Mengenal Vulkanisme Dingin dan Gunung Berapi (Dingin)-nya

Sebuah peristiwa erupsi vulkanik dingin kembali terdeteksi di lingkungan tata surya kita. Kejadian tersebut terjadi di benda langit mini nan eksotik: komet. Yakni pada komet Pons–Brooks, komet yang datang mengunjungi tata surya bagian dalam secara rutin setiap 70 tahun sekali. Volume magma beku yang dilepaskan dalam erupsi vulkanik dingin ini mencapai sekitar 10 juta meter kubik, atau setara dengan volume tiap episode letusan Gunung Merapi di Indonesia pada umumnya (kecuali Letusan Merapi 2010).

^{Gambar 1. Erupsi berkelanjutan dari titik-titik letusan pada kutub selatan Enceladus (satelit Saturnus), diabadikan wantariksa Cassini pada 2009 TU. Erupsi ini merupakan contoh aktivitas vulkanisme dingin. Sumber: NASA, 2009.}

Vulkanisme. Dikenal juga dengan nama kegunungapian (kegunungberapian). Vulkanisme adalah peristiwa alamiah dalam rupa ekstrusi (keluarnya) fluida magma dari kedalaman menuju paras (permukaan) padat suatu benda langit. Lewat dorongan gas, fluida magma menyeruak keluar melalui saluran alamiah (vent) yang tercipta lewat mekanisme proses lain. Saluran alamiah itu umumnya berupa zona lemah pada kerak benda langit di bagian tersebut. Di Bumi kita, saluran alamiah itu berupa zona retakan atau patahan (sesar) yang dibentuk peristiwa tektonik.

Vulkanisme Panas

Publik umumnya lebih mengenal vulkanisme sebagai “vulkanisme panas,” dimana fluida magma yang terlibat merupakan batuan cair kental bersuhu sangat tinggi (hingga 1.300º Celcius). Magma dalam vulkanisme panas secara umum terbagi atas magma asam dan magma basaltik (basa). Magma asam mendapatkan namanya karena mengandung banyak silika (SiO₂), oksida asam silikat. Magma asam bersifat lebih kental. Sebaliknya magma basaltik lebih encer, sama encernya dengan kecap. Magma basaltik mendapatkan namanya karena banyak mengandung besi, oksida basa.

Saat keluar dari lubang letusan pada paras padat suatu benda langit, maka magma bertransformasi menjadi aneka ragam material vulkanik. Magma basaltik umumnya menjadi lava encer dalam erupsi efusif (leleran). Sedangkan magma asam menyembur sebagai lava kental dan piroklastika dalam erupsi eksplosif (ledakan). Bergantung kepada sifat asam/basa magma dan gravitasi benda langit tersebut, maka lava yang keluar dari lubang letusan akan menumpuk disekelilingnya dan membentuk kubah. Inilah gunung berapi sebagaimana yang kita kenal.

^{Gambar 2. Letusan besar Gunung Sangeang Api (Indonesia) pada 30 Mei 2014 TU yang memuntahkan sedikitnya 100 ribu meter³ magma panas. Salah satu contoh aktivitas vulkanisme panas. Sumber : Effendi, 2014 dalam MailOnline, 2014.}

Vulkanisme panas yang aktif pada masa kini dijumpai di Bumi dan Io (salah satu satelit Jupiter). Di Bumi, ada puluhan ribu gunung berapi dengan lebih dari 1.500 diantaranya adalah gunung berapi aktif. Dari jumlah tersebut, ada 50 hingga 70 gunung berapi aktif yang meletus dalam setiap tahunnya. Di Io, benda langit yang ukurannya setara Bulan, juga telah ditemukan ratusan gunung berapi. Dari eksplorasi wantariksa (wahana antariksa) Voyager, Galileo, Cassini, New Horizons dan Juno telah terdeteksi 150 gunung berapi aktif dari total sekitar 400 gunung berapi.

Vulkanisme panas di Bumi mendapatkan panasnya dari panas pemanasan radioaktif (sebanyak 90 %) dan sisanya panas primordial sisa dari proses pembentukan tata surya (sebanyak 10 %). Sedangkan vulkanisme panas di Io ditenagai dari gaya tidal (gaya pasang surut gravitasi) akibat resonansi orbital Io terhadap Europa dan Ganymede saat bersama-sama mengedari Jupiter. Moda resonansi tersebut adalah moda Laplace. Gaya tidal di Io memproduksi panas internal sebanyak 60 hingga 160 TeraWatt. Lebih besar ketimbang panas internal Bumi yang besarnya 43 hingga 49 TeraWatt. Maka meskipun dimensinya lebih kecil, Io lebih aktif ketimbang Bumi secara vulkanik.

^{Gambar 3. Letusan besar Gunung Tvashtar Patera di Io (satelit Jupiter), diabadikan wantariksa New Horizon per 2007 TU saat melintas-dekat Jupiter menuju planet-kerdil Pluto. Sumber: NASA, 2007.}

Jejak–jejak vulkanisme panas masa silam juga dijumpai di Venus, Bulan dan Mars. Ekplorasi wantariksa Magellan memperlihatkan sekitar 80.000 gunung berapi di Venus. Sejauh ini hanya satu yang diduga aktif: Gunung Maat Mons (tinggi 5.000 meter). Perbandingan citra radar Februari 1991 TU dan Oktober 1991 TU menunjukkan adanya perubahan signifikan pada kawah Maat Mons. Dimana luasan kawah bertambah hampir dua kali lipat dari semula 2,2 km² menjadi 4 km². Pertambahan ini diinterpretasikan disebabkan oleh peristiwa erupsi. Demikian halnya di Mars. Rekaman–rekaman seismik yang diterima wantariksa pendarat InSight memastikan lembah retakan Cerberus Fossae adalah aktif. Di kawasan ini terdapat jejak erupsi dari masa sekitar 53.000 tahun silam, yang membentuk gundukan dengan volume hingga beberapa puluh juta meter kubik.

Vulkanisme Dingin

Sebaliknya vulkanisme dingin jarang dikenal khalayak, meski peristiwanya berlimpah pula dalam tata surya kita. Vulkanisme dingin juga menyemburkan magma, namun berupa ‘magma beku’ mirip es seperti di Bumi kita. Magma beku kemudian keluar sebagai butir–butir air, metana maupun amonia pada lingkungan yang bersuhu sangat dingin membekukan. Oleh paparan panas, pada kedalaman keak benda langit tersebut maka magma beku bersifat cair dalam reservoirnya. Sumber panas tersebut dapat berupa pemanasan Matahari pada lapisan teratas kerak (sehingga menciptakan efek rumah kaca pada padatan) maupun sumber panas internal lainnya. Kenaikan suhu lokal sebesar 4º Celcius saja sudah cukup untuk menciptakan magma beku yang cair.

Akan tetapi begitu keluar dari paras, magma spontan memadat dan membentuk krioklastik (analog piroklastika untuk suhu sangat dingin) dalam ukuran butiran hingga bongkahan. Semburan material vulkanisme dingin demikian bertenaga, serupa erupsi eksplosif tipe Vulkanian atau Plinian. Sehingga kolom erupsinya disemburkan hingga sangat tinggi. Dalam beberapa kejadian, materi vulkanik dinginnya bahkan terlepas dari tarikan gravitasi benda langitnya untuk kemudian melayang–layang di ruang antarplanet.

^{Gambar 4. Perbandingan ketampakan kawah di Gunung Maat Mons, Venus, antara Februari 1991 TU (kiri) & delapan bulan kemudian. Diabadikan wantariksa Magellan. Nampak perubahan luasan, yang diinterpretasikan sebagai produk aktivitas vulkanik terkini di Venus. Sumber: Herrick & Hensley, 2023.}

Vulkanisme dingin pertama kali terdeteksi di Triton (salah satu satelit Neptunus) saat wantariksa Voyager 2 melintas dekat pada 1989 TU silam. Saat itu Voyager 2 mendeteksi beberapa lubang letusan yang aktif, dengan ketinggian kolom letusan hingga 8.000 meter dari paras. Erupsi–erupsi vulkanik dingin tersebut diperhitungkan memuntahkan tak kurang dari 100 juta meter kubik magma dingin dalam kurun setahun. Sumber panas yang menggerakkannya adalah, salah satunya, pemanasan Matahari. Hal tersebut terlihat dari keberadaan gunung-gunung berapi dingin Triton yang terbatasi di antara garis lintang 50º hingga 57º LS, kawasan dimana Matahari terletak di titik zenith dalam gerak semu harian Triton. Namun erupsi berskala besar diperkirakan tak cukup hanya ditenagai panas Matahari dan membutuhkan sumber panas internal.

Vulkanisme dingin kemudian juga dijumpai di Enceladus (salah satu satelit Saturnus) lewat pantauan wantariksa Cassini sepanjang 2004–2017. Di sini Cassini menyaksikan dan ‘mencicipi’ langsung material vulkanik dingin yang disemburkan dari lubang-lubang letusan area kutub selatan. Pengamatan Cassini menyimpulkan material vulkanik dingin yang disemburkan didominasi es, dengan ekstrusi magma sebanyak 250 kilogram air/detik. Semburan-semburan itu demikian bertenaga, melesat secepat 2.200 km/jam hingga ketinggian ratusan kilometer. Butir-butir es produk erupsi vulkanik dingin berkelanjutan di kutub selatan Enceladus ini menjadi komponen utama penyusun cincin E Saturnus. Cincin terluar kedua sekaligus cincin terbesar, karena merentang selebar 1,037 juta kilometer (dari orbit Mimas hingga orbit Titan).

^{Gambar 5. Rekonstruksi ketebalan endapan vulkanik di sekeliling lubang letusan Cerberus Fossae, Mars. Produk letusan freatik atau freatomagmatik di Mars pada masa antara 53.000 hingga 210.000 tahun silam. Letusan yang memuntahkan sekitar 10 juta meter³ magma, setara tipikal Letusan Merapi di Indonesia. Sumber : Horvath dkk, 2023.}

Magma dingin di Enceladus berasal dari samudera bawah paras, yang juga menyusun lapisan selubung Enceladus. Samudera ini berkedudukan di bawah kerak setebal 30 hingga 40 km, kecuali di kawasan kutub selatan dimana ketebalan keraknya paling tipis (diperkirakan hanya 10 km). Dari semburan di kutub selatan, diketahui air samudera ini mengandung ion Natrium, Klorida dan Karbonat dengan sifat basa yang cukup kuat (pH diperkirakan 11 hingga 12). Sumber panas yang menjaga samudera ini tetap cair, sekaligus mendorong aktivitas vulkanisme dingin Enceladus, diduga merupakan kombinasi daya tidal, pemanasan radioaktif dan reaksi-reaksi kimia. Sumber-sumber panas tersebut membangkitkan panas internal sebanyak hingga 4,7 Gigawatt.

Vulkanisme Komet

Meski berkesan menakjubkan, namun vulkanisme dingin pada benda-benda langit seperti Triton dan Enceladus (di kemudian hari jejak-jejak vulkanisme dingin juga ditemukan di Charon dan Ceres) masih terasa masuk akal. Vulkanisme dingin disana terjadi akibat adanya sumber panas, baik internal maupun eksternal, yang memanaskan bagian tertentu atau segenap lapisan bawah-paras. Namun vulkanisme dingin pada komet, jauh terasa lebih menakjubkan lagi. Karena berbeda dengan planet dan satelit, komet adalah benda langit anggota tata surya yang sangat kecil. Dimensinya hanya beberapa kilometer hingga puluhan kilometer saja. Komet terbesar, yakni komet Bernardinelli-Bernstein (C/2014 UN271) memiliki dimensi 117 km berdasarkan pengukuran teleskop landas antariksa Hubble.

^{Gambar 6. Tiga dari ratusan titik letusan aktif di dekat kutub selatan Triton, Neptunus. Diabadikan wantariksa Voyager 2 pada 1989 TU. Diperhitungkan tiap letusan ini memuntahkan akumulatif 100 juta meter³ magma dalam setahun. Sumber: NASA, 1989.}

Dalam dimensi demikian kecil, maka aktivitas vulkanisme dingin pada beberapa komet yang sudah teramati adalah kejutan besar. Secara alami, komet merupakan benda langit yang aktif karena dapat menyemburkan gas dan debu ke antariksa. Fenomena tersebut terutama teramati saat komet sudah menyeberangi garis es dalam perjalanannya mendekati Matahari menuju titik perihelionnya. Garis es merupakan tapalbatas sejauh minimal 3,1 SA (satuan astronomi) atau 464 juta kilometer dari Matahari, yang menjadi batas dimana suhu lingkungan cukup hangat untuk melelehkan es dan bekuan senyawa-senyawa volatil lainnya menjadi fasa cair.

Manakala komet sudah melintasi garis es, gas-gas hasil penguapan air dan senyawa volatil lainnya mulai terbentuk. Selanjutnya mendorong debu di paras intikomet ke antariksa. Dibantu angin Matahari, maka terbentuklah struktur kepala komet (coma) dan ekor komet yang mengesankan. Pada titik ini komet akan terlihat lebih cemerlang. Produksi gas dan debu kian meningkat sebanding dengan kian dekatnya komet ke Matahari. Sehingga komet akan bertambah cemerlang. Puncak kecemerlangannya dicapai saat komet tiba di titik perihelionnya.

^{Gambar 7. Kurva kecemerlangan (ligthcurve) komet 12P/Pons-Brooks sedari April hingga September 2023 TU. Titik-titik hitam menandakan data-data pengamatan. Garis merah merupakan modelling. Nampak jelas terjadinya lonjakan kecemerlangan (outburst) yang menandakan terjadinya letusan vulkanik dingin berskala besar di komet itu. Sumber: Yoshida, 2023.}

Vulkanisme dingin pada komet menampakkan diri sebagai lonjakan kecemerlangan (outburst), dimana komet mendadak bertambah cemerlang ratusan hingga jutaan kali lipat dibanding semula. Pada masa kini pengamatan sistematis, terutama oleh para astronom amatir di berbagai penjuru, telah memungkinkan peristiwa vulkanisme dingin pada komet terdeteksi dengan lebih baik.

Salah satunya yang terdeteksi pada komet 12P/Pons-Brooks. Komet 12P/Pons–Brooks adalah komet periodik yang mengelilingi Matahari secara teratur dalam orbit khasnya pada periode revolusi (periode orbital) 71 tahun. Layaknya komet-komet periodik pada umumnya, orbit komet Pons–Brooks sangat lonjong, mulai dari kawasan orbit Venus untuk perihelionnya hingga ke kawasan lebih jauh dari orbit Neptunus untuk aphelionnya. Komet Pons-Brooks merupakan bagian keluarga komet tipe Halley, yakni kelompok komet yang dinamika orbitnya dikendalikan gravitasi Jupiter dan Saturnus. Meski penyelidikan menunjukkan gangguan dua planet raksasa tersebut tidaklah signifikan untuk mengubah gradual orbit komet Pons–Brooks khususnya semenjak 1740 TU hingga kelak 2167 TU (Carusi dkk, 1987).

Pada 21 Juli 2023 TU lalu komet Pons–Brooks terdeteksi mendadak cemerlang. Hanya dalam sehari komet 100 kali lebih cemerlang dibanding semula. Untuk selanjutnya perlahan–lahan meredup kembali. Pengamatan menunjukkan lonjakan kecemerlangan ini ditandai terbentuknya struktur tapal–kuda di bagian depan komet Pons–Brooks. Dari hari ke hari struktur tersebut berkembang meluas hingga pada puncaknya bergaris tengah sekitar 210.000 km.

^{Gambar 8. Evolusi perubahan wajah inti komet 12P/Pons-Brooks. Nampak materi mengembang di ‘muka’ inti komet, ketampakan dari berkembangnya material erupsi vulkanik dingin dalam skala besar. Diabadikan astronom Shinichi Watanabe (Jepang) selama 8 hari berturut-turut sejak 21 Juli 2023 TU. Sumber: Watanabe, 2023.}

Peristiwa ini terjadi manakala komet Pons-Brooks masih berjarak 3,9 SA dari Matahari. Sehingga diinterpretasikan sebagai sebuah peristiwa erupsi vulkanik dingin. Berdasarkan pemodelan Carie Holt, massa material vulkanik dalam rupa debu dan butir–butir es yang disemburkan erupsi vulkanik dingin ini sekitar 10 juta ton. Jika dianggap massa jenisnya adalah setara air (1.000 kilogram per meter kubik), maka volume erupsinya sekitar 10 juta meter kubik. Sehingga volume erupsi dingin komet Pons-Brooks setara volume erupsi tipikal Gunung Merapi di Indonesia pada umumnya (kecuali Letusan Merapi 2010).

Untuk ukuran Bumi, letusan tipikal Merapi tidak signifikan karena massanya sangat sangat kecil apabila dibandingkan dengan keseluruhan Bumi. Namun untuk benda langit sekecil komet, dimana diameter inti komet Pons–Brooks hanya sekitar 30 km, maka volume erupsi vulkanik dingin tersebut cukup besar, setara sepersejuta massa komet.

Erupsi vulkanik dingin pada komet Pons–Brooks terkait dinamika bawah permukaan intikometnya. Karena belum menyeberangi garis es, intikomet Pons-Brooks seharusnya belum cukup hangat. Namun kombinasi ukurannya yang relatif besar bagi komet, periode rotasinya yang (mungkin) relatif lambat dan anomali komposisi pada bagian tertentu kerak intikomet memungkinkan terbentuknya titik panas (hotspot). Di area tersebut panas Matahari terakumulasi hingga sanggup membentuk cairan magma dingin dari bekuan disekelilingnya. Lambat laun tekanan magma dingin ini kian membesar. Saat tekanannya sudah melampaui ambang batas daya tahan kerak, maka saluran alamiah terbentuk. Magma dingin mengalir deras ke paras sembari menyeret partikel–partikel kerak komet yang dilintasinya.

Referensi:

Carusi, Kresak, Perozzi, Valsecchi. 1987. High-order Librations of Halley-type Comets. Astronomy and Astrophysics, vol. 187 (1987) hal. 899–905.

Vergano. 2023. ‘Millennium Falcon’ Comet Sprouts Icy Wings as It Loops around the Sun. Scientific American, a Division of Springer Nature America, Inc. Jul 26, 2023.

Horvath, et.al. 2023. Evidence for Geologically Recent Explosive Volcanism in Elysium Planitia, Mars. ArXiv:2011.05956 [astro-ph.EP].

Herrick & Hensley. 2023. Surface Changes Observed on a Venusian Volcano during the Magellan Mission. Science, vol. 379 no. 6638, 24 Maret 2023.

Kisah Sumur Berasap di Kebumen

Sebuah sumur tua yang sedang dikuras mendadak mengepulkan asap putih dari dasarnya pada Senin 25 November 2019 TU (Tarikh Umum) siang, mulai sekitar pukul 10:00 WIB. Sumur tua itu berada di dukuh Semaji, desa Brecong, kec. Buluspesantren (Kab. Kebumen) sejarak 1,8 kilometer dari garis pantai. Sumur tua itu sedang dikuras untuk diperdalam guna mendapatkan pasokan air lebih banyak seiring kemarau panjang yang masih melanda Kab. Kebumen.

Saat penguras hendak menapakkan kaki di dasar sumur, mendadak tangga yang dinaikinya terasa merosot. Lalu terjadi pelepasan gas berwarna keputihan pekat laksana kabut yang membuat suhu udara dalam sumur terasa lebih dingin. Lama kelamaan jumlah gas tersebut kian banyak. Khawatir akan terjadi sesuatu, penguras bergegas keluar dan menaikkan tangganya. Ia lantas menguji tipe gas dengan cara memasukkan sebatang lilin yang menyala menggunakan tali. Lilin tersebut tetap menyala meski tali diulur hingga hampir menyentuh air. Api juga masih tetap menyala meski tali ditarik kembali perlahan-lahan ke atas hingga mencapai bibir sumur.

Fakta

Dapat dikatakan sumur tua itu tidak melepaskan gas karbondioksida (CO₂) khususnya hingga konsentrasi letal (mematikan). Terbukti pada sosok penguras yang tetep segar bugar selama menjalankan aktivitasnya dan nyala api lilin yang tidak padam meski berada di dalam sumur. Gas CO₂ umum dijumpai di sumur-sumur tua dan menjadi salah satu penyebab keracunan tatkala pemeliharaan sumur dilaksanakan. Gas ini lebih berat dibanding udara normal, sehingga akan tetap mendekam di bagian yang lebih rendah daripada paras tanah seperti halnya lubang sumur.

Konsentrasi gas CO₂ di udara yang dianggap aman adalah di bawah 3 % volume untuk waktu paparan 10 menit bagi manusia, menurut Institut Nasional untuk Kesehatan dan Keamanan Kerja Amerika Serikat (NIOSH). Pada konsentrasi 3 %, timbul gejala kenaikan tekanan darah dan penurunan daya pendengaran. Mulai konsentrasi 5 % terjadi gejala sakit kepala dan sesak napas. Manusia akan mulai kehilangan kesadaran saat menghirup udara dengan konsentrasi 8 % dalam tempo 10 menit. Berdasarkan data tersebut maka dapat dikatakan kadar gas CO₂ dalam peristiwa sumur berasap Brecong tidak melampaui 3 %.

Gambar 1. Semburan lumpur Butuh (Purworejo), hanya beberapa jam setelah mulai menyembur pada 5 September 2013 TU. Meski terkesan menggidikkan, semburan air bercampur lumpur ini hanya didorong oleh gas metana yang sumbernya relatif kecil sehingga tekanannya menurun seiring waktu. Maka hanya bertahan selama 2 hari saja . Sumber: Wewed Urip Widodo, 2013.

Hal lainnya, penguras sumur tidak melaporkan kondisi dasar sumur yang lebih hangat atau lebih panas dibanding normal. Demikian pula pada tanah di sekitar bibir sumur, juga tidak lebih panas dibanding lingkungan sekitar. Suhu yang relatif sama dengan lingkungan sekitar menunjukkan tidak ada indikasi pasokan energi eksternal ke area sumur ini. Maka vulkanisme dapat dicoret. Demikian halnya panas bumi (geotermal) non vulkanik seperti muncul di parasbumi sebagai mataair panas Krakal yang terletak 19 kilometer sebelah utara Brecong, juga dapat dicoret. Sumber energi eksternal buatan manusia yang sering dijumpai, misalnya grounding listrik rumah tangga yang tidak bagus atau dari kabel listrik tegangan tinggi yang terputus dan menjuntai ke tanah menjadi penyebab beberapa kasus tanah yang memanas/menghangat dan mengeluarkan asap di Indonesia.

Yang menarik, hembusan asap yang dikeluarkan sumur tua ini nampak putih dan tak berbau Belerang. Tiadanya aroma Belerang juga menunjukkan bukan vulkanisme atau panasbumi non vulkanik yang menjadi penyebabnya. Suhu sumur yang menjadi lebih dingin saat hembusan asap putih itu mulai terjadi mengindikasikan asap tersebut mungkin merupakan uap air yang memiliki suhu kamar, laksana kabut. Paparan uap air ke kulit akan selalu menyebabkan suhu terasa lebih dingin.

Di atas semua itu, fakta yang paling menarik adalah bahwa hembusan asap putih tersebut terjadi setelah lapisan pasir di dasar sumur mendadak ambles oleh satu sebab. Ini mengindikasikan semula asap tersebut terjebak di dasar sumur, terlindungi oleh satu lapisan penyekap (seal). Kala lapisan penyekap ini tertembus oleh tangga, maka gas pun terbebaskan ke lingkungan dan menampakkan diri sebagai asap putih.

Penyebab

Jadi, kenapa sumur berasap di Brecong terjadi?

Ada beragam kemungkinan penyebab. Dalam tebakan ngawur saya, ada dua kemungkinan sumber gasnya. Yang pertama adalah gas CO₂, hasil dari pembusukan material organik yang masuk ke dalam sumur tersebut. Seperti telah dijelaskan, gas CO₂ umum dijumpai pada dasar sumur-sumur tua. Jika merupakan hembusan gas CO₂ maka kadarnya tidak melebihi 3 % sehingga tetap aman bagi manusia. Gas CO₂ juga diketahui dapat bersifat basah (terikat dengan air). Sehingga kala berhembus keluar dari cebakannya, ia laksana hembusan titik-titik air yang membentuk kabut.

Gambar 2. Mekanisme yang memungkinkan bagi timbulnya kejadian sumur berasap dio Brecong (Kebumen). Kiri : sebelum kejadian. Dasar sumur masih terlapisi penyekat yang masih utuh sehingga aliran gas yang berasal dari luar sumur terhambat dan terakumulasi. Kanan : setelah kejadian, penyekat telah tertembus / terganggu sehingga gas terlepas dan membumbung ke atas bersama dengan tetes-tetes air. Sumber: Sudibyo, 2019.

Kemungkinan kedua adalah gas rawa atau gas metana (CH₄) dengan sumber eksternal. Jadi dasar sumur ini mungkin sempat terhubung dengan sebuah cebakan kecil berisi gas CH₄ produk proses biogenik setempat. Sumur ini berlokasi di dekat pesisir Kebumen, sebagai bagian dari alluvial pantai muda yang di masa silam merupakan rawa-rawa. Proses sedimentasi massif dan pengangkatan menjadikan rawa-rwa tersebut kemudian tertutupi sedimen dan terangkat ke atas paras air laut. Sisa-sisa tumbuh-tumbuhan tersebut membusuk perlahan-lahan dalam proses biogenik, memproduksi gas CH₄.

Jika gas CH₄ yang menjadi penyebab sumur berasap di Brecong, maka konsentrasinya di udara tidak akan mencapai 5 hingga 15 %. Sebab pada rentang konsentrasi itulah gas CH₄ akan bereaksi dengan Oksigen di udara saat terpicu api dan terbakar sebagai ledakan. Tiadanya bau asap terbakar dan atau ledakan dalam peristiwa sumur berasap di Brecong menunjukkan konsentrasi gas CH₄ lebih kecil dari ambang batas tersebut.

Semburan gas metana umum dijumpai di dataran rendah Kebumen. Demikian halnya di dataran rendah yang membentang dari Cilacap di sebelah barat hingga Bantul di sebelah timur, dataran rendah yang terbentuk melalui proses indentasi Jawa Tengah dalam berbelas hingga berpuluh juta tahun terakhir seiring aktivitas dua sesar besar yang saling berlawanan : sesar Kebumen-Muria-Meratus dan sesar Cilacap-Pamanukan-Lematang. Kini kedua sesar besar itu telah mati. Namun jejak aktivitasnya mengukir bumi Jawa Tengah hingga memiliki garis pantai selatan yang lebih menjorok ke utara (ke arah daratan) ketimbang garis pantai selatan Jawa Barat dan Jawa Timur. Juga diikuti menghilangnya Pegunungan Selatan, yang khas di pesisir selatan Jawa Barat dan Jawa Timur, berganti dengan dataran rendah yang luas dan dipenuhi rawa-rawa pada masanya.

Semburan gas metana telah berulang kali terjadi di dataran rendah ini. Di Kebumen, terakhir terjadi pada dua tahun silam di desa Kabekelan, kec. Prembun, tepatnya pada 24 Agustus 2017 TU. Tepatnya di sisi selatan rel kereta api. Semburan hanya berlangsung sejam, untuk kemudian melemah dan lambat laun berhenti dengan sendirinya.

Mana yang lebih memungkinkan, semburan gas CO₂ atau semburan gas CH₄? Bagi saya pribadi, yang terakhir lebih mungkin karena lebih mampu memproduksi gas dalam jumlah lebih besar dan didukung oleh kondisi lingkungan setempat. Yang jelas baik dari gas CO₂ maupun CH₄, tekanan gas tersebut terlalu rendah. Sehingga hanya menimbulkan hembusan lemah menyerupai kabut. Bukan semburan bertekanan tinggi yang membuat air memancar keluar.

Gambar 3. Semburan lumpur Desa Wotan (Pati) yang terjadi pada 1 November 2014 TU. Awalnya lumpur dan air menyembur setinggi 20 meter, namun dalam beberapa jam kemudian ketinggiannya menyusut drastis. Semburan hanya berlangsung selama 28 jam dan didorong oleh gas metana dengan sumber relatif kecil pula. Sumber: Tribun Jogja, 2014.

Sumur berasap di Brecong ini merupakan ekspresi dari fenomena kebumian yang khas bagi dataran rendah Kebumen khususnya yang berdekatan dengan pesisir. Asap tersebut bakal berhenti dengan sendirinya. Tak ada yang perlu dikhawatirkan secara berlebihan.

Erupsi Freatik Jumat Pagi 11 Mei 2018 di Gunung Merapi

Gunung Merapi meletus Jumat pagi 11 Mei 2018 TU (Tarikh Umum). Dari puncaknya terlihat semburan berwarna putih tebal menyeruak tinggi ke udara. Semburan itu laksana lengan raksasa yang meninju langit, di tengah ketenangan pagi nan cerah. Getaran tanah terasa di sekujur kaki gunung. Getaran yang lebih halus, yang tak bisa dirasakan manusia, bahkan terendus hingga ke Gunungkidul, puluhan kilometer dari Gunung Merapi. Suara gemuruh terdengar dimana-mana hingga ke Cawas (Klaten).

Gambar 1. Saat-saat Gunung Berapi memuntahkan material vulkaniknya dalam erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018. Kolom letusan membumbung tinggi hingga elevasi 8.800 mdpl dalam letusan bertipe vulkanian/vulkano kuat. Diabadikan dari sisi utara Gunung Merapi. Sumber: BPPTKG, 2018.

Tak pelak rutinitas pagi di kawasan seputar gunung seperti di kota Yogyakarta, Kabupaten Sleman, Kabupaten Kulonprogo, Kabupaten Klaten serta Kabupaten Magelang dan Kota Magelang pun tersela. Semua mata memandang ke Merapi yang sedang bertingkah. Media sosial pun dibanjiri aneka foto dan video situasi saat dan pasca erupsi Merapi dilihat dari berbagai lokasi. Darinya kita mengetahui erupsi Merapi kali ini ternyata bahkan terlihat jelas dari kawasan Gunung Kendil (Wonosobo), berpuluh kilometer jauhnya. Tak ingin ketinggalan pula, hoaks (kabar-bohong) pun sempat bergentayangan.

Erupsi Freatik

Balai Penyelidikan dan Pengembangan Teknologi Kebencanaan Geologi (BPPTKG), sebuah institusi yang bertanggung jawab memantau aktivitas Gunung Merapi dan berada di bawah payung Badan Geologi Kementerian Energi dan Sumberdaya Mineral RI, mencatat letusan dimulai pada pukul 07:40 WIB. Durasi letusan adalah 5 menit, namun getaran yang ditimbulkannya terasa hingga 10 menit. Seismometer (radas pengukur gempa) mencatat getaran gempa yang mengiringi letusan selama 450 detik dengan amplitido maksimal 16 milimeter.

Material letusan disemburkan hingga setinggi 5.500 meter di atas puncak. Dengan ketinggian kawah Merapi sekitar 2.900 mdpl, maka kolom letusan ini membumbung hingga setinggi 8.800 mdpl. Angka ini konsisten dengan pengukuran kadar SO₂ melalui citra satelit oleh National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), lembaga meteorologi Amerika Serikat. Mereka juga menemukan puncak kolom letusan berada di antara elevasi 8.000 hingga 10.000 mdpl.

Gambar 2. Rekaman kegempaan dari salah satu seismometer yang ditanam BPPTKG di tubuh Gunung Merapi. Rekaman ini memperlihatkan terjadinya getaran kuat seiring erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018. Getaran tersebut berlangsung selama sekitar 450 detik dengan amplitudo getaran terbesar mencapai 16 milimeter. Sumber: BPPTKG, 2018.

Letusan hanya berlangsung satu kali dan tanpa didului oleh peningkatan aktivitas seismik. Sehingga BPPTKG mengkategorikannya sebagai erupsi freatik. Memang sejak dua hari sebelumnya terdeteksi 6 gempa vulkanik dalam. Ini adalah indikasi terjadinya gerakan fluida di perutbumi Gunung Merapi, yang bisa berupa gas vulkanik maupun magma. Akan tetapi kejadian gempa vulkanik ini terbilang normal untuk Gunung Merapi. Salah satunya karena dalam minggu-minggu pengamatan sebelumnya juga kerap terjadi dan bersifat acak. Jadi belum menunjukkan peningkatan secara konsisten sebagaimana pola umum menjelang letusan gunung berapi pada umumnya. Pemantauan deformasi tubuh gunung berdasar radas/instrumen EDM (electronic distance measurement) dan GPS juga tidak menunjukkan tanda-tanda injeksi (masuknya) magma segar ke dalam tubuh Gunung Merapi. Injeksi magma segar juga merupakan pola umum menjelang letusan, yang membuat tubuh gunung bakal membengkak.

Satu-satunya hal takbiasa yang teramati dalam erupsi freatik ini adalah lonjakan pada temperatur kubah lava 2010. Tepatnya pada bagian belahannya. Sejak 2013 TU kubah lava 2010, yakni tumpukan lava sisa Letusan Merapi 2010 yang menutupi mulut lubang letusan, telah terbelah oleh lembah diagonal sepanjang 230 meter dan lebar 50 meter seiring peristiwa erupsi freatik besar 18 November 2013. Enam jam sebelum erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018 ini terjadi, atau pada pukul 01:00 WIB, pemantauan dengan menggunakan kamera termal memperlihatkan suhu bagian ini hanya 38º C. Namun 45 menit pasca erupsi, suhunya sudah melonjak drastis menjadi 90,6º C.

Gambar 3. Rekaman kegempaan dari seismometer yang ditanam jauh dari lokasi Gunung Merapi. Yakni seismometer di Wanagama Gunungkidul (atas) dan Cawas Klaten (bawah), masing-masing sejauh 40 kilometer dan 35 kilometer dari puncak Gunung Merapi. Dua seismometer berbeda tersebut menunjukkan usikan pada rentang waktu yang bersamaan dengan kejadian erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018. Sumber: Yudhi Hermawan, 2018.

Erupsi freatik 11 Mei 2018 mewujud dalam letusan bertipe vulkanian, atau vulkano kuat bila mengacu klasifikasi Escher (1933). Dalam letusan vulkano kuat, kolom letusan disemburkan tinggi ke langit oleh dorongan gas vulkanik bertekanan tinggi. Material letusannya menjatuhi tubuh gunung sektor lereng dan kaki gunung atau bahkan lebih jauh lagi. Itulah yang terjadi dalam Erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018. Segera setelah menjangkau elevasi 8.800 mdpl, debu letusan melebar horizontal mengikuti hembusan angin regional sebelum gravitasi membuatnya berjatuhan kembali ke paras Bumi. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) mencatat angin regional bertiup ke arah selatan – tenggara. Sehingga material erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018 pun bergerak ke arah selatan dan tenggara, dengan gerak ke arah tenggara lebih dominan. Sembari bergerak material erupsi pun menyirami daratan dibawahnya dengan hujan abu.

Berikut adalah rangkuman citra satelit Himawari-8 pada kanal inframerah yang menggambarkan pergerakan debu vulkanik erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018 :

Saat erupsi terjadi, 166 orang pendaki sedang berada di dataran Pasarbubar tepat di bawah puncak Merapi. Sekitar 50 orang diantaranya sedang bergerak naik, mencoba menaklukkan puncak. Banyak yang pingsan akibat terlalu banyak menghirup gas SO2 produk letusan. Namun semua berhasil dievakuasi oleh para relawan yang menyusul naik pasca letusan. Sementara di sisi bawahnya, tercatat 110 wisata lava tour terpaksa dibatalkan. Wisata lava tour merupakan wisata minat khusus yang berkembang pasca Letusan Merapi 2010 dengan mengajak wisatawan beranjangsana melihat tempat-tempat yang pernah terlanda material letusan Merapi.

Sementara di kawasan kaki gunung, hujan debu pekat dan pasir mengguyur sektor selatan Gunung Merapi. Obyek wisata seperti Kaliurang terpaksa ditutup. Lebih jauh lagi, hujan debu berintensitas ringan terdeteksi hingga pesisir selatan. Tak pelak Kota Yogyakarta pun dihujani debu. Meski berintensitas ringan, namun dipandang mampu untuk mengganggu lalu lintas pesawat terbang. Pangkalan TNI AU Adisutjipto memutuskan untuk menghentikan aktivitas penerbangan militer. Belakangan otoritas bandara Adisutjipto juga melakukan hal serupa, menutup aktivitas penerbangan sipil mulai pukul 10:40 WIB hingga enam jam kemudian. Tercatat 37 penerbangan terpaksa dibatalkan, baik domestik maupun internasional. Dengan semua itu patut disyukuri tiada korban luka-luka apalagi korban jiwa yang jatuh.

Berikut adalah dramatisnya letusan seperti diabadikan sejumlah pendaki tepat di daratan Pasarbubar di bawah puncak :

Penyebab

Seperti peristiwa sebelumnya, erupsi freatik Merapi kali ini pun mengusung narasi serupa. Yakni sebagai bagian dari dinamika Gunung Merapi pasca 2010 TU. Sebagai gunung berapi aktif, fluida Merapi senantiasa menggeliat dalam perutbuminya. Yakni pada kantung magma dangkal tepat di bawah tubuh gunung. Fluida ini bisa berupa gas vulkanik, dapat pula berupa magma. Semuanya bersuhu tinggi. Sesuai sifatnya, gas vulkanik lebih mudah meloloskan diri dari kedalaman perutbumi di bawah Merapi ketimbang magma yang cair sangat kental. Emisi gas vulkanik umum dijumpai keluar dari area kubah lava 2010. Sebelum kejadian erupsi freatik Merapi 18 November 2013 , di tepi kubah lava ini terdapat titik-titik sinter, tempat gas-gas vulkanik panas terbebaskan keluar ke atmosfer.

Sementara menjelang 11 Mei 2018 TU, tubuh Gunung Merapi khususnya bagian puncak mengandung cukup banyak air. Air bawahtanah ini jelas masuk melalui hujan. Mungkin akumulasi air hujan selama musim penghujan kali ini yang tercatat sejak Oktober 2017 TU. Air bawahtanah yang membasahi bagian dalam puncak ini, tatkala bersua dengan gas-gas vulkanik yang demikian panas, sontak akan menguap. Bilamana tidak ada halangan berarti, uap air mudah mengalir melalui pipa magma (diatrema) lantas keluar dari ujungnya, kubah lava 2010. Khususnya dari belahannya, yang merupakan zona terlemah. Inilah yang sering terlihat mengepul dari puncak Merapi bersama dengan gas SO₂, sebuah ciri khas gunung berapi aktif.

Gambar 4. Salah satu lokasi pada Obyek Wisata Kaliurang yang nampak berbalut debu dan pasir produk erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018. Sumber: Anonim, 2018.

Nah menjelang 11 Mei 2018, rupanya ada penghalang atau sumbatan yang cukup signifikan dalam pipa magma Merapi bagian atas. Penghalang itu mungkin bongkahan batuan besar, atau mungkin batuan yang lebih kecil, yang ambrol hingga menyumbat sepenuhnya pipa magma bagian atas. Apapun, penghalang itu jelas cukup kuat untuk menyekap uap air hingga tak lolos. Sementara produksi uap air berlangsung terus, membuat kian banyak yang terbentuk hingga kian tinggi tekanannya. Sampai beberapa lama penghalang ini masih sanggup menahan tekanan uap air. Namun lama kelamaan ia kewalahan juga.

Begitu tekanan uap melampaui ambang batas daya tahan penghalang, penghalang pun jebol. Uap bertekanan tinggi pun mengalir deras ke atas. Selain mengangkut material penghalang yang sudah remuk dibobol, uap bertekanan tinggi juga menggerus dinding pipa magma. Inilah yang menjadi kerikil, pasir dan debu vulkanik dalam erupsi freatik. Tingginya tekanan uap air ini menjadi penyebab mengapa kolom letusan dalam erupsi freatik erapi 11 Mei 2018 membumbung demikian tinggi dan bertipe vulkano kuat.

Gambar 5. Diagram sederhana erupsi freatik di Gunung Merapi. Tubuh gunung (coklat) hanya digambarkan di sekitar puncak, dengan kawah tersumbat kubah lava yang permukaannya sudah mulai mendingin (hitam) namun dasarnya masih membara (orange). Kubah lava menjadi pembatas udara luar dengan saluran magma yang masih penuh berisi magma sisa letusan sebelumnya yang masih membara (warna merah). A= saat hujan mengguyur puncak, membuat air tergenang di dasar kawah. B= air yang tergenang memasuki interior/dasar kubah lava dan terpanaskan brutal hingga membentuk uap sangat banyak. C= uap menyembur sembari membawa partikel debu dalam kubah lava hingga membentuk kolom debu vulkanik. Sumber: Sudibyo, 2013.

Ciri khas lainnya dari erupsi freatik Merapi, begitu uap air telah menjebol keluar maka tidak ada lagi pasokan material vulkanik dari bagian bawah pipa magma. Maka durasi letusan pun tergolong singkat dan hanya terjadi sekali saja, tanpa diikuti letusan-letusan berikutnya secara beruntun. Dan karena material letusan berasal dari bagian puncak Merapi, tepatnya dari dasar kubah lava 2010 dan bukannya magma segar, maka ia relatif dingin. Begitu dikeluarkan, ia tak lagi panas. Sangat bertolak belakang dengan letusan yang menghamburkan magma segar, seperti kejadian Letusan Merapi 2010, dengan endapan lava pijar dan endapan awan panas yang tetap bersuhu tinggi hingga berminggu-minggu kemudian.

Erupsi freatik kadangkala adalah babak pembuka tahap letusan berikutnya yang berujung pada letusan magmatik. Misalnya pada Letusan Sinabung 2013 yang masih berlangsung sampai sekarang. Dalam hal ini erupsi freatik terjadi manakala magma segar, yang sedang menanjak naik dalam pipa magma, melepaskan gas-gas vulkanik panasnya yang langsung memanggang air bawahtanah. Erupsi freatik seperti ini akan menciptakan jalan bebas hambatan bagi tahap erupsi berikutnya, yakni erupsi freatomagmatik (saat magma segar langsung bersentuhan dengan air bawah tanah) dan erupsi magmatik (saat magma segar mulai keluar dari lubang letusan). Akan tetapi ada pula erupsi freatik yang berdiri sendiri, yakni langsung berhenti tanpa diikuti jenis letusan yang lain. Misalnya seperti peristiwa Letusan Kawah Sileri 2017, Letusan Kawah Ijen 2018 dan juga aneka letusan di Gunung Merapi semenjak 2011 TU.

Kejadian erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018 sedikit mengejutkan. Mengingat semenjak 18 November 2013 TU, situasi kubah lava 2010 sudah berubah. Terbentuk belahan yang adalah retakan memanjang, produk erupsi freatik Merapi terkuat (hingga saat itu). Belahan tersebut diyakini bakal memerankan katup pelepas tekanan bagi pipa magma Merapi. Sehingga potensi erupsi freatik berikutnya bakal lebih kecil. Dan demikianlah adanya. Sejak 2014 TU, hingga 11 Mei 2018 TU, kejadian erupsi freatik di Gunung Merapi praktis menghilang.

Gambar 6. Letusan Sinabung pada 9 Februari 2015 TU, diabadikan fotografer Hendi Syarifuddin. Letusan ini merupakan contoh erupsi magmatik, dimana terbentuk awan panas guguran yang mengalir ke lereng. Sumber: Syarifuddin, 2015 dalam Geomagz, Maret 2015.

Harus Bagaimana?

Dapatkah erupsi freatik di Gunung Merapi ini dideteksi sebelum benar-benar terjadi?

Sayangnya, tidak. Atau tepatnya untuk saat ini belum. Strategi pengamatan aktivitas gunung berapi yang umum diterapkan pada saat ini, termasuk di Gunung Merapi, adalah pengamatan untuk memprakirakan erupsi magmatik. Sehingga hanya mengindra perubahan perilaku gunung berapi dalam skala relatif besar. Sinyal-sinyal perubahan itu yang kemudian ditangkap radas seismometer (untuk getaran-getaran gempanya), tiltmeter (untuk miring datarnya lereng), EDM (untuk menggelembung mengempisnya tubuh gunung) hingga geokimia. Dalam ranah kiwari bahkan digunakan teknologi pencitraan satelit, umumnya satelit radar yang diproses dengan teknik interferometri, guna menunjang informasi soal kembang kempisnya tubuh gunung. Sementara dalam kejadian erupsi freatik, terlebih erupsi freatik yang berdiri sendiri seperti halnya berulang-ulang terjadi di Gunung Merapi pasca 2010 TU, sinyal-sinyalnya mungkin ada di bawah ambang batas kemampuan radas-radas tersebut.

Gambar 7. Distribusi gas SO₂ dalam erupsi freatik Merapi 11 Mei 2018 sebagaimana dicitra oleh satelit NOAA. Sumber: NOAA, 2018.

Jadi hingga saat ini belum ada teknologi ‘matang’ yang bisa digunakan untuk mendeteksi kejadian erupsi freatik yang berdiri sendiri. Dengan ketiadaan tersebut maka antisipasinya hanyalah dengan menghindari memasuki kawasan paling rawan terancam erupsi freatik, yakni puncak Merapi. BPPTKG sejak lama telah menekankan agar pendakian Gunung Merapi hanya sampai di kawasan Pasarbubar. Tidak ke puncak. Selain morfologi puncak telah berubah dramatis pasca Letusan Merapi 2010 dengan terbentuknya kawah terbuka ke tenggara berdinding sangat curam yang bisa ambrol sewaktu-waktu, juga karena potensi terjadinya erupsi freatik. Dampak kejadian erupsi freatik bagi kawasan sekitar puncak, selain guyuran batu dan kerikil juga ada semburan gas beracun seperti SO₂, CO₂ dan H₂S. Semua itu bisa melukai atau bahkan menewaskan orang.

Sementara kawasan kaki gunung atau yang lebih jauh lagi memiliki resiko jauh lebih kecil. Dampak erupsi freatik di sini lebih berupa hujan debu dengan intensitas ringan hingga sedang. Antisipasi yang bisa dilakukan adalah menyediakan masker dalam kotak darurat kita. Sehingga kala erupsi freatik terjadi dan mengguyurkan hujan debu, kita tak perlu kelabakan mencari masker. Dan jangan lupa untuk terus memantau informasi dari lembaga yang berwenang. Seperti BPPTKG untuk informasi soal erupsi Gunung Merapi dan BPBD (Badan Penanggulangan Bencana Daerah) setempat untuk petunjuk evakuasi bila diperlukan.

Gambar 8. Panorama dasar kawah Merapi dimana kubah lava 2010 berada antara sebelum (kiri) dan sesudah erupsi freatik (kanan). Kamera CCTV menghadap ke barat daya. Nampak ujung barat laut belahan kubah lava 2010 mengalami perubahan bentuk dan ukuran akibat erupsi. Sumber: BPPTKG, 2018.

Pada akhirnya kita harus menerima bahwa Gunung Merapi memang telah berubah pasca 2010 TU. Kini ia kerap meletuskan diri secara freatik, meski dalam kurun empat tahun terakhir nyaris tiada kejadian serupa. Hidup ramah bersama Merapi yang telah berubah adalah satu keniscayaan.

Referensi :

BPPTKG. 2018. Press Release Erupsi Freatik Gunung Merapi 11 Mei 2018, diakses 11 Mei 2018.

BPPTKG. 2018. Laporan Singkat Erupsi Gunung Merapi, Rilis Tanggal 11 Mei 2018 pukul 12:00 WIB.

Yudhi Hermawan. 2018. komunikasi pribadi.