi (yang kecepatan puncaknya rata-rata 7,7 km/detik), butuh waktu paling tidak 165.000 tahun sejak berangkat dari Bumi hingga tiba di Proxima Centauri b. Waktu 165.000 tahun itu hampir mirip dengan waktu yang dibutuhkan leluhur umat manusia untuk bermigrasi dari tanah Afrika timur ke segenap penjuru hingga membentuk peradaban manusia seperti saat ini.

Andaikata kita menggunakan wantariksa (wahana antariksa) tercepat buatan manusia saat ini, yakni Juno (kecepatan puncak 40 km/detik) yang baru saja tiba di lingkungan planet raksasa gas Jupiter, waktu yang dibutuhkan masih selama hampir 29.000 tahun.  Bahkan andaikata proyek Breakthrough Starshot yang sedang digagas bisa merengkuh sukses, sebuah wantariksa mini seberat beberapa gram baru akan tiba di Proxima Centauri b setelah menempuh waktu 20 tahun meski melesat secepat seperlima kecepatan cahaya.

Gambar 1. Gambaran artis planet Proxima Centauri b sebagai planet berbatu (terestrial) yang beredar mengelilingi bintang induknya yang kemerahan dan redup. Planet tersebut terletak di zona Goldilocks bintang Proxima Centauri sehingga mungkin mengandung air dalam bentuk cair. Sepasang bintang di latarbelakang adalah bintang alpha Centauri A dan alpha Centauri B. Sumber: ESO/M.Kornmesser, 2016.

Gambar 1. Gambaran artis planet Proxima Centauri b sebagai planet berbatu (terestrial) yang beredar mengelilingi bintang induknya yang kemerahan dan redup. Planet tersebut terletak di zona Goldilocks bintang Proxima Centauri sehingga mungkin mengandung air dalam bentuk cair. Sepasang bintang di latarbelakang adalah bintang alpha Centauri A dan alpha Centauri B. Sumber: ESO/M.Kornmesser, 2016.

Proxima Centauri b adalah nama yang sedang menghebohkan jagat astronomi di hari-hari terakhir ini. Terutama sejak 24 Agustus 2016 Tarikh Umum (TU). Biang keladinya adalah ESO (European Southern Observatory), institusi riset antarnegara Eropa dan juga pemilik sejumlah teleskop raksasa termutakhir di Bumi. Mereka melansir temuan menghebohkan: ada planet seukuran Bumi yang ditemukan mengorbit bintang Proxima Centauri. Itu bintang terdekat terhadap Bumi kita setelah Matahari, namun demikian redupnya sehingga mustahil bisa dilihat dengan mata biasa saja (tanpa bantuan teleskop). Diindikasikan pertama kali pada 2013 TU, ESO kemudian meluncurkan kampanye ambisius bertajuk Pale Red Dot guna menyeret planet itu keluar dari selimut persembunyiannya.

Tak tanggung-tanggung, ESO mengerahkan teleskop reflektor raksasa dengan cermin obyektif bergaris tengah 3,6 meter di Observatorium La Silla (Chile). Teleskop hebat itu dirangkai dengan spektograf HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) yang hebat. Tak hanya itu, ESO juga mengerahkan teleskop raksasa lain andalannya, yakni teleskop reflektor VLT (Very Large Telescope) dengan cermin bergaris tengah 8 meter yang berpangkalan di Gurun Atacama (juga di Chile). Teleskop VLT dirangkai dengan spektograf lain yang tak kalah hebatnya, yakni UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectograph). Dengan dua radas (instrumen) canggih ini ESO memburu keberadaan planet tata surya non Matahari (planet ekstrasolar) terdekat ke Bumi kita lewat metode Doppler.

Perburuan ini berujung manis dengan penemuan planet tersebut, yang untuk sementara diberi nama planet Proxima Centauri b. Meski hingga saat ini umat manusia telah menemukan tak kurang dari 3.200 buah planet tata surya non Matahari terhitung sejak 1995 TU, namun Proxima Centauri b tetap menggemparkan. Sebab selain paling dekat dengan Bumi kita, ia juga seukuran dengan planet biru tempat tinggal manusia ini. Selain itu ia diduga cukup hangat sehingga mampu menjaga air dalam bentuk cair. Air dalam bentuk cair menjadi komponen yang penting dalam kehidupan.

Bintang Induk

Planet Proxima Centauri b adalah planet yang mengorbit bintang Proxima Centauri, bintang terdekat dengan Bumi kita setelah Matahari. Namun bintang Proxima Centauri cukup redup. Sehingga ia hanya bisa disaksikan dengan menggunakan teleskop yang lensa/cermin obyektifnya bergaris tengah minimal 8 cm. Karena itu tak mengherankan bahwa bintang terdekat tapi  redup ini baru disadari keberadaannya oleh umat manusia dalam kurun seabad terakhir saja. Adalah Robert Innes, astronom kelahiran Skotlandia yang mengepalai Observatorium Union di Johannesburg (Afrika Selatan), yang menyadari ada bintang tak biasa di sekitar sistem bintang Alpha Centauri. Bintang tersebut memiliki gerak diri (proper motion) yang setara dengan sistem bintang alpha Centauri, namun sangat redup dan terpisah jauh (elongasi 2,2°). Pengukuran paralaks nan teliti oleh Harold Alden pada 1928 TU menunjukkan bahwa bintang tersebut, yang lantas dikenal sebagai Proxima Centauri, ternyata lebih dekat ke Bumi dibandingkan sistem bintang ganda alpha Centauri.

Gambar 2. Bintang alpha Centauri A yang sangat terang (tengah) yang kontras dengan bintang Proxima Centauri nan redup (titik merah dalam lingkaran merah). Jika dibandingkan, Proxima Centauri adalah 26 kali lebih redup ketimbang alpha Centauri A. Diabadikan di Belanda pada 20 Februari 2012 TU dengan kamera DSLR Canon memakai lensa 85 mm (f/1,8). Ada 11 frame hasil bidikan yang dijadikan satu lewat teknik stacking. Masing-masing frame memiliki waktu paparan 30 detik. Sumber: Skatebiker, 2012.

Gambar 2. Bintang alpha Centauri A yang sangat terang (tengah) yang kontras dengan bintang Proxima Centauri nan redup (titik merah dalam lingkaran merah). Jika dibandingkan, Proxima Centauri adalah 26 kali lebih redup ketimbang alpha Centauri A. Diabadikan di Belanda pada 20 Februari 2012 TU dengan kamera DSLR Canon memakai lensa 85 mm (f/1,8). Ada 11 frame hasil bidikan yang dijadikan satu lewat teknik stacking. Masing-masing frame memiliki waktu paparan 30 detik. Sumber: Skatebiker, 2012.

Karena memiliki gerak diri yang setara, bintang ini pun dianggap sebagai bagian dari sistem bintang alpha Centauri. Maka alpha Centauri merupakan sistem bintang tripel yang beranggotakan bintang alpha Centauri A, bintang alpha Centauri B dan bintang alpha Centauri C (Proxima Centauri). Ketiganya beredar mengelilingi sebuah titik pusat massa yang sama. Namun ada yang ganjil dalam sistem bintang tripel ini. Jarak rata-rata alpha Centauri A terhadap alpha Centauri B hanya 11 SA (satuan astronomi), atau setara jarak dari Matahari ke orbit Uranus. Dengan demikian baik alpha Centauri A dan maupun alpha Centauri B hanya membutuhkan waktu 80 tahun untuk menuntaskan gerak mengelilingi titik pusat massa bersama sekali putaran. Namun tidak demikian halnya dengan Proxima Centauri. Jaraknya  luar biasa besar, yakni 13.000 SA atau setara seperempat tahun cahaya dari titik itu. Maka Proxima Centauri butuh 500.000 tahun untuk mengedari titik pusat massa bersama sekali putaran.

Keganjilan lainnya, jika bintang alpha Centauri A dan bintang alpha Centauri B tergolong bintang yang relatif terang dengan magnitudo semu masing-masing adalah +0,01 dan +1,33 maka bintang Proxima Centauri justru sangat redup (magnitudo semu +11,02). Keganjilan berikutnya, bila bintang alpha Centauri A dan bintang alpha Centauri B adalah anggota kelompok bintang deret utama (masing-masing kelas G dan K), maka bintang Proxima Centauri justru merupakan anggota bintang katai merah (red dwarf). Keganjilan-keganjilan ini mendorong sejumlah astronom mempertanyakan apakah bintang Proxima Centauri benar-benar bagian dari sistem bintang alpha Centauri. Sebab terbuka kemungkinan bahwa bintang Proxima Centauri adalah bintang yang kebetulan saja sedang melintas di dekat sistem bintang alpha Centauri dan tak terikat (secara gravitasi) dengan sistem bintang tersebut.

Sebagai bintang terdekat ke Bumi setelah Matahari kita, banyak informasi akan Proxima Centauri yang telah terungkap. Dalam banyak hal bintang redup ini kalah pamor dibanding Matahari. Misalnya, massa Proxima Centauri hanyalah 12 % dari massa Matahari. Sementara radiusnya hanya 14,1 % dari radius Matahari. Sehingga bintang Proxima Centauri ini pada galibnya hanya sedikit lebih besar dari Jupiter.  Selanjutnya luminositas, yakni jumlah energi yang dilepaskan per satuan waktu, juga sangat kecil. Luminositas bolometriknya adalah 0,15 % dari luminositas Matahari. Sementara dalam spektrum cahaya tampak (visual), luminositasnya bahkan jauh lebih kecil lagi yakni hanya 0,005 % dari luminositas Matahari. Sebab 85 % energi Proxima Centauri dihantarkan dalam spektrum sinar inframerah. Suhu fotosfera (permukaan)-nya juga rendah yakni hanya 3.050 Kelvin, sementara pada Matahari mencapai 5.800 Kelvin. Layaknya Matahari, Proxima Centauri pun memiliki siklus aktivitasnya sendiri dengan puncak aktivitas ditandai peristiwa mirip badai Matahari. Akan tetapi periode siklus aktivitas Proxima Centauri jauh lebih pendek, yakni ‘hanya’ 442 hari. Sementara pada Matahari periodenya mencapai 11 tahun.

Tetapi di sisi lain, banyak pula karakter Proxima Centauri yang lebih dominan. Misalnya saja dalam hal kerapatan (massa jenis)-nya yang jauh lebih besar, yakni 40 kali lipat dari Matahari. Bintang dengan kerapatan besar  umum dijumpai pada bintang-bintang eksotik yang telah mengalami evolusi tahap lanjut, termasuk diantaranya bintang katai. Juga medan magnetiknya. Sebagai bintang dengan massa rendah, perpindahan panas dalam interior Proxima Centauri sepenuhnya dalam bentuk konveksi. Salah satu konsekuensinya adalah dibangkitkan dan dipertahankannya medan magnet bintang yang cukup kuat, 600 kali lebih kuat ketimbang Matahari. Konsekuensi lainnya, 88 % fotosfera Proxima Centauri adalah aktif, proporsi yang jauh lebih besar dibanding Matahari. Imbasnya korona Proxima Centauri pun mengalami pemanasan lebih tinggi sehingga bersuhu 3,5 juta Kelvin. Sementara suhu korona Matahari ‘hanya’ 2 juta Kelvin.

Gambar 3. Jejak badai bintang Proxima Centauri seperti yang terekam dalam fotometri kuasi-simultan dari teleskop ASH2 (Astrograph for the South Hemisphere II) dengan filter Hidrogen alpha pada spektrum cahaya tampak dan LCOGT (Las Cumbres Observatory Global Telescope) juga pada sepktrum cahaya tampak. Jejak badai bintang ditandai dengan panah abu-abu. Dalam waktu pengamatan selama 80 hari berturut-turut, nampak terdeteksi minimal tiga peristiwa badai bintang. Kedua teleskop tersebut merupakan bagian dari kampanye pale red dot ESO untuk menemukan planet di bintang Proxima Centauri. Sumber: ESO/Anglada-Escude dkk, 2016.

Gambar 3. Jejak badai bintang Proxima Centauri seperti yang terekam dalam fotometri kuasi-simultan dari teleskop ASH2 (Astrograph for the South Hemisphere II) dengan filter Hidrogen alpha pada spektrum cahaya tampak dan LCOGT (Las Cumbres Observatory Global Telescope) juga pada sepktrum cahaya tampak. Jejak badai bintang ditandai dengan panah abu-abu. Dalam waktu pengamatan selama 80 hari berturut-turut, nampak terdeteksi minimal tiga peristiwa badai bintang. Kedua teleskop tersebut merupakan bagian dari kampanye pale red dot ESO untuk menemukan planet di bintang Proxima Centauri. Sumber: ESO/Anglada-Escude dkk, 2016.

Proxima Centauri dikenal sebagai bintang suar (flare star) atau bintang yang kerap menyemburkan badai bintang. Fakta ini diketahui pada 1951 TU oleh astronom Harlow Shapley setelah menganalisis pelat-pelat fotografis terkait bintang ini sejak 1915 TU. Ia mendapati bahwa bintang Proxima Centauri memiliki kecenderungan untuk bertambah terang hingga 8 % lebih terang dari semula, lantas kemudian meredup lagi. Peningkatan dan pengurangan kecerlangan ini berlangsung secara periodik dengan periode rata-rata 442 hari. Sumber peningkatan kecerlangan ini adalah badai bintang. Berbeda dengan badai Matahari, medan magnet Proxima Centauri yang jauh lebih kuat menyebabkan hampir seluruh fotosfera-nya menjadi area badai. Sehingga badai bintang Proxima Centauri kerap berukuran hingga sebesar bintangnya itu sendiri. Saat badai bintang terjadi, suhu bintang melonjak hingga 27 juta Kelvin, yang memungkinkan untuk memancarkan sinar-X. Ini membuat luminositas sinar-X Proxima Centauri setara dengan Matahari. Bahkan dalam puncak badai, luminositas sinar-X Proxima Centauri dapat mencaai 100 kali lebih besar ketimbang Matahari.

Planet

Planet Proxima Centauri b, atau sebut saja sebagai Proxima b, ditemukan dengan metode Doppler atau metode kecepatan radial. Ini adalah metode tak langsung dalam menemukan planet tata surya non Matahari dengan jalan mendeteksi pergeseran pada garis-garis spektrum emisi dari bintang induknya. Metode ini seperti halnya kita mendeteksi ada tidaknya mobil ambulans yang sedang menjauh atau mendekat  lewat keras lirihnya suara sirenenya. Hanya saja untuk kasus ini bukan suara yang menjadi fokus perhatian, melainkan spektrum emisi bintang. Meski, baik dalam kasus mobil ambulans maupun bintang, kuncinya terletak pada frekuensi. Yakni frekuensi suara (untuk mobil ambulans) dan frekuensi cahaya (untuk bintang).

Pada dasarnya setiap bintang bergerak relatif terhadap Bumi kita dalam kecepatan tertentu yang dinamakan kecepatan radial. Bilamana bintang tersebut memiliki planet, maka gangguan gravitasi planet itu akan menyebabkan perubahan periodik pada kecepatan radial bintang. Mari lihat   tata surya kita sebagai contoh. Meskipun Jupiter tetap setia mengedari Matahari dalam orbitnya, namun gangguan gravitasi Jupiter juga membuat kecepatan radial Matahari berubah secara periodik. Meski amplitudo perubahan itu sangat kecil, yakni hanya 12,4 meter/detik dengan periode 12 tahun (yang sama dengan periode revolusi Jupiter). Jika hal serupa diaplikasikan pada Bumi kita, yang massanya jauh lebih kecil ketimbang Jupiter, maka amplitudo perubahan kecepatan radial Matahari pun jauh lebih kecil lagi.  Yakni hanya 0,1 meter/detik dengan periode 1 tahun. Upaya mendeteksi perubahan kecepatan radial bintang dapat dilakukan melalui radas spektograf berakurasi sangat tinggi yang khusus dibuat untuk itu.

Gambar 4. Deteksi tak langsung eksistensi planet Proxima Centauri b yang mengorbit bintang Proxima Centauri, seperti terlihat pada perubahan kecepatan radial bintang tersebut berdasarkan hasil observasi dengan spektograf HAVES dan UVES. Nampak jelas pada kedua periodogram di atas, terdapat sinyal kuat dengan puncak pada periode 11,19 hari. Ini menjadi indikasi ada sebuah obyek yang mengelilingi Proxima Centauri dengan periode revolusi 11,19 hari Bumi. Sumber: ESOAnglada-Escude dkk, 2016.

Gambar 4. Deteksi tak langsung eksistensi planet Proxima Centauri b yang mengorbit bintang Proxima Centauri, seperti terlihat pada perubahan kecepatan radial bintang tersebut berdasarkan hasil observasi dengan spektograf HAVES dan UVES. Nampak jelas pada kedua periodogram di atas, terdapat sinyal kuat dengan puncak pada periode 11,19 hari. Ini menjadi indikasi ada sebuah obyek yang mengelilingi Proxima Centauri dengan periode revolusi 11,19 hari Bumi. Sumber: ESOAnglada-Escude dkk, 2016.

Radas HARPS memiliki kemampuan mendeteksi perubahan kecepatan radial bintang hingga 0,3 m/detik. Saat HARPS diarahkan ke bintang Proxima Centauri dalam rentang waktu observasi relatif lama, didapati adanya perubahan kecepatan radial dengan amplitudo sebesar 1,76 meter/detik dengan periode 11,19 hari. Perubahan yang sama dengan periode serupa juga dideteksi oleh radas UVES meski amplitudonya sedikit berbeda, yakni 1,69 meter/detik. Perubahan kecepatan radial pada bintang Proxima Centauri b menjadi indikasi bahwa bintang ini dikelilingi oleh setidaknya sebuah kandidat planet.

Analisis lebih lanjut memperlihatkan planet tersebut, yakni Proxima Centauri b, beredar pada jarak rata-rata sebesar 0,049 SA atau 7,33 juta kilometer dari bintang Proxima Centauri. Kelonjongan orbit (eksentrisitas)-nya diketahui lebih kecil dari 0,35. Apabila nilai kelonjongannya tepat 0,35 maka Proxima Centauri b beredar mengelilingi bintang induknya dalam sebentuk orbit lonjong yang memiliki periastron (titik terdekat ke bintang) sebesar 0,032 SA atau 4,79 juta kilometer dan apastron (titik terjauh ke bintang) sebesar 0,066 SA atau 9,87 juta kilometer. Periode revolusi Proxima Centauri b adalah 11,19 hari sehingga setahun di sana sama dengan 11,19 hari. Massanya, tepatnya massa minimumnya adalah 1,27 kali massa Bumi sehingga planet Proxima Centauri b mungkin merupakan planet terestrial (planet batuan). Sementara paparan sinar yang diterimanya adalah 65 % paparan sinar Matahari di Bumi, atau setara dengan 889 watt/meter2.

Apa yang menarik dari planet ini adalah suhu rata-rata parasnya dan lingkungan tempatnya berada. Jika dianggap tidak memiliki atmosfer, maka suhu paras rata-rata Proxima Centauri b adalah minus 39° Celcius (234 Kelvin). Sebaliknya jika planet  Proxima Centauri b mempunyai atmosfer maka suhu paras rata-ratanya menjadi lebih besar yakni mencapai 30° Celcius (303 Kelvin). Namun angka perkiraan ini relatif kasar karena hanya memperhitungkan jarak planet ke bintang induknya dan intensitas penyinaran. Dalam menggali persoalan ini lebih lanjut, Laboratoire de Météorologie Dynamique’s Planetary Global Climate Model melakukan simulasi dengan berbasis dua asumsi seiring kedekatan jarak orbit Proxima Centauri b dengan bintang induknya. Asumsi pertama, planet Proxima Centauri b mengalami resonansi 3:2. Artinya tiap kali Proxima Centauri b tepat dua kali mengelilingi bintang induk, maka ia juga tepat tiga kali berotasi (berputar pada porosnya). Sehingga dalam asumsi ini periode rotasi Proxima Centauri b adalah 7,46 hari. Sementara asumsi kedua adalah planet Proxima Centauri b terikat dalam gaya tidal dengan bintang induknya, atau mengalami rotasi tersinkron. Dalam kondisi ini maka periode rotasi Proxima Centauri b akan tepat sama dengan periode revolusinya, yakni 11,19 hari. Sehingga hemisfer Proxima Centauri b yang menghadap ke arah bintang Proxima Centauri selalu sama.

Dalam asumsi pertama, maka distribusi suhu paras di Proxima Centauri b bervariasi mulai dari yang terdingin di kutub (minus 90° Celcius) hingga yang terhangat di sekitar ekuator (0° Celcius). Jika terdapat air di Proxima Centauri b, maka distribusi suhu seperti ini akan membentuk samudera yang merentang di antara garis lintang 30° LU hingga garis lintang 30° LS. Sebaliknya apabila bersandar pada asumsi kedua, maka suhu paras Proxima Centauri b bervariasi mulai dari yang terdingin pada kawasan dekat kutub (di sekitar garis lintang 60° LU dan 60° LS) pada sisi yang membelakangi bintang induknya (yakni minus 75° Celcius) hingga yang terhangat di sekitar ekuator pada sisi yang menghadap bintang induk (yakni 30° Celcius). Bila ada air, maka akan terbentuk samudera yang lebih luas karena merentang mulai dari garis lintang 70° LU hingga garis lintang 70° LS.

Gambar 5. Prakiraan distribusi suhu paras rata-rata planet Proxima Centauri b berdasarkan asumsi mengalami resonansi 3:2 (kiri) dan rotasi tersinkron (kanan). Berdasarkan simulasi numerik yang dikerjakan Laboratoire de Météorologie Dynamique's Planetary Global Climate Model. Sumber: ESO, 2016.

Gambar 5. Prakiraan distribusi suhu paras rata-rata planet Proxima Centauri b berdasarkan asumsi mengalami resonansi 3:2 (kiri) dan rotasi tersinkron (kanan). Berdasarkan simulasi numerik yang dikerjakan Laboratoire de Météorologie Dynamique’s Planetary Global Climate Model. Sumber: ESO, 2016.

Kemungkinan keberadaan air dalam bentuk cair menjadi bagian paling menarik dari kisah penemuan planet Proxima Centauri b ini. Sebab dengan orbitnya, maka praktis planet tersebut terletak dalam zona Goldilock atau zona kedapathunian, yakni sebuah kawasan sejarak antara 0,0423 SA (6,33 juta kilometer) hingga 0,0816 SA (12,21 juta kilometer) dari bintang Proxima Centauri. Di dalam zona Goldilocks, bilamana terdapat air maka ia bisa berbentuk zat cair. Air dalam bentuk cair menjadi salah satu faktor yang mendukung kehidupan, baik dengan makhluk hidup yang memanen energi dari sinar bintang induknya maupun dengan makhluk hidup yang ditenagai pemanasan internal planet tersebut. Apabila air tersedia dalam jumlah besar, maka siklus air mungkin bisa berjalan dan turut membentuk lansekap berbatu planet tersebut.

Beberapa Catatan

Baiklah. Jadi apabila kita berkunjung ke planet Proxima Centauri b, entah bagaimanapun caranya, kemungkinan besar kita akan berjumpa dengan lansekap bebatuan padat layaknya Bumi dan juga samudera yang luas. Planetnya memang ganjil, karena setahun disana setara 11,19 hari Bumi sementara satu harinya mungkin setara dengan dua pertiga tahunnya atau malah setahunnya. Pertanyaan terpentingnya, adakah kehidupan disana? Atau bisakah planet Proxima Centauri b ini dihuni oleh kehidupan seperti Bumi?

Jawaban dari pertanyaan itu membuat para astronom terpolarisasi ke dalam dua kutub pendapat yang berbeda. Kutub pendapat pertama mengatakan tidak mungkin, baik untuk dihuni maupun menyemaikan kehidupan. Ada empat alasannya, yakni Proxima Centauri b mungkin mengalami rotasi tersinkron, bintang Proxima Centauri memiliki medan magnet yang sangat kuat (600 kali lipat medan magnet Matahari), bintang Proxima Centauri kerap menyemburkan badai bintang dan Proxima Centauri b mengalami paparan sinar-X dan sinar ultraungu yang sangat tinggi (paparan sinar-X-nya mungkin 400 kali lebih kuat dibanding Bumi). Dengan rotasi tersinkron, maka hemisfer Proxima Centauri b yang menghadap bintang induknya akan mengalami pemanasan berlebih. Sementara hemisfer yang membelakanginya menggigil kedinginan dalam beku. Dan dalam kondisi rotasi tersinkron pula, atmosfer Proxima Centauri b (bilamana ada) akan terkikis habis oleh hempasan badai bintang dan kuatnya medan magnet Proxima Centauri. Dan akhirnya, dengan paparan sinar-X dan sinar ultraungu yang sangat kuat, yang juga mampu menggerus dan mengikis atmosfer Proxima Centauri b hingga habis. Singkatnya, bagi kutub pendapat pertama ini planet Proxima Centauri b adalah planet yang berbahaya.

Sebaliknya kutub pendapat kedua mengatakan berbeda. Jadi mungkin saja Proxima Centauri b bisa dihuni dan menyemai benih kehidupan. Alasannya juga empat. Meski rotasinya tersinkron, planet Proxima Centauri b dapat memiliki keseimbangan suhu paras rata-rata antara hemisfer yang menghadap bintang dan yang membelakanginya bilamana tersedia atmosfer stabil yang mampu mendistribusikan panas lewat sirkulasi atmosfer global. Planet ini memang berhadapan dengan medan magnet bintang dan badai bintang yang kuat. Namun beberapa penelitian memperlihatkan bahwa jika Proxima Centauri b memiliki medan magnet mencukupi (layaknya medan magnet Bumi), maka ia akan mampu mempertahankan atmosfernya dari gempuran medan magnet dan badai bintang. Jumlah materi atmosfer yang terkikis akan cukup kecil. Jadi ia bisa menghindari nasib malang seperti halnya yang dialami Mars. Penelitian serupa juga mengungkap bahwa medan magnet  Proxima Centauri b juga bisa membuatnya mempertahankan atmosfernya dari gempuran sinar-X dan sinar ultraungu. Singkatnya, bagi kutub ini planet Proxima Centauri b memang tinggal di lingkungan berbahaya. Namun ia bisa bertahan andaikata memang memiliki medan magnet mencukupi.

Yang jelas kedua kutub pendapat tersebut menyepakati bahwa planet Proxima Centauri b ini berada di lingkungan yang hangat, yang mampu mempertahankan air dalam bentuk cair. Butuh observasi lebih lanjut untuk memastikan apakah planet ini memang demikian. Observasi, terutama oleh tim peneliti lain yang independen, sekaligus akan mengonfirmasi apakah sesungguhnya memang ada planet yang dimaksud di bintang Proxima Centauri. Sebab pada 2012 TU silam kita pernah mengalami kejadian tak mengenakkan terkait sistem bintang alpha Centauri. Saat itu tim astronom Eropa, juga bersenjatakan radas HARPS, mengumumkan telah mengidentifikasi adanya planet terestrial yang mengorbit bintang alpha Centauri B. Namun tiga tahun kemudian tim peneliti lain yang berbasis data HARPS yang sama menyimpulkan planet tersebut tidak ada. Apa yang semula diduga sebagai planet di bintang alpha Centauri B ternyata hanya sekedar cacat perhitungan matematis.

Observasi lebih lanjut juga akan mampu menentukan massa Proxima Centauri b dengan lebih baik. Saat ini informasi yang kita ketahui hanyalah massa minimumnya. Bergantung kepada sudut inklinasinya, maka massa Proxima Centauri b mungkin bisa bervariasi mulai dari sekecil 2,6 kali lipat massa Bumi hingga sebesar 70 kali lipat massa Bumi. Jika massanya terlalu besar, maka ia bukanlah planet terestrial.

Referensi :

Anglada-Escude dkk. 2016. A Terrestrial Planet Candidate in a Temperate Orbit around Proxima Centauri. Nature, vol. 536 no. 7617 (25 August 2016), pp 437–440.

‘Mercon Renteng’, Pelajaran dari Gempa Amatrice (Italia) 2016

Dalam 48 jam pasca gempa kuat melanda Pegunungan Apennina di tengah-tengah Italia, sudah 250 jasad ditemukan dan diangkat dari timbunan reruntuhan bangunan. Sebanyak 365 orang lainnya ditemukan luka-luka dalam beragam tingkatan. Namun puluhan orang masih dinyatakan hilang. Sebagian dari mereka yang hilang adalah penduduk kota-kecil Amatrice (ketinggian 955 meter dpl/dari paras laut rata-rata dan populasi 3.000 jiwa) yang  berdekatan dengan episentrum gempa. Amatrice mengalami dampak terparah, separuh wilayahnya lenyap dari peta, berganti dengan timbunan puing-puing bangunan yang memerangkap banyak orang didalamnya. Kota-kecil Accumoli (ketinggian 855 meter dpl, populasi 667 jiwa) dan Arquata del Tronto (ketinggian 777 meter dpl, populasi 1.302 jiwa) juga mengalami kerusakan yang tak kalah parahnya.  Di tengah kisah sedih ini, narasi keajaiban pun bersembulan. Misalnya tentang bocah perempuan yang ditemukan selamat meski tertimbun reruntuhan bangunan Amatrice selama berjam-jam.

Gambar 1. Bagaimana Gempa Amatrice 2016 terekam sebagai usikan pada frekuensi arus elektron dalam cincin sinkrotron (jari-jari 844 meter) di ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), Grenoble (Perancis). Usikan pertama merupakan gempa utama (magnitudo 6,2). Sementara usikan kedua berasal dari gempa susulan (magnitudo 5,5) hampir sejam pasca gempa utama. Usikan terjadi akibat perubahan-kecil-sementara bentuk cincin sinkrotron seiring melintasnya gelombang gempa, dimana variasi 1 Hz setara dengan perubahan sebesar 2 mikrometer. Sumber: ESRF, 2016.

Gambar 1. Bagaimana Gempa Amatrice 2016 terekam sebagai usikan pada frekuensi arus elektron dalam cincin sinkrotron (jari-jari 844 meter) di ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), Grenoble (Perancis). Usikan pertama merupakan gempa utama (magnitudo 6,2). Sementara usikan kedua berasal dari gempa susulan (magnitudo 5,5) hampir sejam pasca gempa utama. Usikan terjadi akibat perubahan-kecil-sementara bentuk cincin sinkrotron seiring melintasnya gelombang gempa, dimana variasi 1 Hz setara dengan perubahan sebesar 2 mikrometer. Sumber: ESRF, 2016.

Korban jiwa dan kerusakan ini nampak bersesuaian dengan estimasi cepat PAGER (Prompt Assessment   of Global Earthquakes for Response) yang disajikan otoritas kegempaan Amerika Serikat, yakni USGS (United States Geological Survey). PAGER mengestimasi bahwa jumlah korban tewas akibat Gempa Amatrice 2016 ini, begitu untuk mudahnya kita sebut, akan mencapai angka antara 100 hingga 1.000 jiwa, dengan probabilitas 64 %. Sementara kerugian material diperkirakan akan mencapai angka antara US $ 1 milyar hingga US $ 10 milyar (atau antara Rp 13 trilyun hingga Rp 130 trilyun, dalam kurs US $ 1 = Rp 13.000), dengan probabilitas 35 %. Meski demikian masih terlalu dini untuk menyimpulkan seberapa menghancurkan dan merusak Gempa Amatrice 2016 ini.

Regangan Italia

Gempa Amatrice 2016 meletup pada Rabu pagi 24 Agustus 2016 Tarikh Umum (TU) pukul 08:37 WIB, atau dinihari (pukul 01:37) di Italia. Gempa terjadi kala orang-orang masih terlelap. USGS melansir gempa ini memiliki magnitudo momen 6,2 (deviasi standar 0,016) dengan sumber sangat dangkal, yakni hanya sedalam 10 km dpl. Episentrum gempa terletak di kawasan Italia bagian tengah, tepatnya di satu titik dalam Pegunungan Apennina sejarak sekitar 100 km timur laut kota Roma.  Penyebab gempa adalah mekanisme pematahan turun (normal faulting), jenis pematahan kerak bumi yang menghasilkan lembah (graben) nan khas. Berdasarkan distribusi episentrum dari lebih 200 gempa susulan dalam 24 jam pasca gempa utama dan pencitraan interfrerometri dari radas (instrumen) PALSAR pada satelit ALOS-2 milik JAXA (Jepang), sumber Gempa Amatrice 2016 adalah segmen sepanjang 20 km dengan lebar10 km. Segmen tersebut berorientasi utara-barat laut ke selatan-tenggara.

amatrice-gb2_insar

Gambar 2. Atas: sumber Gempa Amatrice 2016 berdasarkan pencitraan interferometri SAR (synthetic apperture radar) diferensial melalui satelit ALOS-2 milik JAXA (Jepang). Interferometri didasarkan pada dua citra, masing-masing diambil pada 9 September 2015 TU dan 24 Agustus 2016 TU. Sumber gempa nampak sebagai segmen seluas 20 x 10 kilometer persegi yang mengalami subsidens dengan tingkat belum diketahui. Bawah: salah satu sudut dari sesar Monte Vettore, yang menjadi bagian dari Sumber Gempa Amatrice 2016. Nampak pergeseran akibat gempa 2016 (2016 rupture) dengan lembah sesar (graben) di sisi bawah. Sementara di latarbelakang terdapat cermin sesar (slickenslide), salah satu gejala khas pematahan. Sumber: JAXA, 2016 & Univ Chiety Pescara,2016.

Gambar 2. Atas: sumber Gempa Amatrice 2016 berdasarkan pencitraan interferometri SAR (synthetic apperture radar) diferensial melalui satelit ALOS-2 milik JAXA (Jepang). Interferometri didasarkan pada dua citra, masing-masing diambil pada 9 September 2015 TU dan 24 Agustus 2016 TU. Sumber gempa nampak sebagai segmen seluas 20 x 10 kilometer persegi yang mengalami subsidens dengan tingkat belum diketahui. Bawah: salah satu sudut dari sesar Monte Vettore, yang menjadi bagian dari Sumber Gempa Amatrice 2016. Nampak pergeseran akibat gempa 2016 (2016 rupture) dengan lembah sesar (graben) di sisi bawah. Sementara di latarbelakang terdapat cermin sesar (slickenslide), salah satu gejala khas pematahan. Sumber: JAXA, 2016 & Univ Chiety Pescara,2016.

Seluruh Italia dapat dikatakan merasakan getaran akibat gempa kuat ini. Getaran maksimum terjadi di episentrum yang mencapai intensitas 9 MMI (Modifed Mercalli Intensity), jenis getaran yang sanggup menghancurkan dan meruntuhkan sebagian besar bangunan serta menggeser kedudukan pondasinya. Kota-kota terdekat dengan episentrum menerima getaran dengan intensitas 8 MMI, yang dampaknya sanggup meruntuhkan bangunan pada umumnya kecuali yang didesain tahan gempa. Kota Roma menerima getaran 4 MMI, jenis getaran ringan yang mampu membangunkan orang-orang yang sedang tidur.

USGS PAGER mengestimasi ada 13.000 jiwa yang tinggal di kawasan yang mengalami getaran 8 MMI, sementara 234.000 jiwa lainnya berdiam di kawasan yang bergetar dengan intensitas 7 MMI. Secara akumulatif, populasi yang mengalami getaran 4 MMI atau lebih diprakirakan mencapai 23,6 juta jiwa.  Dengan adanya orang-orang yang tinggal di kawasan yang tergetarkan 8 MMI, jelas secara umum terlihat bahwa Gempa Amatrice 2016 berpotensi merenggut korban jiwa. Dan itulah yang terjadi.

Di tengah semua kepiluan yang diakibatkannya, bagaimana Gempa Amatrice 2016 dapat terjadi sebenarnya relatif mudah dijelaskan. Peristiwa ini tak bisa dilepaskan dari sejarah geologi Italia. Sebagian besar negeri itu terletak di Semenanjung Apennina, dengan Pegunungan Apennina membujur tepat di tengah-tengahnya. Semenanjung itu sendiri adalah sebuah daratan yang dijepit oleh dua aktivitas geologi berbeda. Di sisi timur terdapat perairan Laut Adriatik, tempat mikrolempeng Adriatik yang adalah pecahan dari lempeng Afrika  menyelusup ke bawah lempeng Eurasia dalam proses subduksi. Sementara di sisi barat terdapat perairan Laut Tirenea yang adalah cekungan busur belakang (back-arc basin), suatu gejala khas dalam zona subduksi. Cekungan busur belakang merupakan kawasan yang berbatasan dengan tepi kontinen dan  mengalami peregangan akibat aktivitas subduksi.

Gambar 3. Peta kota Amatrice dan kerusakan yang dalaminya akibat Gempa Amatrice 2016, berdasarkan nilai interferometri koheren antara sebelum dan sesudah gempa. Nampak sebagian kota telah hancur. Sumber: JAXA, 2016.

Gambar 3. Peta kota Amatrice dan kerusakan yang dalaminya akibat Gempa Amatrice 2016, berdasarkan nilai interferometri koheren antara sebelum dan sesudah gempa. Nampak sebagian kota telah hancur. Sumber: JAXA, 2016.

Aktivitas di Laut Tirenea lebih aktif ketimbang zona subduksi di sisi timurnya. Sebagai akibatnya  Semenanjung Apennina dipaksa mengambil sikap dalam menghadapi tarikan dari sisi barat (Laut Tirenea) dengan tarikan lain dari sisi timur (Laut Adriatik).  Semenanjung ini tak punya pilihan lain kecuali mengalami peregangan  (ekstensional), khususnya di sepanjang Pegunungan Apennina sebagai tulang punggungnya. Akibatnya terbentuklah sesar-sesar aktif disekujur Pegunungan Apennina yang  didominasi oleh jenis pensesaran turun (normal faulting). Ciri khasnya pensesaran turun adalah terbentuknya lembah-lembah lurus memanjang mengikuti alur sesar di dalam pegunungan ini. Sesar-sesar aktif inilah sumber sebagian besar gempa tektonik yang mendera Italia sejak masa Romawi kuno. Hanya tinggal menunggu waktu saja sebuah titik dalam sesar-sesar ini mengalami reaktivasi, untuk kemudian melepaskan energinya dalam bentuk gempa bumi tektonik

Gempa Amatrice 2016 juga mendemonstrasikan apa yang secara sederhana disebut sebagai ‘letupan mercon renteng.’ Bila anda  kerap bermain dengan petasan, anda tentu akan mengetahui bahwa saat banyak petasan kita renteng (rangkai jadi satu dengan satu sumbu), maka kala salah  satu petasan sudah meledak, berikutnya giliran petasan lain yang berurutan yang meledak. Hal serupa juga terjadi dalam gempa tektonik. Sebuah sistem sesar aktif nan panjang umumnya tidaklah tunggal, melainkan bersegmen-segmen. Tiap segmen memiliki panjang tertentu yang relatif berbeda dibanding segmen-segmen yang ada di sebelahnya. Jumlah keseluruhan segmen tersebut mencerminkan panjang sistem sesar aktif tersebut. Dengan segmentasi ini maka sebuah gempa tektonik umumnya meletup hanya dari satu segmen dalam sistem sesar aktif itu. Meski dapat pula terjadi gempa berasal dari dua atau tiga segmen yang bergerak (melenting) bersamaan, walaupun hal ini jarang terjadi.

Begitu sebuah segmen melepaskan energinya sebagai gempa, maka ia memberikan tekanan tambahan kepada segmen lain sebelah-menyebelahnya. Sehingga peluang segmen sebelah untuk melepaskan energinya menjadi lebih besar. Demikian berulang-ulang di sepanjang sistem sesar aktif tersebut. Segmentasi itu juga memungkinkan kita mengestimasi periode perulangan kejadian gempa disegmen tersebut, sepanjang faktor-faktor yang menentukan diketahui.

Gambar 4. Lokasi segmen sumber Gempa Amatrice 2016 yang dijepit oleh segmen sumber Gempa Umbria-Marche 1997 di sebelah utaranya dan segmen sumber Gempa L'Aquila 2009 di sebelah selatannya. Diplot berdasarkan koordinat episentrum gempa-gempa di kawasan ini sejak 1997 TU. Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 4. Lokasi segmen sumber Gempa Amatrice 2016 yang dijepit oleh segmen sumber Gempa Umbria-Marche 1997 di sebelah utaranya dan segmen sumber Gempa L’Aquila 2009 di sebelah selatannya. Diplot berdasarkan koordinat episentrum gempa-gempa di kawasan ini sejak 1997 TU. Sumber: Sudibyo, 2016.

Hal itu pun berlaku pada sistem sesar aktif di Pegunungan Apennina. Ia pun bersegmen-segmen. Dalam sejarahnya tiap segmen memiliki kemampuan untuk melepaskan gempa dengan magnitudo maksimum 6. Khusus di bagian tengah Apennina, sedikitnya teridentifikasi tiga segmen yang saling berurutan. Gempa Amatrice 2016 terjadi pada segmen sepanjang 25-30 km, berdasar analisis seismologi. Analisis yang sama juga memprakirakan dalam segmen tersebut  terjadi lentingan (slip) sejauh rata-rata 100 cm dari semula. Sehingga terbentuk graben baru dengan kedalaman maksimum sekitar 100 cm, meski graben ini belum tentu akan nampak di paras Bumi.

Menariknya, tepat di sisi utara segmen sumber Gempa Amatrice 2016 ini terdapat segmen lain yang sudah melepaskan energinya di masa silam. Yakni dalam peristiwa Gempa Umbria-Marche 1997. Gempa dangkal dengan magnitudo 6,1 itu  merenggut  11 jiwa dan melukai 100 orang. Sebaliknya  tepat di sisi selatan sumber Gempa Amatrice 2016 terdapat segmen lainyang juga telah melepaskan energinya. Inilah  sumber Gempa L’Aquila 2009. Dengan  magnitudo 6,3 gempa L’Aquila yang merupakan gempa dangkal membunuh 308 orang, melukai lebih dari 1.500 orang dan 65.000 orang lebih kehilangan tempat tinggal. Gempa kuat ini merupakan kejadian gempa yang berulang setiap rata-rata tiga abad sekali, terhitung sejak abad ke-15 TU. Gempa L’Aquila 2009 juga mencatatkan sejarah baru dalam ilmu kegempaan, karena inilah untuk pertama kalinya ilmuwan kegempaan dituntut ke pengadilan akibat kegagalannya memprediksi gempa kuat ini. Jadi sumber Gempa Amatrice 2016 dijepit oleh dua segmen sumber gempa yang telah melepaskan energinya lebih dahulu.

Pelajaran bagi Indonesia

Jadi dalam perspektif ‘mercon renteng’ ini, peristiwa  Gempa Amatrice 2016 adalah bencana alam yang tak terelakkan. Walaupun  kapangempa tersebut akan terjadi, khususnya selepas peristiwa  gempa 1997dan 2009, adalah diluar jangkauan ilmu kegempaan saat ini. Kita hanya tahu bahwa di tengah-tengah Pegunungan Apennina ada segmen yang terjepit oleh dua segmen yang sama-sama telah melepaskan energinya. Sehingga ia memiliki potensi cukup tinggi untuk melepaskan peristiwa gempa berikutnya. Namun kita sungguh belum bisa mengetahui kapan persisnya gempa tersebut benar-benar meletup dari segmen itu.

Pelajaran apa yang bisa diambil dari Gempa Amatrice 2016 untuk Indonesia?

Salah satunya adalah persoalan ‘mercon renteng’ ini. Beberapa sumber gempa tektonik potensial di Indonesia memiliki kecenderungan serupa. Khususnya pada sistem sesar aktif yang cukup panjang. Misalnya sepanjang zona subduksi Sumatra dan zona subduksi Jawa. Juga sepanjang sesar besar Sumatra dan sesar besar Mentawai. Juga di sepanjang sesar busur belakang Flores dan Wetar.

Gambar 5. Segmentasi sumber gempa di sepanjang subduksi Sumatra seperti terlihat jelas dari peta plotting episentrum gempa sebelum 26 Desember 2004 TU. Nampak teridentifikasi sejumlah segmen utama: Aceh (bersama Andaman dan Nicobar), Simeulue dan Nias serta Mentawai. Pasca pelepasan energi dahsyat dari segmen Aceh-Andaman-Nicobar di akhir 2004 TU, tekanan hebat ke arah selatan memaksa segmen Simeulue-Nias melepaskan energinya tiga bulan kemudian sembari menyalurkan tekanannya terus ke selatan. Inilah ‘mercon renteng’ di Indonesia. Sumber: Natawidjaja, 2007 dengan teks oleh Sudibyo, 2014.

Zona subduksi Sumatra telah terbukti menyerupai untaian ‘mercon renteng’ ini. Tatkala gempa akbar Sumatra-Andaman 26 Desember 2004 (magnitudo 9,1) meletup, tiga segmen sekaligus melepaskan energinya dalam zona subduksi sepanjang 1.200 km. Akibatnya tekanan hebat pun bergeser ke selatan. Ini terbukti dalam tiga bulan kemudian tatkala gempa akbar Simeulue-Nias 27 Maret 2005 (magnitudo 8,7) melanda.  Segmen subduksi Simeulue-Nias ini terakhir mengalami gempa akbar pada 1861 TU. Dengan rata-rata perulangan kejadian gempa adalah 200 tahun, maka gempa akbar berikutnya seharusnya baru akan terjadi di sekitar 2060 TU. Namun tekanan hebat dari segmen-segmen di utaranya membuat segmen ini pun melepaskan energi lebih cepat. Pasca 2005 TU, teror seismik terus berlanjut ke selatan seiring tambahan tekanan disana. Meletuplah Gempa Bengkulu 12 September 2007 (magnitudo 8,4 dan 7,9). Kini diperkirakan masih tersisa satu segmen dengan timbunan energi besar dan tekanan luar biasa, yakni segmen Mentawai.

Teori ‘mercon renteng’ berlaku pula untuk sistem sesar besar Sumatra. Sistem sesar aktif sepanjang 1.900 km ini terbagi ke dalam 19 segmen berbeda. Setiap segmen memiliki panjang yang tak sama, bervariasi antara yang terpendek 60 km hingga yang terpanjang 200 km. Dengan panjang lebih besar ketimbang segmen-segmen di Pegunungan Apennina, setiap segmen dalam sistem sesar besar Sumatra berkemampuan membangkitkan gempa tektonik dengan magnitudo antara 6 hingga 7,5. Periode perulangan kejadian gempanya pun lebih cepat, yakni rata-rata seabad. Inilah yang membuat kawasan ini mendapat perhatian lebih. Di sisi yang sama, kewaspadaan juga harus terus menerus ditingkatkan mengingat kita memiliki mimpi terburuk gempa bumi bagi kawasan yang pernah terjadi dalam gempa dan tsunami dahsyat Aceh.

Referensi:

USGS. 2016. M6.2 – 10 km SE of Norcia, Italy. USGS Earthquake Hazards Program.

JAXA. 2016. ALOS-2/PALSAR-2 Observation Results on M 6.2 Earthquake in Central Italy.

Koch, Jean Marc. 2016. European Synchrotron Radiation Facility.