Melacak Jejak Asteroid yang Jatuh di Atas Laut Bering

Sebuah asteroid-tanpa-nama telah jatuh di atas perairan Laut Bering, bagian dari Samudera Pasifik bagian utara yang berdekatan dengan lingkar Kutub Utara, pada Rabu 19 Desember 2018 TU (Tarikh Umum) tengah hari waktu setempat. Ini disebut Peristiwa Bering 2018. Energinya sungguh besar, totalnya mencapai 173 kiloton TNT atau 8,5 kali lipat lebih dahsyat ketimbang bom nuklir yang dijatuhkan di Nagasaki. Sebanyak 96 kiloton TNT diantaranya dilepaskan sebagai airburst, satu fenomena mirip ledakan di ketinggian udara yang khas bagi asteroid/komet yang memasuki atmosfer Bumi. Saat airburst terjadi, kilatan cahaya yang diprodusinya demikian benderang hingga mencapai sekitar 70 % kecerlangan Matahari. Siang hari Laut Bering saat itu laksana berhias dua Matahari meski hanya untuk sesaat.

Perhitungan menunjukkan asteroid-tanpa-nama itu relatif padat, dengan massa jenis sekitar 4.000 kg/m3. Garis tengahnya, jika dianggap berbentuk bola, adalah 8,8 meter dan memiliki massa 1.400 ton. Umumnya asteroid seukuran ini jika masuk ke atmosfer Bumi akan berubah menjadi boloid karena berkemampuan memproduksi meteorit. Dimana massa meteoritnya minimal 0,1 % dari massa awal asteroid, yang setara dengan 1,4 ton.


Gambar 1. Ketampakan bola api airburst sebagai puncak dari Peristiwa Bering 2018 yang direkam radas MISR pada satelit Terra. Tumbuh kembangnya bola api airburst diiringi dengan pelepasan energi sekitar 96 kiloton TNT, bagian dari energi total 173 kiloton TNT yang dibawa asteroid-tanpa-nama yang memasuki atmosfer Bumi di atas perairan Laut Bering. Sumber: NASA, 2019.

Berdasarkan tingkat energinya, Peristiwa Bering 2018 adalah peristiwa jatuhnya benda langit terdahsyat kedua yang pernah terukur di Bumi sepanjang seperempat abad terakhir. Peringkat pertama diduduki Peristiwa Chelyabinsk 2013 (580 kiloton TNT), yang berdampak kerusakan ringan pada area cukup luas disertai korban luka-luka ringan dan sedang yang berjumlah hingga ribuan orang. Peristiwa yang terjadi di kawasan Chelyabinsk dan sekitarnya, sisi barat Pegunungan Ural (Russia). Sementara peringkat ketiga ditempati Peristiwa Bone 2009 (60 kiloton TNT) yang terjadi di atas Kab. Bone, Sulawesi Selatan (Indonesia). Kejadian ini tidak menyebabkan kerusakan, namun satu korban jiwa jatuh sebagai akibat tak langsung.

Selain problema dampaknya, jatuhnya meteoroid berupa asteroid/komet dalam ukuran tertentu menggamit minat untuk menelusuri asal-usulnya. Penelusuran dapat dilakukan bilamana tersedia informasi lokasi titik jatuh (dalam koordinat geografis), kecepatan awal meteoroid (berupa infinity velocity) serta tinggi (sudut lintasan meteoroid terhadap bidang horizontal) dan azimuth meteoroid tersebut. Untungnya semua itu tersedia bagi asteroid-tanpa-nama penyebab Peristiwa Bering 2018.

Asteroid kelas Apollo

Satelit mata-mata rahasia milik Amerika Serikat merekam kilatan cahaya Peristiwa Bering 2018 melalui radas bhangmeter-nya. Dari sini diperoleh data koordinat titik jatuh (56º 54′ LU 172º 247 BT) dan kecepatan jatuh meteoroid (32 km/detik) yang setara dengan infinity velocity 30 km/detik. Data lebih lengkap diperoleh dari satelit observasi Terra yang dikelola badan antariksa Amerika Serikat (NASA). Satelit Terra menyajikan citra yang lebih tajam dan kontras ketimbang satelit cuaca Himawari 8. Radas MISR (Multi-angle Imaging Spectro Radiometer) pada satelit ini berhasil merekam jejak lintasan asteroid kala menerobos lapisan atmosfer bagian atas dan saat-saat awal tumbuhkembangnya bola api airburst. Lewat mata tajam MISR satelit Terra dapat diketahui meteoroid penyebab Peristiwa Bering 2018 datang dari arah barat laut. Atau dari sekitar azimuth 315º.

Gambar 2. Orbit asteroid-tanpa-nama penyebab Peristiwa Bering 2018 di dalam sistem tata surya kita bagian dalam. Terlihat jelas orbit asteroid ini mengikuti karakter orbit asteroid dekat-Bumi kelas Apollo. Sumber: Sudibyo, 2019.

Berbekal data-data tersebut asal-usul asteroid-tanpa-nama penyebab Peristiwa Bering 2018 dapat dilacak. Memanfaatkan spreadsheet Calculation of a Meteor Orbit yang dikembangkan Marco Langbroek dari Dutch Meteor Society, akhirnya diketahui asteroid itu merupakan bagian kelompok asteroid dekat-Bumi khususnya kelas Apollo. Asteroid kelas Apollo adalah kelompok asteroid dekat Bumi yang beredar mengelilingi Matahari demikian rupa sehingga orbit lonjongnya radius rata-rata (a) lebih dari 1 SA (satuan astronomi), perihelion kurang dari 1,017 SA dan bidang orbitnya memotong orbit Bumi.

asteroid-tanpa-nama penyebab Peristiwa Bering 2018 memiliki orbit cukup lonjong dengan eksentrisitas (kelonjongan orbit) 0,365. Perihelionnya hanya 0,911 SA atau lebih dekat ke Matahari dibanding orbit Bumi. Akan tetapi aphelionnya melambung hingga 1,96 SA atau menjangkau kawasan Sabuk Asteroid Utama. Praktis orbit asteroid ini melintasi orbit Bumi dan orbit Mars, meski dengan inklinasi orbit sebesar 51,26º sesungguhnya hanya orbit Bumi saja yang dipotong oleh orbit asteroid ini. asteroid-tanpa-nama itu membutuhkan 1,72 tahun untuk bisa menyusuri orbitnya dalam sekali putaran.

Asteroid mencapai titik perihelionnya pada 21 Januari 2019 TU silam sekitar pukul 22:00 WIB. Dalam 36,7 hari kemudian asteroid tiba di titik nodal orbitnya, yakni titik potong antara orbit asteroid dengan bidang orbit Bumi. Pada saat yang sama Bumi pun sedang berada di titik nodal itu. Sehingga tak terelakkan, asteroid pun menjadi meteoroid, lalu memasuki atmosfer dan menjadi Peristiwa Bering 2018. Bila dilihat dari lokasi titik jatuh, maka meteoroid seakan-akan berasal dari titik dengan deklinasi 66,9º dan Ascensio Recta 14 jam 36 menit yang terletak dalam gugusan bintang Ursa Minor.

Hasil ini memberikan gambaran bahwa, sekali lagi, Bumi menderita ancaman permanen dari langit. Salah satunya dari populasi asteroid dekat-Bumi, kawanan asteroid yang semula menghuni Sabuk Asteroid Utama di antara orbit Mars dan Jupiter namun kemudian terlontar mendekati Matahari oleh beragam sebab. Mereka berjibun banyaknya dan bergentayangan di dekat atau bahkan memotong orbit Bumi kita. Dengan energi berbanding lurus terhadap pangkat tiga dimensinya, maka semakin besar ukuran suatu asteroid dekat-Bumi akan semakin beresiko Bumi terhadapnya. Tidak usah jauh-jauh melambung ke masa 65 juta tahun silam, kala dunia dicekam kengerian akibat hantaman asteroid raksasa yang memicu punahnya dinosaurus beserta 75 % kelimpahan makhluk hidup lainnya, abad ke-20 dan 21 TU memiliki contohnya masing-masing. Mulai dari Peristiwa Tunguska 1908 (15 megaton TNT) yang menumbangkan pepohonan di area seluas 2.000 km2 hingga Peristiwa Chelyabinsk 2013. Memitigasi potensi bencana dari langit ini merupakan tantangan bagi umat manusia masakini, agar mampu mereduksi dampak katastrofik sejenis atau bahkan mengeliminasi potensi ancamannya.

Referensi:

Langbroek. 2004. A Spreadsheet that Calculates Meteor Orbits. Journal of IMO, vol. 32 (2004) no. 4 hal 109-110.

Kala Matahari Menjadi Dua, Asteroid Meledak di Udara dekat Kutub Utara

Peristiwa Bering 2018. Itulah namanya. Satu peristiwa ledakan-benda-langit-di-udara (airburst) yang sejatinya telah terjadi pada Rabu 19 Desember 2018 TU (Tarikh Umum) pukul 06:48 WIB mengambil tempat di atas Laut Bering beratus kilometer lepas pantai timur Semenanjung Kamchatka atau tak jauh dari perbatasan Russia dan Amerika Serikat. Tak kurang dari 96 kiloton energi ledakan dilepaskan airburst ini. Sementara energi totalnya sendiri diperhitungkan mencapai 173 kiloton TNT, membuatnya hampir seterang Matahari pada saat airburst terjadi. Andaikata di sekitar ground zero (yakni titik yang tepat berada di bawah lokasi airburst) terdapat pemukiman penduduk, niscaya mereka bakal terkesiap menyaksikan langit siang bolong (tepatnya pukul 11:48 waktu setempat) mendadak laksana berhias dua Matahari.

Gambar 1. Ilustrasi sebuah peristiwa airburst yang memvisualisasikan dengan jelas lintasan benda langit (kiri atas citra) hingga bola api airburst (tengah dan kanan citra) serta hempasan gelombang kejut dan sinar panas airburst ke paras Bumi yang berupa daratan berhutan belantara (bagian bawah citra). Peristiwa Bering 2018 pada dasarnya seperti ini, hanya saja terjadi di atas lautan pada ketinggian yang cukup besar. Sumber: atas perkenan Don Davis, tanpa tahun.

Dan andaikata pula Peristiwa Bering 2018 terjadi tiga dasawarsa silam, di tengah puncak Perang Dingin, niscaya alarm bahaya serangan nuklir Uni Soviet (pendahulu Russia) akan berdering-dering nyaring dan siaga nuklir mungkin akan segera diberlakukan. Dan dunia bakal selangkah lebih dekat lagi ke perang nuklir yang ditakuti siapapun. Beruntung Peristiwa Bering 2018 terjadi di masakini, kala pemantauan langit dan cara membedakan ledakan nuklir terhadap aksi pelepasan berenergi tinggi yang mirip telah bisa dilakukan dengan beragam metode.

Bhangmeter dan Mikrobarometer

Peristiwa Bering 2018 sejatinya langsung terdeteksi oleh setidaknya 3 instrumen (radas) berbeda. Dan segera diketahui oleh para cendekia yang berspesialisasi padanya. Namun memang baru dipublikasikan kepada umum dalam pertengahan Maret 2019 TU ini saja. Dari ketiga radas tersebut, yang pertama adalah satelit mata-mata yang dikelola Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Satelit rahasia ini dilengkapi bhangmeter, instrumen pengukur tingkat energi melalui fluks cahaya inframerah yang dipancarkan. Bhangmeter memungkinkan mengukur energi optis dari kilatan cahaya Peristiwa Siberia 2018 sekaligus membedakannya dari kilatan cahaya ledakan nuklir. Pada ledakan nuklir, bhangmeter akan menampilkan kurva khas dengan dua bukit (double-peak) dan sebaliknya pada peristiwa non-nuklir tidak demikian.

Gambar 2. Saat-saat asteroid mini tanpa-nama mengalami airburst di atas Chelyabinsk (Russia) pada 15 Februari 2013 TU. airburst terjadi di ketinggian 30 km dpl dan demikian benderang hingga mencapai 30 kali lipat lebih terang dari Matahari pada puncaknya. Peristiwa Bering 2018 pada dasarnya serupa, hanya pelepasan energinya jauh lebih kecil. Sumber: NASA APOD, 2013.

Radas yang kedua adalah satelit Himawari-8 yang dikelola Badan Meteorologi Jepang, sebuah satelit cuaca berkemampuan tinggi yang dipangkalkan di orbit geostasioner (ketinggian 35.792 km dpl atas garis khatulistiwa) pada lokasi di Samudera Pasifik bagian barat. Sehingga Himawari 8 mampu menyajikan liputan dari sebagian besar daratan Asia, segenap Australia dan segenap perairan Samudera Pasifik. Dan yang ketiga adalah radas mikrobarometer di daratan yang terpsang di sebuah stasiun infrasonik yang bagian jaringan CTBTO (the Comprehensive nuclear Test Ban Treaty Organization), lembaga pengawas penegakan larangan ujicoba nuklir segala matra yang berada di bawah payung PBB (Perserikatan Bangsa-Bangsa). Meski sama-sama dirancang mengendus aktivitas peledakan nuklir khususnya matra atmosferik dan paras Bumi, berbeda dengan satelit mata-mata yang dilengkapi bhangmeter, radas mikrobarometer mengandalkan kemampuan mengendus gelombang infrasonik berpola khas. Detonasi senjata nuklir atmosferik dan permukaan bumi melepaskan gelombang kejut ke udara yang sebagian kecil diantaranya lantas bertransformasi menjadi gelombang infrasonik yang menjalar jauh dan bisa dideteksi.

Pada Peristiwa Bering 2018, bhangmeter sebuah satelit mata-mata merekam kilatan cahaya yang setara pancaran energi optis sebesar 130 TeraJoule. Kurva yang diperolehnya tidak mirip ledakan nuklir. Sehingga disimpulkan sebagai kejadian airburst sebuah benda langit, karena hanya tumbukan benda langit (asteroid atau komet) sajalah yang memiliki tingkat energi setara ledakan nuklir.

Peristiwa Bering 2018 juga dideteksi oleh setidaknya 10 stasiun infrasonik di berbagai penjuru, melewati gelombang infrasonik pada durasi lebih dari 10 detik. Misalnya pada stasiun infrasonik IS18 yang terpasang di pulau Greenland (Denmark). Sinyal infrasonik Peristiwa Bering 2018 yang terekam disini memiliki durasi 20 – 25 detik. Radas mikrobarometer tidak bisa menghasilkan perkiraan energi total sebuah peristiwa, mengingat akurasinya buruk. Peristiwa yang sama juga terpantau satelit Himawari 8 khususnya pada kanal cahaya tampak, Meskipun analisis citranya baru dilaksanakan pada pertengahan Maret 2019 TU ini. Pada citra satelit ini, Peristiwa Bering 2018 nampak sebagai garis berwarna kuning-jingga di antara taburan awan yang berwarna putih. Di samping garis kuning-jingga ini terdeteksi juga garis kehitaman, yang mengesankan sebagai jejak lintasan benda langit tersebut sebelum mengalami airburst.

Analisis Departemen Pertahanan Amerika Serikat yang kemudian dipublikasikan badan antariksa AS (NASA), sebagai bagian kerangka kerjasama yang terbentuk pasca Peristiwa Chelyabinsk 2013, menunjukkan Peristiwa Bering 2018 memiliki energi total 173 kiloton TNT. Hal senada juga diperlihatkan dari analisis sinyal infrasonik, yang menjumpai angka mendekati 200 kiloton TNT. Sehingga secara teknis relatif sama, terlebih mengingat akurasi pengukuran energi airburst lewat sinyal infrasonik yang cenderung buruk. Titik airburst terletak di ketinggian 26 km dpl. Dan benda langit yang terlibat melesat secepat 32 km/detik (115.200 km/jam) dengan membentuk sudut 70º terhadap bidang horizontal di titik targetnya.

Asteroid Mini

Apa penyebab Peristiwa Bering 2018?

Dalam hemat saya, asteroid lah biang keladinya. Analisis saya dengan memanfaatkan serangkaian persamaan matematis dari Collins dkk (Collins, 2005) mengindikasikan penyebab Peristiwa Bering 2018 adalah asteroid dengan komposisi menyerupai meteorit akondrit, tepatnya dengan massa jenis 4.000 kg/m3. Meteorit akondrit adalah salah satu tipe meteorit yang diduga berasal dari bagian kerak benda langit terestrial seperti Mars maupun Bulan. Mereka terlempar ke antariksa oleh rangkaian tumbukan benda langit mahadahsyat di masa silam, lantas melayang-layang layaknya asteroid pada umumnya di keluasan antariksa.

Jika dianggap berbentuk bulat seperti bola, asteroid penyebab Peristiwa Bering 2018 memiliki garis tengah 8,8 meter sehingga merupakan asteroid kecil. Maka massanya sekitar 1.400 ton. Statistik memperlihatkan meteoroid seukuran ini (baik asteroid kecil maupun kepingan komet) memasuki atmosfer Bumi sekali dalam rata-rata setiap 28 tahun.

Gambar 3. Potongan citra satelit Himawari 8 pada kanal cahaya tampak untuk kawasan Samudera Pasifik bagian utara. Jejak Peristiwa Bering 2018 nampak jelas sebagai titik-titik cahaya berwarna kuning-jingga membentuk sebuah garis di antara tebaran awan-awan putih (tanda panah). Jejak diperbesar dalam gambar inset. Sumber: Japan Meteorology Agency, 2018.

Saat memasuki atmosfer Bumi bagian atas, gerak dan kecepatan meteoroid ini menyebabkan kolom udara yang dilintasinya mengalami tekanan ram yang kian membesar. Selain membuatnya bertransformasi menjadi meteor super terang (superfireball), tekanan ram yang kian membesar pada akhirnya akan memecah-belah asteroid tersebut mulai dari ketinggian 54 km dpl. Pemecah-belahan ini terus berlangsung dan kian intensif seiring kian jauh superfireball memasuki atmosfer. Hingga pada ketinggian 26 km dpl terjadilah proses pemecah-belahan yang paling intensif, membuat pecahan-pecahan yang terbentuk sontak mengalami deselerasi besar laksana direm di udara. Timbullah airburst yang melepaskan energi hingga 96 kiloton TNT. Pada saat airburst ini terbentuk kilatan cahaya sangat terang dengan tingkat terang (magnitudo semu) setara 70 % Matahari.

Bagaimana Dampaknya?

Seberapa besar sih energi airburst ini? Ledakan bom nuklir Nagasaki berkekuatan 20 kiloton TNT, sehingga airburst tersebut hampir lima kali lipat lebih dahsyat ketimbang bom nuklir Nagasaki. Secara keseluruhan Peristiwa Bering 2018 ini delapan kali lipat lebih dahsyat ketimbang ledakan bom nuklir Nagasaki.

Adakah dampaknya?

Meski energinya terkesan sangat besar bagi kita, namun dengan titik pelepasan energi yang jauh di ketinggian (yakni 26 km dpl) membuat dampaknya ke paras Bumi boleh dikata minimal, bahkan nyaris tidak ada. Pada dasarnya dampak tumbukan benda langit (termasuk dalam peristiwa airburst) mirip dengan dampak ledakan nuklir pada titik yang sama. Dengan mengacu simulasi ledakan nuklir (Dolan dan Glasstone, 1977) maka diperhitungkan pada ground zero saja besarnya tekanan lebih (overpressure) dari gelombang kejut airburst ini hanyalah 183 Pa (atau 19 kg/m2). Ini masih di bawah nilai ambang batas yang besarnya 200 Pa, yakni overpressure minimum yang bisa menghasilkan kerusakan teringan akibat papasan gelombang kejut. Yakni berupa retaknya kaca jendela.

Demikian halnya dengan pelepasan sinar panasnya. Simulasi ledakan nuklir memang memperlihatkan potensi munculnya sinar panas (thermal rays) sebagai imbas terbentuknya bola api airburst. Bola api airburst ini diperhitungkan bergaris tengah 295 meter dan sangat panas (suhu lebih dari 3.000º C) namun umurnya sangat singkat (kurang dari 1 detik). Pada ground zero, fluks panas akibat pembentukan bola api airburst ini diperhitungkan hanya 4,63 kiloJoule/m2. Sementara ambang batas fluks panas bagi luka bakar paling ringan (yakni luka bakar tingkat satu) adalah 5,16 kiloJoule/m2. Sedangkan untuk bisa menghasilkan kerusakan fisik teringan (yakni dalam bentuk terbakarnya/hangusnya kulit batang pohon) dibutuhkan fluks panas minimal 9,93 kiloJoule/m2. Jadi, seperti halnya dalam aspek gelombang kejut, Peristiwa Bering 2018 tidak memberikan dampak dalam hal paparan sinar panasnya.

Gambar 4. Rekaman gelombang infrasonik produk Peristiwa Bering 2018 yang ditangkap oleh stasiun IS8 di pulau Greenland (Denmark), ribuan kilometer jauhnya dari ground zero. Sumber: Peter Brown, 2019.

Sehingga tidak ada dampak lebih lanjut yang dialami kawasan Laut Bering dan sekitarnya akibat Peristiwa Bering 2018. Berbeda halnya dengan Peristiwa Chelyabinsk 2013, yang memiliki ketinggian airburst relatif sama namun energinya jauh lebih besar (hampir 4 kali lipat lebih besar). Sehingga dampaknya ke ground zero dan sekitarnya cukup signifikan terutama dalam aspek gelombang kejut.

Adakah Meteoritnya?

Karena terjadi di tengah laut maka mustahil untuk mengetahui apakah Peristiwa Bering 2018 memproduksi meteorit yang bisa menjadikannya peristiwa boloid dan bukan hanya sekedar superfireball. Secara teoritis minimal 0,1 % dari massa meteoroid yang berbentuk asteroid mini akan selamat dari proses penghancuran di atmosfer Bumi dan melanjutkan perjalanannya hingga mendarat di paras Bumi sebagai meteorit. Untuk Peristiwa Bering 2018, maka sisa meteoroid itu akan setara dengan massa 1,4 ton. Garis tengahnya akan sebesar 0,88 meter, jika sisa meteoroid itu dianggap berbentuk bola sempurna.

Apabila meteorit itu jatuh sebagai bongkahan tunggal ke perairan Samudera Pasifik, maka kecepatannya saat menyentuh air masih 152 m/detik (546 km/jam). Tumbukan ini akan menciptakan tsunami kecil yang khas dengan panjang gelombang 129 meter dan menjalar melintasi perairan dengan kecepatan sekitar 122 km/jam. Tsunami ini demikian kecil sehingga dalam jarak 3 km saja dari titik tumbukannya hanya akan setinggi 0,15 meter. Faktanya sistem peringatan dini tsunami Pasifik tak mendeteksi usikan khas tsunami di Samudera Pasifik bagian utara. Ini menjadi indikasi bahwa kalaupun Peristiwa Bering 2018 memproduksi meteorit, maka meteorit itu jatuh tercebur ke laut bukn sebagai bongkahan tunggal (seperti halnya dalam peristiwa Chelyabinsk 2013). Melainkan sebagai kepingan-kepingan berukuran kecil yang sangat banyak sehingga tak berdampak serius kepada perairan yang dijatuhinya.

Referensi :

Collins dkk. 2005. Earth Impact Effects Program: A Web based Computer program for Calculating the Regional Environmental Consequences of a Meteoroid Impact on Earth. Meteoritics & Planetary Science no. 6 vo. 40 (2005), halaman 817-840.

Collins dkk. 2017. A Numerical Assessment of Simple Airblast Models of Impact Airbursts. Meteoritics & Planetary Science no. 8 vo. 52 (2017), halaman 1542-1560.

Dolan & Glasstone. 1977. The Effects of Nuclear Weapons. Washington DC (USA), Department of Defense and Energy, 3rd edition.