Bulan, Bulan Seolah-olah dan Bulan Sementara

Bersiaplah menatap langit kala Matahari telah merembang di waktu petang dan malam datang. Bila udara tak berawan dan posisi astronomisnya memungkinkan kita akan menyaksikannya bertahta di langit. Dari waktu ke waktu wajahnya selalu berubah-ubah. Suatu saat ia nampak bundar penuh sebagai purnama. Di saat yang lain dia nampak mirip lengkungan sabit. Di waktu yang lain lagi ia memperlihatkan diri separuh bundaran. Dan di momen yang lain lagi ia bahkan terlihat mirip lingkaran yang benjol pada salah satu sisinya. Itulah Bulan atau Rembulan, sang benda langit pengiring setia Bumi kita. Inilah satu-satunya benda langit yang memang benar-benar mengelilingi Bumi kita, bukan sekedar terkesan. Dengan posisinya yang demikian dekat, tak heran Bulan menjadi benda langit yang telah dikenal manusia semenjak awal peradaban. Tak hanya itu, ia pun mempengaruhi dinamika peradaban manusia. Mulai dari urusan sistem penanggalan (kalender) hingga ke ranah politis: balapan mendaratkan manusia pertama di Bulan.

Di antara satelit-satelit alamiah yang dimiliki planet-planet dalam tata surya kita, Bulan tergolong berukuran besar. Ia memang bukanlah satelit alamiah terbesar seantero tata surya kita. Dengan diameter 3.475 kilometer, Bulan masih kalah besar dibandingkan Io (diameter 3.644 kilometer), Callisto (diameter 4.820 kilometer), Titan (diameter 5.150 kilometer) maupun Ganymede (diameter 5.268 kilometer). Namun demikian dalam hal rasio dimensinya, maka dimensi Bulan relatif terhadap Bumi sebagai planet induknya adalah yang terbesar di antara planet-planet lainnya. Io, Callisto dan Ganymede boleh saja lebih besar dari Bulan. Namun bila dibandingkan dengan Jupiter (diameter 143.000 kilometer) sebagai planet induknya ketiga satelit alamiah itu ibarat kelereng bersanding dengan gajah karena rasionya sangat kecil (masing-masing 2,5 %; 3,4 % dan 3,7 %). Pun demikian halnya bilamana Titan disandingkan dengan planet Saturnus (diameter 120.500 kilometer), rasionya hanya 4,3 %.

Gambar 1. Bulan dalam wajah separuh saat berkonjungsi dengan Saturnus pada 4 Agustus 2014 TU silam, diabadikan dengan teleskop 70 mm yang dirangkai dengan kamera DSLR Nikon D60. Sampai saat ini Bulan adalah satu-satunya satelit alamiah Bumi. Meskipun demikian pada saat-saat tertentu Bulan memiliki teman baru, satelit alamiah tangkapan sementara Bumi. Sumber: Sudibyo, 2014.

Gambar 1. Bulan dalam wajah separuh saat berkonjungsi dengan Saturnus pada 4 Agustus 2014 TU silam, diabadikan dengan teleskop 70 mm yang dirangkai dengan kamera DSLR Nikon D60. Sampai saat ini Bulan adalah satu-satunya satelit alamiah Bumi. Meskipun demikian pada saat-saat tertentu Bulan memiliki teman baru, satelit alamiah tangkapan sementara Bumi. Sumber: Sudibyo, 2014.

Sebaliknya rasio ukuran Bulan terhadap Bumi adalah 27 %, sehingga ukuran relatif Bulan adalah hampir sepertiga Bumi. Dengan ukurannya yang besar, tak heran bila sistem Bumi-Bulan kadang dianggap sebagai sistem planet kembar ketimbang sistem planet dan satelit alamiahnya. Namun anggapan ini lemah. Sebab meski ukuran relatif Bulan memang besar sehingga Bulan tidaklah mengelilingi pusat Bumi melainkan mengitari titik barisenter (titik pusat massa bersama) Bumi-Bulan, namun titik itu hanya sejarak 4.670 kilometer dari pusat Bumi. Maka titik barisenter tersebut sepenuhnya berada dalam tubuh Bumi. Ini berbeda bila dibandingkan sistem Pluto-Charon. Dengan rasio dimensi Charon sebesar 52 % relatif terhadap Pluto, titik barisenter keduanya terletak sejarak 2.110 kilometer dari pusat Pluto. Dengan diameter Pluto 2.250 kilometer maka praktis titik barisenter itu sepenuhnya berada di luar tubuh Pluto. Sehingga jika dilihat tepat di atas bidang edar Charon, Pluto akan nampak bergoyang selagi Charon mengelilinginya.

Bulan menjadi satu-satunya benda langit selain Bumi yang pernah disinggahi manusia, meskipun kunjungan terakhir ke Bulan telah berlalu 43 tahun silam. Misi-misi antariksa ke Bulan, baik yang berawak (menyertakan manusia) maupun tak berawak, telah menghasilkan timbunan data akan seluk-beluk Bulan. Darinya astronomi modern mendeduksi bahwa Bulan lahir melalui peristiwa kosmik yang amat dramatis di awal masa tata surya. Setelahnya Bulan menjadi pengawal Bumi yang setia, menjaga stabilitas poros rotasi Bumi pada kemiringannya. Sehingga iklim di Bumi dapat bergulir stabil, yang memungkinkan terjaganya siklus air, oksigen dan karbon secara berkesinambungan. Sehingga kehidupan dapat tumbuh dan berkembang.

Namun jika sepintas kita bandingkan Bumi dengan planet-planet lainnya dalam tata surya kita, sebersit rasa cemburu mungkin menyapa. Betapa tidak. Planet biru yang kita huni dan cintai ini, yang menjadi satu-satunya tempat dimana kehidupan berjalan secara berkesinambungan, ternyata hanya mempunyai Bulan sebagai satu-satunya satelit alamiahnya. Mars saja, yang ukurannya separuh Bumi, punya dua satelit alamiah: Phobos dan Deimos. Bahkan jika planet-kerdil Pluto diperhitungkan, Bumi kita kalah jauh. Planet-kerdil yang besarnya hanya dua pertiga Bulan itu ternyata dikitari oleh paling sedikit lima buah satelit alamiah. Jangan bandingkan dengan para jumbo seperti Jupiter yang memiliki 67 satelit alamiah maupun Saturnus yang mengoleksi 62 satelit alamiah. Dalam bahasa populer masakini, itu hanya akan membuat kita merasa sedih. Meski di sisi lain kita juga bisa sedikit menghela nafas lega saat membandingkan Bumi dengan Merkurius maupun Venus. Dua planet yang lebih dekat ke Matahari itu sama sekali tak memiliki satelit alamiah barang sebiji pun.

Tapalkuda

Apakah Bumi hanya memiliki Bulan sebagai satu-satunya pengiring setianya?

Pada 10 Oktober 1986 Tarikh Umum (TU) astronom Duncan Waldron menemukan sebuah asteroid dekat-Bumi baru melalui fasilitas teleskop UK Schmidt di kompleks observatorium Siding Spring (Australia). Observatorium ini dikenal akan program pelacakan benda-benda langit mini dalam tata surya kita seperti asteroid dan komet. Salah satu satunya misalnya penemuan komet Siding-Spring yang menggemparkan karena lewat sangat dekat dengan planet Mars di tahun silam. International Astronomical Union (IAU) memberi nama asteroid temuan Waldron ini sebagai asteroid 3753 Cruithne. Semula asteroid yang berdiameter 5 kilometer ini hanya dianggap sebagai asteroid dekat-Bumi yang biasa saja. Ia juga cukup redup, magnitudo semu maksimumnya hanyalah +15,8 atau 6 kali lebih redup ketimbang planet-kerdil Pluto, sehingga tak mudah untuk mengamatinya. dibutuhkan teleskop reflektor yang cermin obyektifnya bergaris tengah minimal 100 cm untuk bisa mengamatinya.

Gambar 2. Asteroid Cruithne (diantara dua garis lurus datar), diabadikan dari Observatorium Powell, Kansas (Amerika Serikat). Asteroid ini adalah asteroid pertama yang diketahui memiliki periode revolusi tepat sama dengan Bumi, sehingga hakikatnya berbagi orbit dengan Bumi. Oleh posisi uniknya, asteroid Cruithne terlihat mengelilingi satu titik dalam orbit Bumi lewat orbit-tampak mirip kacang, jika diamati dari Bumi. Sumber: Observatorium Powell, 2001.

Gambar 2. Asteroid Cruithne (diantara dua garis lurus datar), diabadikan dari Observatorium Powell, Kansas (Amerika Serikat). Asteroid ini adalah asteroid pertama yang diketahui memiliki periode revolusi tepat sama dengan Bumi, sehingga hakikatnya berbagi orbit dengan Bumi. Oleh posisi uniknya, asteroid Cruithne terlihat mengelilingi satu titik dalam orbit Bumi lewat orbit-tampak mirip kacang, jika diamati dari Bumi. Sumber: Observatorium Powell, 2001.

Cruithne baru menyedot perhatian besar mulai 1997 TU kala trio astronom Finlandia dan Kanada, yakni Paul Wiegert, Kimmo Innanen dan Seppo Mikkola memperlihatkan uniknya asteroid ini. Asteroid Cruithne memiliki orbit sangat lonjong, jauh berbeda dibanding orbit Bumi. Orbit Cruithne memiliki perihelion (titik terdekat ke Matahari) sejarak 72 juta kilometer atau berdekatan dengan orbit Merkurius dan aphelion (titik terjauh ke Matahari) 226 juta kilometer atau berdekatan dengan orbit Mars. Sehingga orbit Cruithne memotong orbit Venus, Bumi dan Mars. Namun asteroid ini membutuhkan waktu hampir sama dengan Bumi dalam mengelilingi Matahari, karena periode revolusinya 364 hari (periode revolusi Bumi 365,25 hari). Dalam astronomi, kesamaan nilai periode revolusi ini membuat asteroid Cruithne dikatakan mengalami resonansi orbital dengan Bumi. Tepatnya resonansi orbital 1:1.

Sepasang benda langit yang mengalami resonansi orbital 1:1 bermakna bahwa kedua berbagi orbit yang sama. Resonansi orbital 1:1 istimewa karena tidak stabil. Bila massa kedua benda langit yang beresonansi itu tidak berbeda jauh, maka yang lebih kecil akan diusir keluar oleh yang lebih besar. Bumi kita pernah mengalami situasi seperti ini di awal masa tata surya. Saat itu proto-Bumi harus berbagi orbit bersama dengan proto-Theia, protoplanet seukuran Mars masakini. Proto-Bumi mendepak proto-Theia dari orbitnya, namun sebagai akibatnya proto-Theia justru berbenturan dengan proto-Bumi. Peristiwa itulah yang membentuk Bulan. Tapi karena massa Cruithne amat sangat kecil dibandingkan Bumi, maka depak-mendepak semacam itu tidak terjadi. Sebaliknya justru gerak-gerik Cruithne menyajikan pemandangan yang mengesankan.

Orbits_of_Cruithne_and_Earth Horseshoe_orbit_of_Cruithne_from_the_perspective_of_Earth
Gambar 3. Atas: simulasi yang memperlihatkan bagaimana gerak Bumi dan Cruithne saat dilihat tinggi di atas kutub utara/selatan Matahari (kiri) dengan program Celestia. Keduanya nampak bergerak berlawanan arah dengan jarum jam di orbitnya masing-masing. Bila dilihat dari Bumi, yakni kala Bumi dianggap diam sebagaimana Matahari (kanan), maka dalam setahun Cruithne terlihat menyusuri orbit-tampak mirip kacang dengan Cruithne seolah bergerak searah dengan jarum jam. Bawah: simulasi gerak asteroid 2002 AA29 selama seabad penuh dengan Bumi dianggap diam sebagaimana Matahari. Nampak 2002 AA29 bergerak di sekitar orbit Bumi dan membentuk orbit-tampak tapalkuda. Sumber: Jecowa, 2007 & NASA, 2002.

Gambar 3. Atas: simulasi yang memperlihatkan bagaimana gerak Bumi dan Cruithne saat dilihat tinggi di atas kutub utara/selatan Matahari (kiri) dengan program Celestia. Keduanya nampak bergerak berlawanan arah dengan jarum jam di orbitnya masing-masing. Bila dilihat dari Bumi, yakni kala Bumi dianggap diam sebagaimana Matahari (kanan), maka dalam setahun Cruithne terlihat menyusuri orbit-tampak mirip kacang dengan Cruithne seolah bergerak searah dengan jarum jam. Bawah: simulasi gerak asteroid 2002 AA29 selama seabad penuh dengan Bumi dianggap diam sebagaimana Matahari. Nampak 2002 AA29 bergerak di sekitar orbit Bumi dan membentuk orbit-tampak tapalkuda. Sumber: Jecowa, 2007 & NASA, 2002.

Bila dilihat pada titik yang nun tinggi di atas kutub utara/selatan Bumi dalam jangka waktu sangat lama hingga lebih dari 100 tahun, asteroid Cruithne terlihat menyusuri angkasa di sekitar orbit Bumi secara teratur melalui orbit-tampak yang mirip tapalkuda/ladam. Sementara jika hanya dilihat dalam setahun, Cruithne terlihat menyusuri orbit-tampak mirip kacang. Titik pusat orbit-tampak mirip kacang ini tepat berimpit dengan salah satu titik dalam orbit Bumi. Keunikan ini terlihat lebih jelas lagi dalam simulator. Bila kita memosisikan Bumi diam seperti halnya Matahari, maka Cruithne akan terlihat bergerak secara teratur menyusuri orbit-tampak tapalkuda-nya untuk ‘menjauhi’ Bumi dan kemudian ‘mendekati’ Bumi dari sisi yang lain. Analisis lebih lanjut memperlihatkan orbit-tampak tapalkuda Cruithne bukanlah sirkuit tertutup, melainkan berbentuk spiral yang secara perlahan kian menjauhi posisi Bumi dan kemudian bergerak mendekati Bumi dari sisi yang lain.

Seolah-olah dan Sementara

Karena beresonansi orbital 1:1 dengan Bumi, maka orbit asteroid Cruithne sesungguhnya tidak stabil. Terbuka kemungkinan ia bakal keluar dari orbitnya dan beralih mendekat ke Bumi hingga akhirnya bertumbukan. Dengan diameter 5 kilometer, tumbukan Cruithne dengan Bumi tentu bakal sangat dahsyat, mungkin setingkat di bawah kedahsyatan tumbukan asteroid yang memusnahkan dinosaurus. Namun analisis memperlihatkan asteroid Cruithne bakal tetap menghuni orbit ini hingga berjuta tahun mendatang. Sehingga potensi bahaya tumbukan asteroid Cruithne dengan Bumi hingga berjuta tahun ke depan dapat dikesampingkan. Belakangan ditemukan sejumlah asteroid yang mirip Cruithne. Misalnya asteroid 54509 YORP, (85770) 1998 UP1, 2002 AA29 (diameter ~100 meter), 2009 BD, 2001 GO2 dan 2010 SO16.

Ada sebuah situasi istimewa untuk asteroid-asteroid yang beresonansi orbital 1:1 dengan Bumi dan memiliki orbit-tampak tapalkuda. Yakni pada saat titik pusat orbit-tampak itu tepat berimpit dengan Bumi, bukan hanya dengan satu titik dalam orbit Bumi. Jika hal demikian terjadi, maka asteroid itu akan menjadi kuasi-satelit alamiah, atau kuasi-Bulan, atau seolah-olah Bulan. Sebab selama beberapa waktu asteroid tersebut terlihat mengelilingi Bumi di orbit tapalkudanya. Apakah asteroid yang berstatus kuasi-Bulan dapat dianggap sebagai satelit alamiah kedua Bumi atau Bulan kedua? Tidak. Sebab asteroid tersebut hanya seakan-akan saja mengedari Bumi. Tapi sesungguhnya ia tak terikat oleh gravitasi Bumi layaknya Bulan. Asteroid kuasi-Bulan sesungguhnya masih tetap beredar mengelilingi Matahari dalam orbitnya sendiri.

Gambar 4. Simulasi pergerakan asteroid 2002 AA29 saat berstatus kuasi-Bulan dalam enam abad mendatang, dengan Bumi dianggap diam sebagaimana Matahari. Nampak 2002 AA29 bergerak menyusuri orbit-tampak mirip kacang dengan pusat orbit di Bumi, sehingga seolah-olah mengelilingi Bumi. Sumber: NASA, 2002.

Gambar 4. Simulasi pergerakan asteroid 2002 AA29 saat berstatus kuasi-Bulan dalam enam abad mendatang. Kiri: dilihat dari ketinggian di atas kutub utara Matahari dengan Matahari diam, nampak Bumi dan 2002 AA29 beredar mengelilingi Matahari dengan arah berlawanan terhadap jarum jam. Kanan: bila dilihat tinggi di atas kutub utara Bumi dan Bumi dianggap diam sebagaimana Matahari. Nampak 2002 AA29 bergerak menyusuri orbit-tampak mirip kacang dengan arah searah jarum jam. Pusat orbitnya ada di Bumi, sehingga seolah-olah mengelilingi Bumi. Sumber: NASA, 2002.

Asteroid 2003 YN107 (diameter ~30 meter) adalah kuasi-Bulan yang pertama ditemukan. Ia berkedudukan sebagai kuasi-Bulan semenjak tahun 1996 TU dan bertahan hingga 2006 TU. Sebelum tahun 1996 itu gerak asteroid 2003 YN107 mirip dengan perilaku Cruithne. Ia bergerak dalam orbit-tampak tapalkudanya dimana titik pusat orbitnya selalu bergeser dari waktu ke waktu. Pergeseran itu membuat titik pusat orbit-tampak tapalkuda asteroid 2003 YN107 akhirnya berimpit dengan Bumi mulai 1996 TU dan bertahan hingga sepuluh tahun kemudian. Selepas 2006 TU kembali asteroid 2003 YN107 berperilaku seperti Cruithne. Belakangan sejumlah asteroid dekat-Bumi beresonansi orbital 1:1 yang juga menjadi kuasi-Bulan ditemukan, seperti asteroid (164207) 2004 GU9,(277810), 2006 FV35 dan 2014 OL339. Analisis memperlihatkan dalam 600 tahun ke depan, asteroid 2002 AA29 juga bakal menjadi kuasi-Bulan.

Selain kuasi-Bulan, apakah Bumi benar-benar tidak memiliki satelit alamiah yang lain diluar Bulan?

Jawabannya bisa, meski mengandung syarat. Bumi dapat saja memiliki satelit alamiah lain disamping Bulan, namun sifatnya sementara. Jadi satelit alamiah yang lain itu hanya bakal ada untuk jangka waktu tertentu yang sangat singkat. Bumi kita bisa melakukannya khususnya pada asteroid-asteroid dekat-Bumi yang melintas pada kecepatan dan memasuki ruang yang tepat. Ruang tersebut dinamakan ruang Hill, merujuk nama astronom George William Hill (Amerika Serikat). Kadang dinamakan juga sebagai ruang Roche, mengabadikan nama astronom Eduoard Roche (Perancis). Baik Hill maupun Roche adalah dua sosok astronom yang pertama mengusulkan adanya sebuah ruang bervolume yang menyelubungi planet, dimana gravitasi planet tersebut mendominasi ruang itu ketimbang gravitasi planet tetangganya maupun Matahari.

Bagi Bumi, ruang Hill atau ruang Roche ini adalah kawasan yang berjarak hingga 1,5 juta kilometer dari pusat Bumi. Dalam kawasan inilah sebuah satelit alamiah selain Bulan bisa berada. Bulan menjadi satelit alamiah Bumi karena sepenuhnya ada dalam ruang Hill/Roche Bumi. Dengan radius sumbu utama orbit Bulan sebesar 384.000 kilometer dari pusat Bumi, maka radius tersebut masih lebih kecil ketimbang radius ruang Hill/Roche Bumi. Bila ada asteroid dekat-Bumi yang melaju pada kecepatan relatif cukup lambat dan melintas di dalam ruang Hill/Roche Bumi ini, gravitasi Bumi dapat menangkapnya dan memaksanya berubah haluan menjadi mengelilingi Bumi. Proses ini membuat asteroid tersebut menjadi satelit alamiah tangkapan. Satelit tangkapan banyak dijumpai di planet-planet dalam tata surya kita. Misalnya Mars, yang mendapatkan Phobos dan Deimos dari proses tangkapan.

Gambar 5. Pergerakan asteroid 2006 RH120 (di antara dua garis lurus datar) saat berstatus satelit tangkapan sementara Bumi, sebagaimana diabadikan dengan teleskop Schmidt-Cassegrain 40 cm + kamera CCD dari Observatorium Great Shefford (Inggris). Citra pergerakan ini dihasilkan dari empat citra terpisah yang masing-masing merupakan hasil stacking (penumpukan) dari 20 citra beruntun dengan penyinaran masing-masing 4 detik. teleskop diarahkan untuk mengikuti gerak asteroid, sehingga bintang-bintang dilatarbelakangnya terlihat sebagai garis-garis putih. Atas adalah utara. Satelit alamiah tangkapan Bumi itu nampak bergerak dengan kecepatan 47 detik busur dalam setiap menitnya. Sumber: Observatorium Great Shefford, 2007.

Gambar 5. Pergerakan asteroid 2006 RH120 (di antara dua garis lurus datar) saat berstatus satelit tangkapan sementara Bumi, sebagaimana diabadikan dengan teleskop Schmidt-Cassegrain 40 cm + kamera CCD dari Observatorium Great Shefford (Inggris). Citra pergerakan ini dihasilkan dari empat citra terpisah yang masing-masing merupakan hasil stacking (penumpukan) dari 20 citra beruntun dengan penyinaran masing-masing 4 detik. teleskop diarahkan untuk mengikuti gerak asteroid, sehingga bintang-bintang dilatarbelakangnya terlihat sebagai garis-garis putih. Atas adalah utara. Satelit alamiah tangkapan Bumi itu nampak bergerak dengan kecepatan 47 detik busur dalam setiap menitnya. Sumber: Observatorium Great Shefford, 2007.

Satelit alamiah tangkapan Bumi umumnya berumur singkat, bergantung pada konfigurasi orbit awalnya sebelum memasuki ruang Hill/Roche Bumi. Karenanya ia disebut satelit alamiah tangkapan sementara (STS) atau temporary satellite capture (TSC). Dan Bumi sempat memiliki satelit alamiah kedua-nya yang berupa satelit alamiah tangkapan sementara pada periode antara September 2006 hingga Juni 2007 TU. Satelit alamiah kedua itu adalah asteroid 2006 RH120 (diameter ~3 m). Asteroid ini pertama kali terlihat pada 14 September 2006 TU lewat sistem penyigian langit semi-otomatik Catalina Sky Survey sebagai benda langit yang sangat redup (magnitudo semu +19) dan bergerak cepat. Benda langit ini ditemukan kala berada pada jarak 2 kali lipat lebih jauh ketimbang Bulan. Observasi demi observasi selanjutnya memperlihatkan benda langit ini beredar mengelilingi Bumi dan sempat diduga sebagai sisa roket tingkat tiga dari era perlombaan antariksa. Namun analisis lebih lanjut mencoret kemungkinan tersebut sekaligus menempatkan benda langit ini sebagai asteroid yang juga adalah satelit alamiah kedua bagi Bumi, meski hanya sementara. Astronomi modern memperkirakan sedikitnya satu asteroid akan menjadi satelit alamiah tangkapan sementara Bumi dalam tiap dasawarsa.

Gambar 6. Orbit asteroid 2006 RH120 sepanjang 1 Desember 2006 hingga 1 Juli 2007 TU atau selagi menyandang status satelit tangkapan sementara Bumi atau Bulan sementara Bumi. Nampak asteroid mengelilingi Bumi hingga tiga kalis epanjangw aktu itu, dengan orbit yang terus berubah-ubah. Disimulasikan oleh Paul Chodas di NASA Jet Propulsion Laboratory, california (Amerika Serikat). Sumber: NASA, 2015.

Gambar 6. Orbit asteroid 2006 RH120 sepanjang 1 Desember 2006 hingga 1 Juli 2007 TU atau selagi menyandang status satelit tangkapan sementara Bumi atau Bulan sementara Bumi. Nampak asteroid mengelilingi Bumi hingga tiga kalis epanjangw aktu itu, dengan orbit yang terus berubah-ubah. Disimulasikan oleh Paul Chodas di NASA Jet Propulsion Laboratory, california (Amerika Serikat). Sumber: NASA, 2015.

Sepanjang kurun September 2006 TU hingga Juni 2007 TU asteroid 2006 RH120 mengelilingi Bumi dalam orbit lonjong dengan perigee (titik terdekat ke Bumi) 277.000 kilometer dan apogee (titik terjauh ke Bumi) 1,635 juta kilometer, terhitung dari pusat Bumi. Orbit ini ditempuhnya sekali putaran dalam waktu 108 hari. Sebelum September 2006 TU, asteroid ini masih beredar mengelilingi Matahari sebagai bagian dari keluarga asteroid Aten dengan periode 340 hari, perihelion 135 juta kilometer dan aphelion 150 juta kilometer. Pada Juni 2007 TU, selepas melewati titik perigee-nya asteroid 2006 RH120 kembali melejit keluar dari pengaruh gravitasi Bumi. Asteroid itu kemudian mengelilingi Matahari dengan orbit yang berubah dibanding sebelum September 2006 TU. Kali ini orbitnya memiliki perihelion 151 juta kilometer dan aphelion 158 juta kilometer yang ditempuh dalam waktu 383 hari. Orbit demikian menjadikan asteroid 2006 RH120 berpindah ke keluarga asteroid Apollo. Semenjak itu Bumi kita kembali kehilangan satelit alamiah tangkapan termutakhirnya.

Referensi :

Barbee. 2015. Accessible Near-Earth Objects (NEOs). Presentasi dalam 12th Meeting of the NASA Small Bodies Assessment Group (SBAG), 7 Januari 2015.

Great Shefford Observatory. 2007. 2006 RH120 ( = 6R10DB9) (A Second Moon for the Earth?)

Wiegert, Innanen, Mikkola. 2009. Quasi-satellites, a Strange Class of Solar System Object, May Exist in the Outer Reaches of Our Solar System. Western University, Canada.

Wiegert, Innanen, Mikkola. 1997. Near-Earth Asteroid 3753 Cruithne, Earth’s Curious Companion. Western University, Canada.

Gerhana Bulan dan Uranus Si Planet Biru Telur

Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014 baru saja usai. Meski di atas kertas seluruh Indonesia merupakan wilayah gerhana ini, dalam praktiknya tak setiap tempat mendapatkan kesempatan untuk menikmati meredupnya sekaligus bersalin warnanya sang rembulan menjadi kemerah-merahan mirip warna darah. Gangguan besar di ruang udara Asia Tenggara seiring tumbuh dan berkembangnya kehadiran topan Vongfong (Ompong) semenjak 30 September 2014 membuat banyak tempat di Indonesia yang tertutupi awan tebal dan mendung. Bahkan hanya berbelas jam sebelum Gerhana Bulan terjadi, topan ini telah menguat hingga menyandang status tertinggi sebagai topan super (kategori 5) seiring pergerakannya di atas perairan Samudera Pasifik lepas pantai timur Filipina yang lebih hangat dan banyak memproduksi uap air. Hanya di sejumlah tempat saja langit relatif terbuka ataupun hanya tertutupi awan tipis, sehingga publik disana pun berkesempatan menikmati gerhana.

Gambar 1. Saat-saat 'menghilang'nya Bulan ke dalam kerucut umbra Bumi pada Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014 saat disaksikan dari jarak 107 juta kilometer. Film pendek ini dibuat dari 31 citra terpisah yang diambil secara beruntun lantas diperbesar dua kali lipat dan kecerlangan Bulan dilipatgandakan 25 kali lipat. Skala waktu dalam UTC/GMT (WIB minus 7). Diabadikan oleh wahana MESSENGER. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 1. Saat-saat ‘menghilang’nya Bulan ke dalam kerucut umbra Bumi pada Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014 saat disaksikan dari jarak 107 juta kilometer. Film pendek ini dibuat dari 31 citra terpisah yang diambil secara beruntun lantas diperbesar dua kali lipat dan kecerlangan Bulan dilipatgandakan 25 kali lipat. Skala waktu dalam UTC/GMT (WIB minus 7). Diabadikan oleh wahana MESSENGER. Sumber: NASA, 2014.

Dalam peristiwa langit ini hampir segenap mata tertuju kepada Bulan. Selain di Bumi, observasi terhadap Gerhana Bulan Total kali ini juga dilakukan dari luar Bumi. Tepatnya dari lokasi sejauh 107 juta kilometer, yakni dari lingkungan planet Merkurius. Adalah wahana antariksa MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging) yang mengabadikannya dalam rentang waktu antara pukul 16:18 hingga 17:18 WIB. Satelit tak berawak yang sejatinya ditugaskan untuk menyelidiki fisik dan lingkungan planet terdekat ke Matahari itu memotret Bumi dan Bulan secara beruntun sehingga citra-citranya bisa digunakan untuk mengonstruksi sebuah film pendek yang bagaimana saat-saat Bulan ‘menghilang’ dalam kegelapan begitu kian jauh memasuki kerucut bayangan inti (umbra) Bumi.

Herschel

Selain Bulan, benda langit yang juga menarik perhatian di saat gerhana seiring posisinya yang cukup berdekatan dengan Bulan adalah sebuah obyek redup bernama Uranus. Tak seperti Bulan yang terlihat demikian besar dan sungguh kasat mata sehingga tak butuh alat bantu optik apapun dalam menyaksikannya, Uranus sungguh redup. Sehingga tak begitu menarik perhatian. Sejauh ini hanya Chandra Firmansyah (Jember) dan Joshua Anderson (Surabaya) yang sempat mengabadikan panorama Uranus bersanding dengan Bulan di saat gerhana barusan.

Gambar 2. Citra satelit cuaca MTSAT-2 untuk kawasan Asia Tenggara sejam setelah puncak Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014, dalam kanal inframerah. Nampak topan Vongfong (Ompong) yang telah berkembang menjadi topan super (kategori 5) dengan mata badainya yang khas. Sumber: Kochi University, 2014.

Gambar 2. Citra satelit cuaca MTSAT-2 untuk kawasan Asia Tenggara sejam setelah puncak Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014, dalam kanal inframerah. Nampak topan Vongfong (Ompong) yang telah berkembang menjadi topan super (kategori 5) dengan mata badainya yang khas. Sumber: Kochi University, 2014.

Uranus memang nyaris tak ada bedanya dengan bintang-bintang redup. Sebagai planet terjauh kedua terhadap Matahari (setelah Neptunus), geraknya sungguh lambat apalagi bila dibandingkan dengan gerak planet Mars, Jupiter maupun Saturnus. Karenanya meski ia dalam waktu-waktu tertentu dapat disaksikan mata tanpa alat bantu apapun sepanjang ada di lingkungan cukup gelap dan langit mendukung, sebelum abad ke-18 tak seorang pun menyangka Uranus adalah planet. Padahal benda langit ini sudah teramati setidaknya sejak era astronomi Yunani kuno, kala Hipparchos mendaftarnya sebagai salah satu bintang dalam katalognya yang dipublikasikan pada 128 STU (Sebelum Tarikh Umum). Berbelas abad kemudian, Uranus lagi-lagi didaftar sebagai bintang dalam katalog John Flamsteed, astronom kerajaan Inggris Raya sekaligus salah satu pelopor pendirian Observatorium Greenwich, yang dipublikasikan tahun 1690 TU (Tarikh Umum). Flamsteed menganggap Uranus sebagai bagian dari rasi Taurus sehingga memberinya nama bintang 34 Tauri. Di Perancis, astronom Pierre Lemonier bahkan mengamati ‘bintang 34 Tauri’ hingga 12 kali sepanjang periode 1750 hingga 1769 TU, tanpa pernah menyadarinya sebagai planet.

Adalah seorang William Herschel yang pertama menyadari ‘bintang 34 Tauri’ bukanlah bintang. Terlahir sebagai Friedrich Wilhelm Herschel di Hannover (Jerman), ia tumbuh sebagai musisi klasik untuk kemudian bermigrasi ke Inggris pada tahun 1761 TU guna bergabung dengan orkestra Newcastle. Menetap di kota kecil Bath, Herschel segera terkenal dengan kegiatan-kegiatan musiknya hingga pada puncaknya menjabat direktur orkestra Bath sekaligus salah satu musisi klasik papan atas Inggris Raya dewasa itu. Posisinya membuatnya berteman dengan banyak orang, termasuk Nevil Maskelyne sang astronom kerajaan. Pertemanan ini menumbuhkan minatnya akan astronomi hingga tiba pada suatu titik dimana ia memutuskan harus membuat teleskop. Herschel memilih membangun teleskop pemantul (reflektor) dengan cermin obyektif dari logam spekulum (paduan logam tembaga 67 % dan timah putih 33 %) yang dicetak dan dipoles sendiri. Enambelas jam dihabiskannya setiap hari guna membangun teleskop impian di ruang bawah tanah kediamannya. Suatu saat ia harus terbirit-birit menyelamatkan diri kala cetakan yang terbuat dari kotoran-kuda mendadak pecah dan logam cair membanjir kemana-mana.

Gambar 3. Citra panoramik Bulan dan sekitarnya pada saat puncak Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014, diabadikan dari Jember (Jawa Timur) menggunakan panjang fokus 55 mm, ISO tinggi dan waktu penyinaran 15 detik. Bulan nampak sangat terang (pertanda tersaturasi). Planet Uranus diperlihatkan dengan tanda panah. Sumber: Chandra Firmansyah, 2014.

Gambar 3. Citra panoramik Bulan dan sekitarnya pada saat puncak Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014, diabadikan dari Jember (Jawa Timur) menggunakan panjang fokus 55 mm, ISO tinggi dan waktu penyinaran 15 detik. Bulan nampak sangat terang (pertanda tersaturasi). Planet Uranus diperlihatkan dengan tanda panah. Sumber: Chandra Firmansyah, 2014.

Lewat teleskopnya, Herschel memulai karirnya sebagai astronom amatir per Mei 1773 TU. Ia memusatkan perhatian pada sistem bintang ganda. Belakangan ia pun tertarik mengamati benda-benda langit non bintang yang disebutnya nebula. Herschel menemukan dan mengamati tak kurang dari 2.400 nebula. Di kemudian hari disadari sebagian besar nebula temuan Herschel merupakan galaksi yang menjadi tetangga galaksi Bima Sakti kita. Namun penemuannya yang paling fenomenal terjadi pada Maret 1781 TU: Uranus. Kala mengamati bintang-bintang di rasi Taurus pada 17 Maret 1781 TU malam, teleskopnya (yang memiliki kemampuan perbesaran 227 kali) bersirobok dengan ‘bintang 34 Tauri.’ Ia mendapati bintang ini sedikit berbeda dibanding bintang zeta Tauri disampingnya. Tertarik dengannya, Herschel mengganti-ganti lensa okuler teleskopnya sehingga kemampuan perbesarannya meningkat menjadi 460 dan 932 kali. Herschel mendapati, semakin besar kekuatan perbesaran teleskop maka semakin besar pula diameter sudut ‘bintang 34 Tauri’ secara proporsional. Berdasarkan pengalamannya sifat semacam ini tak pernah didapati pada bintang-bintang sesungguhnya. Sehingga ‘bintang 34 Tauri’ bukanlah bintang. Kesimpulan ini menguat setelah Herschel juga mendapati posisi ‘bintang 34 Tauri’ ternyata sedikit berubah dari hari ke hari. Dalam pandangan Herschel, benda langit itu mungkin komet.

Herschel pun menceritakan temuan ‘komet’-nya pada sahabatnya Maskelyne dan sang sahabat bergegas menyisir langit. Hampir sebulan mereka kembali bertemu, namun kali ini Maskelyne datang dengan wajah sedikit kebingungan. Baginya ‘komet’ yang dimaksud Herschel nampaknya bukanlah komet seiring tidak adanya bentuk kepala (coma) maupun ekor. Namun jika bukan merupakan komet, satu-satunya penjelasan memungkinkan adalah ‘komet’ temuan Herschel merupakan planet tak dikenal yang beredar mengelilingi Matahari dalam sebentuk orbit hampir mendekati lingkaran. Tapi pemikiran konservatif Maskelyne menganggap gagasan akan planet baru yang tak dikenal sebelumnya sebagai hal yang nyaris mustahil.

Gambar 4. Citra Bulan dan sekitarnya pada puncak Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014 diabadikan dari Jember (Jawa Timur) menggunakan panjang fokus 55 mm, ISO tinggi dan waktu penyinaran 15 detik. Citra telah diolah. Separuh wajah Bulan nampak berwarna kemerah-merahan (pertanda gerhana). Planet Uranus diperlihatkan dengan tanda panah. Sumber: Chandra Firmansyah, 2014.

Gambar 4. Citra Bulan dan sekitarnya pada puncak Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014 diabadikan dari Jember (Jawa Timur) menggunakan panjang fokus 55 mm, ISO tinggi dan waktu penyinaran 15 detik. Citra telah diolah. Separuh wajah Bulan nampak berwarna kemerah-merahan (pertanda gerhana). Planet Uranus diperlihatkan dengan tanda panah. Sumber: Chandra Firmansyah, 2014.

Selagi Maskelyne kebingungan dan Herschel tetap berkukuh dengan anggapan ‘komet’-nya, kabar menyebar ke seantero Eropa. Para astronom pun ramai-ramai mengarahkan teleskopnya ke ‘komet’ ini dengan antusias. Data demi data pengamatan pun terkumpul. Posisi ‘komet’ dari hari ke hari pun terekam. Berbekal segudang data ini maka astronom Anders Johan Lexell (Rusia) mulai mencoba menentukan orbitnya. Ia mendapatkan sebentuk orbit yang hampir mendekati lingkaran, persis seperti temuan Maskelyne. Orbit semacam ini sangat janggal untuk ukuran komet sehingga Lexell menyimpulkan bahwa benda langit temuan Herschel itu sejatinya planet baru. Kesimpulan Lexell didukung penuh astronom Johann Elert Bode (Jerman), yang melakukan perhitungan terpisah dan mendapatkan hasil hampir sama. Benda langit itu adalah planet baru, yang beredar mengelilingi Matahari dalam orbit yang lebih jauh ketimbang Saturnus. Herschel sendiri akhirnya mengubah pendapatnya. Kepada Joseph Banks, presiden Royal Society (perhimpunan ilmuwan Inggris Raya) saat itu, ia menyatakan benda langit itu memang planet.

Segera temuan Herschel menggemparkan dunia. Untuk pertama kalinya semenjak awal peradaban, umat manusia berhasil menemukan sebuah planet baru. Untuk pertama kalinya pula tata surya disadari tak hanya berhenti sebatas orbit Saturnus, namun ternyata masih lebih luas lagi. Raja George III demikian terpesona dengan prestasi ini sehingga mengundang Herschel dan Caroline, saudara perempuan penuh pengabdiannya yang berperan sebagai notulis selama Herschel melaksanakan observasi, ke istana Windsor sekaligus memberikan anugerah 200 poundsterling per tahun. Bahkan pada 1816 TU ia dianugerahi gelar bangsawan, sehingga menjadi Sir Frederick William Herschel. Penghormatan ini membuat Herschel pada awalnya menamai planet itu sebagai Georgium Sidus (bintang George). Namun nama ini tak populer. Di Perancis, yang secara politis bersitegang dengan Inggris, planet baru itu lebih dikenal sebagai planet Herschel. Bode kemudian menyodorkan nama yang lebih bisa diterima segenap pihak dengan mengacu pada mitologi Yunani, yakni Uranus. Demikian besar pengaruh penemuan Uranus sehingga saat Klaproth berhasil mengekstraksi unsur logam baru pada 1789 TU, ia pun menyematkan nama Uranium.

Telur

Semenjak penemuannya, Uranus baru sekali dieksplorasi dalam jarak cukup dekat oleh wahana antariksa tak berawak. Tepatnya pada 1986 TU, saat Voyager 2 milik NASA (Amerika Serikat) melintas-dekat planet ini dalam perjalanan akbarnya mengarungi tata surya. Jarak terdekat yang berhasil dicapai Voyager 2 ke Uranus adalah 81.500 kilometer pada 24 Januari 1986 TU. Kesan pertama yang muncul saat menyaksikan wajah Uranus dari dekat, setidaknya melalui Voyager 2, adalah warnanya. Bagi kita di Indonesia, warna Uranus sangat mirip dengan warna telur bebek. Yakni sama-sama berwarna aqua, atau biru kehijauan, atau biru telur. Uranus mendapatkan warna khas ini dari berlimpahnya gas metana dalam atmosfernya. Molekul-molekul metana bersifat menyerap cahaya dalam spektrum cahaya tampak dan inframerah dekat, sehingga membuat sang planet berwarna biru telur.

Gambar 5. Carilah persamaannya. Telur bebek (atas) dan planet Uranus (bawah) sama-sama menampakkan warna aqua, atau biru kehijauan, atau biru telur. Sumber: Sudibyo, 2014; NASA, 1986.

Gambar 5. Carilah persamaannya. Telur bebek (atas) dan planet Uranus (bawah) sama-sama menampakkan warna aqua, atau biru kehijauan, atau biru telur. Sumber: Sudibyo, 2014; NASA, 1986.

Dengan melewati Uranus, Voyager 2 tak hanya mendapat tambahan kecepatan guna melanjutkan perjalanannya melintas-dekat planet Neptunus kelak (terjadi pada 1989 TU), namun juga menguak banyak misteri dunia ajaib nan menakjubkan ini. Ia menemukan planet ini berotasi secara menggelinding di ekliptika akibat sumbu rotasi yang miring hingga 98 derajat terhadap bidang tegak ekliptika. Tak pelak selama setengah periode revolusinya (yakni 42 tahun), kutub selatan Uranus selalu menghadap ke Matahari. Dan selama setengah periode revolusi selanjutnya giliran kutub utara yang demikian. Voyager 2 pun menemukan cincin-cincin Uranus (yang lantas menjadi ciri khas planet-planet raksasa dalam tata surya), beberapa satelit alamiah (Bulan-Bulan Uranus) dan magnetosfer nan ajaib.

Pasca Voyager 2, sejauh ini belum ada rencana baru untuk mengeksplorasi Uranus. Beberapa usulan memang sempat muncul. Salah satunya memaksimalkan peran wahana antariksa Cassini, yang masih aktif bekerja di lingkungan Saturnus. Secara teknis Cassini bisa diarahkan untuk melepaskan diri dari kungkungan gravitasi planet Saturnus dan terbang menuju Uranus. Namun keterbatasan bahan bakar membuat perjalanan dari Saturnus menuju Uranus membutuhkan waktu hingga dua puluh tahun. Ini lebih lama ketimbang waktu yang dibutuhkan sebuah wahana antariksa untuk terbang langsung dari Bumi menuju Uranus, yakni 12-13 tahun. Seiring tiadanya rencana baru eksplorasi Uranus, umat manusia masih harus berpuas diri mengamati planet biru telur dan lingkungannya ini dari kejauhan dengan memanfaatkan teleskop-teleskop tercanggih.

Referensi:

Lakdawalla. 2014. From Mercury Orbit, MESSENGER Watches a Lunar Eclipse. Planetary.org, 10 Oct 2014.

Morison. 2008. Introduction to Astronomy and Cosmology. West Sussex : John Wiley & Sons, UK.

Melongok Saturnus ‘Ditelan’ Bulan

Nama resminya adalah okultasi Saturnus oleh Bulan, atau diringkas sebagai okultasi Bulan-Saturnus. Ini adalah peristiwa unik dimana sebuah benda langit dengan diameter tampak/diameter sudut jauh lebih kecil (dalam hal ini planet Saturnus) memiliki koordinat bujur ekliptika yang sama serta koordinat lintang ekliptika yang hampir sama dengan benda langit berdiameter sudut lebih besar (dalam hal ini Bulan). Dengan demikian okultasi merupakan kasus khusus dari konjungsi, dimana terdapat persyaratan tambahan terkait koordinat lintang ekliptika yang sama/hampir sama pula. Sebagai konsekuensinya jarak sudut (elongasi) antara keduanya amat sangat kecil dan dengan planet Saturnus terletak lebih jauh ketimbang Bulan maka planet ini akan terlihat menghilang untuk sementara waktu. Bisa dikatakan pada saat itu Saturnus sedang ‘tertelan’ oleh Bulan.

Gambar 1. Planet Saturnus (tanda panah kuning) sebagai segores garis cahaya redup di tengah langit yang masih terang benderang. Saturnus seakan mengambang di atas bagian Bulan yang hanya nampak sebagian saja di kawasan Mare Crisium dan sekitarnya. Diabadikan pada 4 Agustus 2014 dalam 10 menit sebelum terbenamnya Matahari dengan teknik afokal lewat eyepiece (okuler) 10 mm untuk kemudian diproses dengan GIMP 2. Sumber: Sudibyo, 2014.

Gambar 1. Planet Saturnus (tanda panah kuning) sebagai segores garis cahaya redup di tengah langit yang masih terang benderang. Saturnus seakan mengambang di atas bagian Bulan yang hanya nampak sebagian saja di kawasan Mare Crisium dan sekitarnya. Diabadikan pada 4 Agustus 2014 dalam 10 menit sebelum terbenamnya Matahari dengan teknik afokal lewat eyepiece (okuler) 10 mm untuk kemudian diproses dengan GIMP 2. Sumber: Sudibyo, 2014.

Peristiwa ini mirip gerhana sehingga kadang disebut pula dengan Gerhana Saturnus. Hanya saja karena Saturnus tampak jauh lebih kecil dibanding Bulan, penggunaan istilah gerhana menjadi tidak pas. Berbeda dengan Bulan dan Matahari, dimana keduanya nampak hampir sama besarnya (dilihat dari Bumi), maka terminologi gerhana bisa ditabalkan bagi keduanya. Dari sisi sosial budaya, istilah gerhana jauh lebih populer di mata publik dan jauh melampaui batas-batas astronomi hingga merangsek ke ranah religius dan budaya. Sebaliknya istilah okultasi nyaris tak dikenal.

Pemandangan dalam peristiwa okultasi adalah hampir menyerupai panorama gerhana. Pada okultasi Saturnus oleh Bulan, maka Saturnus secara gradual akan menghilang ‘tertelan’ Bulan. Dalam beberapa waktu kemudian, Saturnus akan kembali menampakkan diri seolah ‘dimuntahkan’ dari sisi lain Bulan. Detik-detik saat Saturnus ‘tertelan’ Bulan menjadi momen yang ditunggu-tunggu. Pun sebaliknya detik-detik saat Saturnus kembali ‘dimuntahkan’ Bulan.

Okultasi

Pada 2014 ini, salah satu peristiwa okultasi Saturnus oleh Bulan terjadi pada Senin 4 Agustus 2014. Seperti halnya gerhana Matahari, okultasi ini tidak bisa disaksikan di segenap penjuru permukaan Bumi, melainkan hanya di wilayah tertentu saja yang tercakup dalam kawasan umbra. Pada okultasi 4 Agustus 2014 ini, kawasan umbra itu membentang dari Samudera Pasifik ke Samudera Indonesia (Samudera Hindia). Daratan yang terlintasinya mencakup seluruh Timor Leste, hampir seluruh Australia, sebagian Indonesia, sebagian India, sebagian Papua Nugini, sebagian kecil Jazirah Arabia bagian selatan (mencakup Yaman dan Oman) serta kawasan tanduk Afrika (Ethiopia, Somalia, Somaliland dan sekitarnya).

Gambar 2. Peta kawasan umbra untuk peristiwa okultasi Saturnus oleh Bulan pada 4 Agustus 2014 dalam lingkup global. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan data dari LunarOccultations.com

Gambar 2. Peta kawasan umbra untuk peristiwa okultasi Saturnus oleh Bulan pada 4 Agustus 2014 dalam lingkup global. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan data dari LunarOccultations.com

Okultasi ini terjadi saat Bulan memiliki wajah separuh (fase 54 %), sehingga cahaya Bulan belum terlalu benderang. Bulan berwajah separuh ini secara teoritis memiliki magnitudo semu -10,3 sehingga dengan mudah dapat dilihat bahkan di kala siang bolong. Sebaliknya Saturnus jauh lebih redup dengan magnitudo semu hanya +0,5 atau hampir 21.000 kali lebih redup dibanding Bulan pada saat yang sama. Di malam hari, Saturnus pun mudah dilihat mata bahkan tanpa menggunakan alat bantu optik sekalipun karena relatif cukup terang. Namun tidak demikian halnya di siang hari, kecuali menggunakan teleskop tertentu. Hal ini membatasi kemampuan untuk menyaksikan peristiwa okultasi ini.

Jika tak menggunakan alat bantu optik, maka okultasi Saturnus oleh Bulan pada 4 Agustus 2014 hanya akan bisa diamati pada malam hari, paling tidak saat langit masih bergelimang cahaya senja. Cahaya senja melaburi langit barat pada saat Matahari telah terbenam hingga berkedudukan 18 derajat di bawah horizon. Sementara jika dibantu alat optik seperti teleskop, okultasi Saturnus oleh Bulan berkemungkinan terlihat sejak sebelum terbenamnya Matahari.

Gambar 3. Peta kawasan umbra untuk peristiwa okultasi Saturnus oleh Bulan pada 4 Agustus 2014 untuk Indonesia. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan data dari LunarOccultations.com

Gambar 3. Peta kawasan umbra untuk peristiwa okultasi Saturnus oleh Bulan pada 4 Agustus 2014 untuk Indonesia. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan data dari LunarOccultations.com

Di Indonesia, wilayah umbra okultasi Saturnus oleh Bulan pada 4 Agustus 2014 meliputi seluruh pulau Sumatra, Jawa dan kepulauan Nusa Tenggara, sebagian kecil pulau Kalimantan, sebagian Kepulauan Aru, ujung selatan pulau Sulawesi dan ujung selatan pulau Irian. Namun wilayah yang sepenuhnya mengalami okultasi pada malam hari hanyalah dari pulau Flores dan pulau Sumba ke arah timur. Wilayah di antara pulau Jawa bagian timur hingga pulau Flores dan Sumba mengalami okultasi pada saat langit dikemuli cahaya senja. Sementara sisanya mengalami okultasi pada siang hari, sehingga sulit untuk diamati.

Observasi

Jika mencermati kalender astronomi maka informasi okultasi Saturnus oleh Bulan pada 4 Agustus 2014 sejatinya telah tercantum semenjak awal 2014. Namun dalam praktiknya ia baru beredar dalam seminggu terakhir. Karena peristiwanya dapat diprediksi, maka persiapan observasinya bisa dilakukan sejak jauh-jauh hari sebelumnya. Tantangannya, Indonesia baru saja usai merayakan Idul Fitri 1435 H, sehingga para pengamat mungkin belum sempat tiba di lokasinya masing-masing selama ini. Tantangan berikutnya terkait cuaca, dimana BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) telah meramalkan langit pulau Jawa bakal ditutupi awan/mendung dan ada potensi hujan ringan/sedang di beberapa daerah.

Gambar 4. Planet Saturnus dan Bulan, empat jam setelah Matahari terbenam pada 4 Agustus 2014 lewat celah di antara awan yang berarak-arak. Saat itu kedua benda langit tersebut terpisahkan jarak sudut (elongasi) sebesar 1,5 derajat menurut Starry Night. Diabadikan dengan teknik fokus prima dengan waktu penyinaran (exposure time) 4 kali lipat lebih lambat dibanding seharusnya, sehingga Saturnus dapat terekam cukup terang. Konsekuensinya Bulan nampak sedikit kelebihan paparan cahaya (overexposure) sehingga sedikit memutih. Sumber; Sudibyo, 2014.

Gambar 4. Planet Saturnus dan Bulan, empat jam setelah Matahari terbenam pada 4 Agustus 2014 lewat celah di antara awan yang berarak-arak. Saat itu kedua benda langit tersebut terpisahkan jarak sudut (elongasi) sebesar 1,5 derajat menurut Starry Night. Diabadikan dengan teknik fokus prima dengan waktu penyinaran (exposure time) 4 kali lipat lebih lambat dibanding seharusnya, sehingga Saturnus dapat terekam cukup terang. Konsekuensinya Bulan nampak sedikit kelebihan paparan cahaya (overexposure) sehingga sedikit memutih. Sumber; Sudibyo, 2014.

Syukurlah dalam realitanya Senin sore 4 Agustus 2014 berlalu tanpa rintik-rintik hujan, hanya awan nampak bergerombol di sudut-sudut tertentu. Maka ‘peralatan perang’, yang mencakup teleskop refraktor (pembias) 70 mm beserta kamera poket Sony DSC S-600 dan kamera DSLR Nikon D-60, pun disiapkan. Walau rutinitas harian membuat penulis baru bisa melaksanakan observasi sekira setengah jam sebelum Matahari terbenam.

Gambar 5. Bulan dalam wajah separuh, empat jam setelah terbenamnya Matahari pada 4 Agustus 2014. Diabadikan dengan waktu penyinaran dua kali lipat lebih lambat dari seharusnya, namun sapuan awan tipis yang berarak di latar depannya membuat Bulan nampak lebih redup. Sumber: Sudibyo, 2014.

Gambar 5. Bulan dalam wajah separuh, empat jam setelah terbenamnya Matahari pada 4 Agustus 2014. Diabadikan dengan waktu penyinaran dua kali lipat lebih lambat dari seharusnya, namun sapuan awan tipis yang berarak di latar depannya membuat Bulan nampak lebih redup. Sumber: Sudibyo, 2014.

Setengah jam sebelum terbenamnya Matahari, langit masih cukup benderang bila dilihat dengan teleskop meski Bulan terlihat jelas. Tak ada tanda-tanda Saturnus. Namun dalam 10 menit kemudian Saturnus mulai terdeteksi dengan jarak demikian dekat dari Bulan, seolah-olah baru saja ‘dimuntahkan’ sang pengawal setia Bumi itu. Di tengah langit yang masih benderang, Saturnus hanya terlihat sebagai segores cahaya redup. Dengan mengatur fokus teleskop secara halus dan perlahan, maka planet ini pun dapat dilihat dengan lebih jelas, termasuk cincinnya. Tantangan terbesar dalam observasi ini adalah posisi Bulan dan Saturnus yang nyaris tegak di atas kepala (berdekatan dengan titik zenith). Sehingga teleskop harus diarahkan demikian mendongak dan ini menyulitkan posisi kamera DSLR. Maka kamera poket pun digunakan untuk mencitra dengan teknik afokal.

Gambar 6. Planet Saturnus, empat jam setelah terbenamnya Matahari pada 4 Agustus 2014. Diabadikan sendirian tanpa menyertakan Bulan yang ada didekatnya. Sumber: Sudibyo, 2014.

Gambar 6. Planet Saturnus, empat jam setelah terbenamnya Matahari pada 4 Agustus 2014. Diabadikan sendirian tanpa menyertakan Bulan yang ada didekatnya. Sumber: Sudibyo, 2014.

Hampir empat jam kemudian, usai menjalani rutinitas harian, observasi pun kembali diulang. Kali ini langit telah betul-betul gelap dan Bulan telah demikian condong ke barat sehingga kamera DSLR untuk mencitra dengan teknik fokus prima bisa dipasang. Tantangannya ada pada tabiat langit yang cepat berubah. Gelombang demi gelombang awan seakan-akan menyerbu dari utara, berduyun-duyun menutupi pandangan ke arah Bulan dan Saturnus. Observasi pun benar-benar harus dilakukan dengan memanfaatkan celah di antara awan. Dan celah tersebut tidak bertahan lama. Tantangan lainnya ada pada teknik astrofotografinya. Pada ISO 200 dan f-ratio/f-stop sebesar 12,9 maka Bulan berwajah separuh paling baik dicitra (difoto) dengan waktu penyinaran (exposure time) 1/48 detik. Sebaliknya planet Saturnus paling baik difoto pada waktu penyinaran 1/12 detik. Setelah melalui serangkaian eksperimen pencitraan, maka Bulan dan Saturnus pun diabadikan dengan waktu penyinaran antara 1/8 detik hingga 1/10 detik. Meski baru berselang 4 jam pasca okultasi, Bulan ternyata telah beringsut cukup jauh dari Saturnus yakni hingga 1,5 derajat busur.

Ramadhan dan Bukti Baru Kelahiran Bulan

Kelahiran Bulan? Ya. Ini fakta terbaru yang ditemukan jelang bulan suci Ramadhan 1435 H (2014). Namun kelahiran Bulan di sini tidak terkait dengan hiruk-pikuk seputar penentuan awal bulan suci Ramadhan kali ini, dimana salah satu “kriteria” yang digunakan (sebagian) Umat Islam di Indonesia adalah “kriteria” lahirnya Bulan (wujudul hilaal). Tetapi terkait dengan asal-usul benda langit pengiring setia Bumi kita yang kita beri nama Bulan, yang dilahirkan bermilyar tahun silam di era tata surya muda lewat rangkaian peristiwa menggetarkan yang saling berkait. Kini lebih dari 250 simulasi terbaru yang dilakukan Seth Jacobson dan rekan-rekannya dengan bersenjatakan komputer berkecepatan tinggi menambahkan bukti baru ke dalam saat-saat kelahiran Bulan.

Darimana Bulan berasal telah lama menjadi bahan pemikiran dan pencarian umat manusia. Pernah muncul anggapan bahwa Bulan mungkin saja merupakan benda langit yang terbentuk di bagian lain tata surya kita, lantas kemudian melintas terlalu dekat dengan Bumi purba (proto-Bumi). Kala itu proto-Bumi dianggap sudah memiliki atmosfer dan jauh lebih pekat (lebih tebal) ketimbang atmosfer saat ini. Maka saat Bulan purba melintas terlalu dekat dengan proto-Bumi, kecepatannya sedikit melambat akibat ulah atmosfer yang pekat ini. Akibatnya gravitasi Bumi pun memaksanya berubah haluan menjadi mengedari Bumi kita untuk seterusnya tanpa bisa keluar lagi. Anggapan tentang satelit alami tangkapan ini bukanlah sekedar obrolan ringan di warung kopi, karena eksplorasi antariksa bersenjatakan wahana-wahana penjelajah telah membuktikan bahwa beberapa planet dalam tata surya kita memiliki satelit alami tangkapan. Misalnya Mars, yang bersatelitkan Phobos dan Deimos. Baik Phobos maupun Deimos semula adalah asteroid berukuran lumayan besar yang mengelilingi Matahari kita. Namun saat melintas terlalu dekat dengan Mars di masa silam, gravitasi planet merah menangkapnya dan mengubahnya menjadi satelit alami.

Namun anggapan bahwa Bulan adalah satelit alami tangkapan harus berhadapan dengan sejumlah persoalan serius. Misalnya terkait dinamika jarak satelit terhadap planet induknya. Pengukuran jarak Bumi-Bulan dengan akurasi sangat tinggi menggunakan instrumen yang dipasang di Bulan sebagai bagian program pendaratan manusia di Bulan (lihat di sini) menunjukkan Bulan ternyata terus menjauh dari Bumi setiap tahunnya, meski kecepatan menjauhnya amat sangat lambat dibandingkan laju lari siput, yakni hanya 3,8 cm/tahun. Fakta ini bertolak-belakang bila dibandingkan dengan Phobos dan Deimos, yang justru terus mendekat ke planet induknya sehingga kelak akan jatuh ke Mars. Selain itu komposisi batuan Bulan yang dibawa ke Bumi oleh para astronot Apollo memperlihatkan kemiripan mengagumkan, meski tidak sama persis, dengan batuan yang kita kenal di Bumi. Kemiripan ini menunjukkan pada saat tata surya berusia sangat muda, baik Bumi maupun Bulan terbentuk di lokasi yang relatif sama.

Gambar 1. Ilustrasi bagaimana material yang membentuk Bulan dihasilkan menurut gagasan hantaman akbar, teori pembentukan Bulan terfavorit pada saat ini. Nampak proto-Bumi (ukuran lebih besar) kala dihantam oleh proto-Theia (berukuran lebih kecil). Hantaman akbar ini memencarkan material selubung dan kerak baik dari proto-Bumi maupun proto-Theia ke langit. Di kemudian hari material tersebut menggumpal kembali menjadi Bulan. Sumber: NASA Jet Propulsion Laboratory, 2014.

Gambar 1. Ilustrasi bagaimana material yang membentuk Bulan dihasilkan menurut gagasan hantaman akbar, teori pembentukan Bulan terfavorit pada saat ini. Nampak proto-Bumi (ukuran lebih besar) kala dihantam oleh proto-Theia (berukuran lebih kecil). Hantaman akbar ini memencarkan material selubung dan kerak baik dari proto-Bumi maupun proto-Theia ke langit. Di kemudian hari material tersebut menggumpal kembali menjadi Bulan. Sumber: NASA Jet Propulsion Laboratory, 2014.

Karena itu meski sempat difavoritkan hingga dekade 1980-an, pelan namun pasti anggapan bahwa Bulan adalah satelit alami tangkapan mulai ditinggalkan. Di sisi lain, miripnya komposisi batuan Bulan dan Bumi sempat pula melahirkan asumsi baru, dimana Bulan dan Bumi dianggap sama-sama terbentuk di kawasan yang sama dan terus bertahan hingga kini. Meski demikian asumsi ini pun harus berhadapan dengan sejumlah tantangan lain yang sulit dijelaskan. Misalnya, relatif besarnya momentum sudut (momentum angular) dalam sistem Bumi-Bulan. Atau bagaimana bisa Bulan memiliki inti kaya besi yang relatif kecil, yakni hanya 25 % terhadap jari-jari Bulan, dibandingkan dengan inti Bumi kita yang sampai mencapai 50 % terhadap jari-jari Bumi.

Jarak Bumi-Bulan yang terus membesar dan tingginya momentum sudut sistem Bumi-Bulan menjadi indikasi bahwa dalam ratusan juta hingga milyaran tahun silam, Bulan pernah berada dalam jarak yang sangat dekat dengan Bumi kita. Bahkan ada kemungkinan Bulan dan Bumi pernah menjadi satu di kala tata surya masih sangat muda. Anggapan ini pertama kali diapungkan seorang George Darwin pada tahun 1898 dan lantas populer sebagai gagasan fisi (pemecahan). Menurut Darwin, saat tata surya masih sangat muda, proto-Bumi sudah mulai berbentuk membulat namun masih sangat panas sehingga keseluruhannya bagiannya masih bersifat cair. Karena proto-Bumi berotasi sangat cepat maka ada sebagian materialnya yang terlontar keluar ke langit. Inilah yang lambat laun kemudian membulat dan membeku menjadi Bulan. Sementara lokasi dimana material pembentuk Bulan tersebut semula berada menjadi cekungan raksasa yang di kemudian hari digenangi air sebagai Samudera Pasifik.

Gagasan fisi Darwin tak pernah menjadi favorit. Apalagi setelah revolusi ilmiah melanda dunia pengetahuan kebumian kita, yang dipantik Wegener dengan teori pengapungan benua-nya pada 1912 dan berpuncak pada diterimanya teori tektonik lempeng dalam setengah abad kemudian. Teori tektonik lempeng menunjukkan bahwa Samudera Pasifik baru terbentuk dalam kurun 200 juta tahun terakhir, alias masih sangat muda dibanding usia Bulan yang telah bermilyar tahun. Samudera Pasifik juga terbentuk sebagai hasil aktivitas lempeng-lempeng tektonik, khususnya lempeng Pasifik. Dengan demikian gagasan fisi ini pun kehilangan salah satu pijakannya. Namun pada 2010 lalu gagasan ini bangkit kembali lewat tangan Rob de Meijer dan Wim van Estrenen. Kedua ilmuwan kebumian Belanda tersebut memaparkan modifikasi fisi lewat gagasan baru yang tak kalah kontroversialnya: fisi terjadi bukan karena proto-Bumi berotasi terlalu cepat, melainkan akibat ledakan nuklir berkekuatan amat sangat dahsyat dengan mengambil lokasi di kawasan perbatasan inti dan selubung proto-Bumi. Ledakan nuklir tersebut dipicu oleh gelombang tekanan yang dihasilkan tumbukan asteroid raksasa (diameter melebihi 100 km) terhadap proto-Bumi. Akibatnya bahan nuklir seperti Uranium-235, Thorium-232 dan Uranium-238 pun demikian terkonsentrasi hingga mencapai massa kritis, yakni massa yang dibutuhkan bagi bahan nuklir untuk bisa menyelenggarakan reaksi fisi berantai dalam kurun waktu tertentu.

Hantaman Akbar

Berbanding terbalik dengan fisi, gagasan yang lebih difavoritkan semenjak dekade 1980-an hingga saat ini adalah gagasan hantaman akbar (giant impact). Gagasan yang pertama kali diapungkan Reginald Adworth Daly, profesor Harvard (AS) kelahiran Canada, pada 1946. Pada intinya gagasan ini mirip dengan gagasan fisi Darwin, hanya saja penyebab terlontarnya sebagian material proto-Bumi ke langit bukanlah faktor internal seperti rotasi Bumi yang sangat cepat ataupun ledakan nuklir yang amat sangat dahsyat. Melainkan faktor internal, yakni saat Bumi purba ditubruk/dihantam oleh benda langit asing seukuran Mars.

Gambar 2. Simulasi bagaimana proto-Bumi dihantam oleh proto-Theia dan apa yang selanjutnya terjadi hingga 29 jam kemudian. Nampak baik proto-Bumi maupun proto-Theia sudah berbentuk membulat tepat pada saat hantaman akbar terjadi (A). Namun dalam 1,3 jam kemudian, keduanya sontak meleler laksana telur pecah (B). 3 jam kemudian, gravitasi mulai berusaha menyatukan kembali seluruh material yang terpencar-pencar akibat hantaman (C). Sehingga dalam 6 jam pasca hantaman, material yang terpencar dari proto-Theia dan proto-Bumi mulai menyatu kembali dan melonjong, dengan sebagian diantaranya tersembur ke langit seiring tingginya energi (D). 8 jam pasca hantaman, proto-Bumi yang baru mulai terbentuk, namun semburan material ke langit di sekitar Bumi masih terjadi yang menampakkan bentuk 2 lengan (E). Material di dua lengan inilah yang kemudian membentuk dua Bulan. Gravitasi yang terus bekerja membuat proto-Bumi yang baru telah mulai membulat hanya dalam 29 jam pasca hantaman (E). Proto-Bumi yang baru kini dikelilingi oleh cincin pekat produk hantaman. Sumber: NASA Jet Propulsion Laboratory, 2014.

Gambar 2. Simulasi bagaimana proto-Bumi dihantam oleh proto-Theia dan apa yang selanjutnya terjadi hingga 29 jam kemudian. Nampak baik proto-Bumi maupun proto-Theia sudah berbentuk membulat tepat pada saat hantaman akbar terjadi (A). Namun dalam 1,3 jam kemudian, keduanya sontak meleler laksana telur pecah (B). 3 jam kemudian, gravitasi mulai berusaha menyatukan kembali seluruh material yang terpencar-pencar akibat hantaman (C). Sehingga dalam 6 jam pasca hantaman, material yang terpencar dari proto-Theia dan proto-Bumi mulai menyatu kembali dan melonjong, dengan sebagian diantaranya tersembur ke langit seiring tingginya energi (D). 8 jam pasca hantaman, proto-Bumi yang baru mulai terbentuk, namun semburan material ke langit di sekitar Bumi masih terjadi yang menampakkan bentuk 2 lengan (E). Material di dua lengan inilah yang kemudian membentuk dua Bulan. Gravitasi yang terus bekerja membuat proto-Bumi yang baru telah mulai membulat hanya dalam 29 jam pasca hantaman (E). Proto-Bumi yang baru kini dikelilingi oleh cincin pekat produk hantaman. Sumber: NASA Jet Propulsion Laboratory, 2014.

Kini, penelitian terbaru berbasis simulasi termutakhir menambahkan bukti terbaru bagaimana hantaman akbar ini terjadi. Saat proto-Bumi mulai terbentuk dari gumpalan planetisimal yang terus membesar pada 4,5 milyar tahun silam, ia tidaklah sendirian di orbitnya. Sebuah protoplanet lainnya pun turut terbentuk dan berbagi orbit yang sama dengan proto-Bumi. Kita menyebutnya sebagai proto-Theia, protoplanet yang seukuran dengan Mars dengan komposisi batuan sedikit berbeda dengan proto-Bumi dan lebih mirip dengan asteroid tipe E. Proto-Bumi dan Theia purba (proto-Theia) mengedari Matahari dalam orbit bersama demikian rupa, sehingga jika dilihat dari arah Matahari maka proto-Theia selalu berjarak sudut (berelongasi) 60 derajat terhadap proto-Bumi. Dan jika antara pusat proto-Bumi, Matahari dan proto-Theia ditarik garis lurus, maka akan terbentuk sebuah segitiga samasisi imajiner. Meski imajiner, segitiga ini sangat penting kedudukannya dalam astronomi karena menjanjikan stabilitas bagi dua benda langit yang berada dalam sebuah orbit yang sama seperti diungkapkan matematikawan Joseph Louis Lagrange pada hampir 2,5 abad silam.

Namun stabilitas Lagrange hanya berlaku jika salah satu benda langit tersebut berukuran sangat kecil dibanding benda langit lainnya. Jika ukurannya cukup besar seperti dalam kasus proto-Theia terhadap proto-Bumi, maka stabilitas tak pernah tercapai. Sebaliknya proto-Theia mulai bergerak mengayun di sepanjang orbitnya dan lama-kelamaan kian liar hingga kian mendekati Bumi pada salah satu ayunannya. Dengan memanfaatkan lebih dari 250 hasil simulasi komputer berkekuatan tinggi yang dipublikasikannya pada April 2014 lalu, Seth Jacobson dan rekan-rekannya memperlihatkan bahwa pada akhirnya proto-Theia pun menghantam proto-Bumi.

Hantaman itu menyebabkan proto-Bumi yang sudah mulai membulat sontak amburadul dan muncrat kemana-mana layaknya telur yang dilemparkan ke dinding. Permukaan Bumi yang mulai memadat kontan mencair kembali akibat paparan suhu tinggi hingga sekitar 10.000 derajat Celcius. Sebagian material proto-Bumi bahkan sampai terlontar ke langit dan kemudian mengembun menjadi debu dan bongkahan batu beraneka ragam ukuran. Bilamana kita telah ada pada masa itu, maka Bumi akan terlihat dikitari oleh cincin yang besar dan jauh lebih padat ketimbang cincin-cincin Saturnus. Lambat laun batu demi batu dan debu demi debu itu dalam cincin mulai terkumpul kembali melalui proses akresi. Hingga terbentulah gumpalan material yang lama kelamaan kian membesar. Tak hanya satu gumpalan, melainkan terbentuk dua dengan salah satunya berukuran lebih kecil. Jadi, berjuta tahun setelah hantaman akbar terjadi, kita akan melihat cincin Bumi kian menipis, berganti dengan pemandangan dua benda langit baru yang mengawal Bumi kita sebagai Bulan pertama dan Bulan kedua.

Laksana proto-Bumi dan proto-Theia, Bulan pertama dan Bulan kedua mengedari proto-Bumi kita pada orbit yang sama dalam konfigurasi Lagrange. Selama berjuta tahun kemudian Bulan pertama dan Bulan kedua ini terus membulat dan memadat. Namun seperti halnya yang dialami proto-Theia, stabilitas Lagrange tak pernah diraih Bulan kedua yang lebih kecil (diameter sekitar 1.000 km). Sehingga perlahan tapi pasti, aksi gravitasi Bumi dan pengaruh gravitasi planet-planet tetangga membuat Bulan kedua mulai berayun-ayun di dalam orbitnya. Ayunannya kian lama kian liar dan pada akhirnya ia pun bertuburukan dengan Bulan pertama yang ukurannya lebih besar. Peristiwa mirip hantaman akbar pun terulang, hanya saja kali ini keduanya menyatu menjadi apa yang kini kita kenal sebagai satu-satunya satelit alami planet biru: Bulan. Penyatuan ini terjadi dalam kurun 50 juta tahun pasca hantaman besar. Penyatuan tersebut membentuk sisi jauh Bulan, juga menyebabkan pusat inti Bulan sedikit bergeser dibanding pusat Bulan dan ketebalan kerak Bulan di sisi dekat Bulan jauh lebih tipis. Sehingga gunung-gemunung berapi Bulan banyak dijumpai di sini.

Setahun 400 Hari

Gambar 3. Simulasi bagaimana kedua Bulan yang dimiliki proto-Bumi pasca hantaman akbar kembali menyatu sekitar 50 juta tahun setelah terjadinya hantaman akbar. Nampak tepat pada saat penyatuan akan terjadi, Bulan pertama sudah berbentuk membulat sementara Bulan kedua relatif lonjong. Saat Bulan kedua menghantam Bulan pertama, energinya tak cukup besar untuk memencarkan sebagian besar material Bulan pertama, sehingga Bulan kedua justru melekat (menyatu) dengan Bulan pertama. Dalam 1,4 jam pasca penyatuan, gravitasi terus bekerja sehingga bentuk Bulan yang baru mulai membulat. Penyatuan ini boleh dikata telah usai hanya dalam 2,8 jam kemudian, saat Bulan yang baru telah hadir dan benar-benar bulat. Material yang melekat dari Bulan kedua membentuk apa yang kita kenal sebagai sisi jauh Bulan. Sumber: NASA Jet Propulsion Laboratory, 2014.

Gambar 3. Simulasi bagaimana kedua Bulan yang dimiliki proto-Bumi pasca hantaman akbar kembali menyatu sekitar 50 juta tahun setelah terjadinya hantaman akbar. Nampak tepat pada saat penyatuan akan terjadi, Bulan pertama sudah berbentuk membulat sementara Bulan kedua relatif lonjong. Saat Bulan kedua menghantam Bulan pertama, energinya tak cukup besar untuk memencarkan sebagian besar material Bulan pertama, sehingga Bulan kedua justru melekat (menyatu) dengan Bulan pertama. Dalam 1,4 jam pasca penyatuan, gravitasi terus bekerja sehingga bentuk Bulan yang baru mulai membulat. Penyatuan ini boleh dikata telah usai hanya dalam 2,8 jam kemudian, saat Bulan yang baru telah hadir dan benar-benar bulat. Material yang melekat dari Bulan kedua membentuk apa yang kita kenal sebagai sisi jauh Bulan. Sumber: NASA Jet Propulsion Laboratory, 2014.

Bagaimana dengan Bumi? Hantaman akbar membuat inti kaya besi di proto-Theia melesak masuk dan bergabung dengan inti kaya besi proto-Bumi. Inilah yang membuat inti Bumi kita berukuran cukup besar pada saat ini. Hantaman akbar juga menghamburkan sebagian selubung dan kerak proto-Bumi ke langit, bersamaan dengan selubung dan kerak proto-Theia. Diduga kuantitas material yang berasal dari proto-Bumi lebih besar ketimbang material proto-Theia dan inilah yang kemudian membentuk komposisi Bulan kita.

Hantaman akbar juga menyebabkan Bumi miring hingga 23,5 derajat dari sumbu tegaklurus ekliptika. Bermilyar tahun kemudian, kemiringan ini sangat berperan dalam menentukan dinamika iklim di permukaan Bumi sehingga memungkinkan peradaban manusia tumbuh dan berkembang. Hantaman akbar pun membuat proto-Bumi pada awalnya berotasi sangat cepat, dengan periode rotasi hanya 5 jam. Namun begitu penyatuan Bulan terjadi, segera sistem Bumi-Bulan terbentuk dan saling berinteraksi secara gravitasi sehingga terjadilah kuncian gravitasi (gravity locking). Kuncian ini menyebabkan Bulan selalu menghadapkan wajahnya yang sama ke Bumi, membuat kita tak pernah bisa melihat sisi jauh Bulan secara langsung. Lambat laun Bulan pun kian menjauh, yang berimbas pada melambatnya rotasi Bumi. Sehingga pada 620 juta tahun silam, jejak yang terekam pada fosil kerang dan karang memperlihatkan periode rotasi Bumi telah sebesar 21,9 jam, yang berkorespondensi dengan jarak rata-rata Bumi ke Bulan saat itu sebesar 380.900 km. Konsekuensinya setahun Gregorian (Masehi) pada saat itu setara dengan 400 hari, bukan 365 hari.

Hantaman akbar merupakan fenomena teramat dahsyat yang umum dijumpai di saat tata surya berusia sangat muda. Peristiwa sejenis diyakini juga pernah dialami proto-Venus, yang berakibat pada lambatnya rotasi planet Venus saat ini dibanding revolusinya. Merkurius pun, kala masih sebagai proto-Merkurius, diindikasikan juga mengalami hal serupa yang membuat inti planet ini berukuran terlalu besar jika dibandingkan dengan inti-inti planet lainnya.

Referensi :

Choi. 2014. Moon’s Age Revealed, and a Lunar Mystery May Be Solved. Space.com, 2 April 2014.

Tate. 2014. How the Moon Was Made: Lunar Evolution Explained (Infographic). Space.com, 2 April 2014.

Meteor (Camelopardalids) Akan Menubruk Bulan

Pada Sabtu 24 Mei 2014 besok, sebuah hujan meteor yang tak biasa akan mencapai puncaknya dalam menyapa kita semua di Bumi. Inilah hujan meteor Camelopardalids, yang berkemungkinan mengguyurkan meteor sebanyak antara 100 hingga 400 buah per jamnya. Dengan telah berlalunya Bulan fase purnama, sejatinya langit malam berada dalam kondisi ideal untuk menyaksikan fenomena langka ini, tentu saja sepanjang cuaca cerah dan kita jauh dari pusat-pusat polusi cahaya seperti perkotaan.

Namun kita di Indonesia terpaksa harus gigit jari, karena puncak dan sebagian besar durasi hujan meteor Camelopardalids ini terjadi pada saat siang dan sore hari waktu Indonesia. Hujan meteor ini boleh dikata hanya bisa dinikmati secara penuh oleh mereka yang tinggal atau sedang bertempat di kawasan Amerika bagian utara. Lokasi yang sempurna adalah di sebagian Amerika Serikat dan sebagian Canada.

Gambar 1. Lokasi terbaik untuk menyaksikan hujan meteor Camelopardalids, dengan asumsi puncaknya pada pukul 14:30 WIB. Garis nautical merupakan garis yang menghubungkan titik-titik di permukaan Bumi yang mengalami tinggi Matahari minus 12 derajat (nautical twilight). Sementara garis 35 adalah garis yang menghubungkan titik-titik di permukaan Bumi yang mengalami tinggi radian hujan meteor Camelopardalids sebesar 35 derajat dari horizon utara. Sumber: IMCEE, 2014.

Gambar 1. Lokasi terbaik untuk menyaksikan hujan meteor Camelopardalids, dengan asumsi puncaknya pada pukul 14:30 WIB. Garis nautical merupakan garis yang menghubungkan titik-titik di permukaan Bumi yang mengalami tinggi Matahari minus 12 derajat (nautical twilight). Sementara garis 35 adalah garis yang menghubungkan titik-titik di permukaan Bumi yang mengalami tinggi radian hujan meteor Camelopardalids sebesar 35 derajat dari horizon utara. Sumber: IMCEE, 2014.

Bulan

Selain berpotongan dengan orbit Bumi, meteoroid-meteoroid yang merupakan remah-remah komet 209 P/LINEAR itu juga akan menghampiri benda langit anggota tata surya yang juga menjadi pengiring setia Bumi, yakni Bulan. Dan berbeda dengan di Bumi, meteoroid-meteoroid yang berwujud butir-butir debu dan pasir dan melesat secepat 19 km/detik atau 68.400 km/jam itu akan tiba di permukaan Bulan tanpa hambatan sama sekali. Hal ini disebabkan oleh sangat jarangnya molekul-molekul udara di Bulan, sehingga praktis Bulan tidak memiliki atmosfer. Maka tanpa sempat berubah menjadi meteor, maka meteoroid-meteoroid tersebut akan langsung membentur Bulan dengan kecepatan tetap setinggi 68.400 km/jam. Yang menyenangkan, saat benturan itu terjadi kita bisa menyaksikannya dari Bumi, jika berada di tempat dan waktu yang tepat.

Dalam prakiraan astronom Jeremie Vaubaillon (Perancis), tumbukan meteoroid-meteoroid Camelopardalids dengan Bulan akan mencapai puncaknya pada Sabtu 24 Mei 2014 sekitar pukul 08:30 hingga 12:30 WIB. Selang waktu ini memang mendahului puncak hujan meteor Camelopardalids di Bumi. Dan sedikit berbeda dengan meteoroid Camelopardalids yang memasuki atmosfer Bumi, meteoroid Camelopardalids yang berjatuhan di Bulan merupakan remah-remah komet yang terserak dari pergerakan komet 209 P/LINEAR dalam orbnitnya semenjak tahun 1703 hingga 1919. Dalam prakiraan William Cooke, astrofisikawan NASA Meteoroid Environment Office, pada saat puncak hujan meteoroid Camelopardalids di Bulan, hantaman meteoroid-meteoroid Camelopardalids di Bulan dapat disaksikan oleh mereka yang tinggal di Eropa dan Amerika Serikat dengan lokasi ideal observasi di pantai timur Amerika Serikat.

Gambar 2. Salah satu contoh rekaman kilatan cahaya yang diproduksi sebuah meteoroid saat menghantam permukaan Bulan dan terpantau dari Bumi (dalam kotak). Sumber: NASA, 2014.

Gambar 2. Salah satu contoh rekaman kilatan cahaya yang diproduksi sebuah meteoroid saat menghantam permukaan Bulan dan terpantau dari Bumi (dalam kotak). Sumber: NASA, 2014.

Namun jangan berharap bahwa saat meteoroid-meteoroid itu menghantam Bulan, kita akan disuguhi dengan kilatan demi kilatan cahaya yang langsung bisa disaksikan secara kasat mata tanpa alat bantu apapun. Butuh teleskop dengan lensa/cermin obyektif berdiameter minimal 100 mm (10 cm) dan memiliki perbesaran di antara 40 hingga 100 kali guna mengamatinya. Sebab saat meteoroid-meteoroid tersebut membentur permukaan Bulan sebagai meteorit, kilatan-kilatan cahaya yang terbentuk akan cukup redup dengan perkiraan magnitudo semu sekitar +8 hingga +9.

Dengan kilatan cahaya produk hantaman meteorit yang seredup itu, maka bagian permukaan Bulan yang ideal untuk dijadikan target observasi hanyalah wajah Bulan yang tak tersinari cahaya Matahari namun tetap berada dalam arah pandang kita di Bumi. Cukup menarik bahwa pada 24 Mei 2014 itu Bulan sedang berada dalam fase Bulan sabit tua sehingga ada bagian wajahnya yang gelap dan memungkinkan untuk observasi kilatan cahaya produk hunjaman Camelopardalids di permukaannya.

Gambar 3. Simulasi software Starry Night Backyard v3.0 tentang wajah Bulan yang terlihat dari Bumi, khususnya dari kawasan khatulistiwa, pada Sabtu 24 Mei 2014. Titik-titik putih menunjukkan area dimana meteoroid-meteoroid Camelopardalids bakal menghantam Bulan. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan data dari NASA.

Gambar 3. Simulasi software Starry Night Backyard v3.0 tentang wajah Bulan yang terlihat dari Bumi, khususnya dari kawasan khatulistiwa, pada Sabtu 24 Mei 2014. Titik-titik putih menunjukkan area dimana meteoroid-meteoroid Camelopardalids bakal menghantam Bulan. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan data dari NASA.

Hujan meteor di Bulan dan bisa diamati dari Bumi bukanlah peristiwa yang aneh, meski tergolong langka. Fenomena sejenis tercatat telah mulai diamati sejak tahun 1999 kala satelit alami Bumi itu diguyur hujan meteor Leonids berintensitas sangat
tinggi dan pada saat yang sama Bumi sedang gegap gempita menyaksikan badai meteor Leonids. Tumbukan meteoroid Camelopardalids tak membawa dampak signifikan di permukaan Bulan. Sebab dengan metetoroid seukuran butiran debu hingga pasir, praktis hanya cekungan (lubang) sangat kecil yang akan terbentuk di tanah Bulan yang dihantamnya. Jika meteoroidnya seukuran kerikil, maka barulah lubang yang dibentuknya relatif besar untuk ukuran manusia. Sebagai contoh, jika meteoroidnya berdiameter 1 cm dan massa jenisnya setara dnegan air murni, maka lubang yang dibentuknya pada tanah berpasir Bulan akan berdiameter 80 cm. sementara bila meteoroidnya 3 cm maka lubangnya bakal bergaris tengah 200 cm.

Referensi :

AstroBob. 2014. Camelopardalid meteor shower targets the moon too – watch for impact flashes.

 

Observasi Gerhana Bulan Total 15 April 2014 dari Jayapura, Papua (Indonesia)

Meski hanya sebagian saja yang tercakup ke dalam wilayah gerhana, Gerhana Bulan Total 15 April 2014 ternyata berhasil diamati juga dari Indonesia. Tak tanggung-tanggung, pengamatan berlokasi di salah satu titik paling timur negeri ini, yakni di Jayapura (propinsi Papua). Observasi berlangsung di lokasi yang berjarak tidak terlalu jauh dari garis pantai, tepatnya di Pasir Dua, Jayapura, yang diselenggarakan oleh BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) Pusat khususnya Bidang Geofisika Potensial dan Tanda Waktu bersama dengan Stasiun Geofisika Angkasapura Jayapura dan BMKG Wilayah V, Jayapura.

Secara teoritis Bulan terbit di horizon timur Jayapura pada pukul 17:38 WIT. Padahal totalitas gerhana ini sudah berakhir pada pukul 17:25 WIT. Maka observasi tak bakal bertemu dengan situasi Bulan dalam puncak gerhana, namun hanya berjumpa dengan tahap gerhana sebagian dan gerhana penumbra. Kontak akhir umbra yang menandai berakhirnya tahap gerhana sebagian akan terjadi pada pukul 18:33 WIT, sehingga di atas kertas kota Jayapura mengalami tahap gerhana sebagian atau memiliki durasi umbra selama 55 menit. Maka selama 55 menit inilah Gerhana Bulan dapat disaksikan secara kasat mata bagi kota Jayapura. Sementara kontak akhir penumbra, yang menandai berakhirnya tahap gerhana umbra sekaligus berakhirnya gerhana secara keseluruhan, bakal terjadi pada pukul 19:37 WIT sehingga durasi penumbra adalah selama 1 jam 4 menit. Secara keseluruhan kota Jayapura akan menyaksikan Bulan berada dalam kondisi gerhana selama 1 jam 59 menit terhitung semenjak Bulan terbit (Matahari terbenam) hingga kontak akhir penumbra.

Gambar 1. Citra Bulan saat masih dalam tahap gerhana sebagian pasca terbit dengan ketinggian sangat rendah (3,3 derajat) sehingga masih berwarna merah jingga, diabadikan pada pukul 17:54 WIT atau 15 menit setelah terbit. Panduan arah: kanan = selatan, bawah = timur. Sumber: BMKG, 2014.

Gambar 1. Citra Bulan saat masih dalam tahap gerhana sebagian pasca terbit dengan ketinggian sangat rendah (3,3 derajat) sehingga masih berwarna merah jingga, diabadikan pada pukul 17:54 WIT atau 15 menit setelah terbit. Panduan arah: kanan = selatan, bawah = timur. Sumber: BMKG, 2014.

Langit relatif mendukung pada saat observasi, dengan sedikitnya tutupan awan. Tatkala Bulan muncul di horizon timur, ia sudah berada dalam tahap gerhana sebagian. Saat ketinggiannya masih sangat rendah (masih sangat dekat dengan horizon) cakram Bulan yang hanya menyembul sebagian nampak berwarna merah jingga. Hal ini bukan akibat bekerjanya mekanisme transmisi berkas sinar Matahari melalui atmosfer Bumi di kala puncak gerhana , melainkan akibat kedudukan Bulan yang terlalu rendah. Sehingga cahaya Bulan (yang sejatinya adalah cahaya Matahari yang dipantulkan oleh Bulan) mengalami serapan lebih kuat kala melintasi atmosfer Bumi sehingga kesan yang tertangkap di mata kita adalah Bulan berwarna kemerah-merahan. Hal yang sama sesungguhnya juga terjadi kala Bulan baru saja terbit ataupun menjelang terbenam dalam kondisi normal (bukan gerhana). Hal serupa pun dialami Matahari, juga sesaat setelah terbit maupun jelang terbenam. Saat waktu terus berlalu dan Bulan kian meninggi, maka jejak warna kemerah-merahan pun memudar. Langit yang tetap cerah membuat tahap gerhana sebagian teramati hingga usai. Demikian juga tahap gerhana penumbra hingga usai.

Gambar 2. Citra Bulan, juga pada tahap gerhana sebagian, diabadikan pada pukul 18:29 WIT pada ketinggian yang lebih besar (11,5 derajat). Nampak bagian cakram Bulan yang masih tergelapkan (sektor kiri atas) tinggal sedikit, mengingat kontak akhir umbra bakal berlangsung sebentar lagi (yakni pukul 18:33 WIT atau 4 menit lagi). Panduan arah: kanan = selatan, bawah = timur. Sumber: BMKG, 2014.

Gambar 2. Citra Bulan, juga pada tahap gerhana sebagian, diabadikan pada pukul 18:29 WIT pada ketinggian yang lebih besar (11,5 derajat). Nampak bagian cakram Bulan yang masih tergelapkan (sektor kiri atas) tinggal sedikit, mengingat kontak akhir umbra bakal berlangsung sebentar lagi (yakni pukul 18:33 WIT atau 4 menit lagi). Panduan arah: kanan = selatan, bawah = timur. Sumber: BMKG, 2014.

Gambar 3. Citra Bulan dalam tahap gerhana penumbra, diabadikan pada pukul 18:58 WIT (tinggi Bulan 18,5 derajat) menggunakan teleskop. Nampak terdapat bagian yang sedikit lebih gelap di sektor kiri atas sebagai penanda gerhana penumbra, yang hanya bisa disaksikan dengan alat bantu optik memadai. Panduan arah: kanan = selatan, bawah = timur. Sumber: BMKG, 2014.

Gambar 3. Citra Bulan dalam tahap gerhana penumbra, diabadikan pada pukul 18:58 WIT (tinggi Bulan 18,5 derajat) menggunakan teleskop. Nampak terdapat bagian yang sedikit lebih gelap di sektor kiri atas sebagai penanda gerhana penumbra, yang hanya bisa disaksikan dengan alat bantu optik memadai. Panduan arah: kanan = selatan, bawah = timur. Sumber: BMKG, 2014.

Referensi :
BMKG. 2014. Pengamatan Gerhana Bulan Total 15 April 2014

Gerhana Bulan Total, Pemanasan Global dan Letusan Gunung Berapi

Gerhana Bulan Total 15 April 2014 usai sudah. Citra-citra mengagumkan dan eksotis Bulan dalam setiap tahap gerhananya mulai muncul dari berbagai tempat. Indonesia, khususnya bagian timur sejatinya pun tercakup ke dalam wilayah gerhana pada zona umbra yang sama dengan Jepang dan Australia (sebagian), yang sama-sama berada di pesisir Samudera Pasifik bagian barat. Yakni sama-sama hanya mengalami separuh tahap gerhana karena sisanya telah terjadi sebelum Bulan terbit.

Gambar 1. Atas: peta global wilayah Gerhana Bulan Total 15 April 2014 dengan B1 = wilayah yang hanya dapat menyaksikan sebagian tahap gerhana kala Bulan terbit yang mencakup sebagian Asia timur dan tenggara (termasuk Indonesia) dan Australia. NSW = New South Wales, lokasi dimana salah satu citra gerhana dari wilayah B1 diperoleh. Bawah: Bulan pasca puncak gerhana, berdampingan dengan Mars di sebelah kiri dan bintang terang Spica diatasya, diabadikan oleh Alan Dyer dari tepian Danau Macquarie, negara bagian New South Wales (Australia). Sumber: Sudibyo, 2014; Dyer, 2014.

Gambar 1. Atas: peta global wilayah Gerhana Bulan Total 15 April 2014 dengan B1 = wilayah yang hanya dapat menyaksikan sebagian tahap gerhana kala Bulan terbit yang mencakup sebagian Asia timur dan tenggara (termasuk Indonesia) dan Australia. NSW = New South Wales, lokasi dimana salah satu citra gerhana dari wilayah B1 diperoleh. Bawah: Bulan pasca puncak gerhana, berdampingan dengan Mars di sebelah kiri dan bintang terang Spica diatasya, diabadikan oleh Alan Dyer dari tepian Danau Macquarie, negara bagian New South Wales (Australia). Sumber: Sudibyo, 2014; Dyer, 2014.

Namun sejauh ini belum ada satupun citra Gerhana Bulan Total itu yang berasal dari Indonesia. Ketiadaan ini dapat dipahami mengingat sangat jarangnya astronom amatir maupun komunitas astronomi yang bertempat di Indonesia bagian timur. Maka meskipun kota Jayapura (Papua) secara teoritis dapat menikmati gerhana yang kasat mata (tahap umbra) selama 54 menit terhitung semenjak terbenamnya Matahari, nampaknya tak ada yang melakukan observasi di sana. Apalagi di Ambon (Maluku) yang hanya mengalami gerhana kasat mata selama 5 menit saja sejak terbenamnya Matahari (secara teoritis), maka dalam praktiknya observasi pun sulit dilakukan seiring waktu yang singkat meskipun terdapat komunitas Amboina Astronomy Club di sana. Pun demikian halnya di Jepang.

Hanya di Australia bagian timur, tepatnya kawasan New South Wales, sejumlah citra gerhana berhasil diperoleh. Ini memang kontras sekali dibandingkan dengan banjir citra gerhana dari pesisir timur Samudera Pasifik, seperti dari Amerika Serikat, Canada, Meksiko, Brazil dan sejumlah negara lainnya. Bagaimanapun, secara global dapat diketahui bahwa pada saat puncak gerhana terjadi, yakni saat totalitas berlangsung, cakram Bulan tak benar-benar gelap. Melainkan tetap benderang meski seakan mengenakan jubah kemerah-merahan transparan menyerupai darah. Bulan yang kemerah-merahan di kala puncak gerhana ini menjadi penanda bahwa atmosfer kita relatif bersih dari aerosol sulfat meskipun baru saja terjadi letusan Gunung Kelud pada 13 Februari 2014 lalu. Dalam kurun setidaknya tiga dasawarsa terakhir, atmosfer yang bebas dari aerosol sulfat memiliki makna lain, yakni bahwa Bumi terus memanas seiring peristiwa pemanasan global yang melaju tanpa rem.

Aerosol

Gambar 2. Diagram sederhana yang memperlihatkan bagaimana berkas sinar Matahari yang didominasi cahaya kemerahan tetap dapat sampai ke permukaan Bulan setelah melewati atmosfer Bumi, meskipun sedang dalam puncak Gerhana Bulan Total. Sumber: Keen, 2013 dengan modifikasi seperlunya.

Gambar 2. Diagram sederhana yang memperlihatkan bagaimana berkas sinar Matahari yang didominasi cahaya kemerahan tetap dapat sampai ke permukaan Bulan setelah melewati atmosfer Bumi, meskipun sedang dalam puncak Gerhana Bulan Total. Sumber: Keen, 2013 dengan modifikasi seperlunya.

Mungkin kita beranggapan kala sebuah gerhana Bulan total terjadi, sinar Matahari yang jatuh ke permukaan Bulan akan benar-benar terhalangi Bumi. Sehingga Bulan akan benar-benar gelap akibat tak menerima secercah sinar Matahari sedikitpun. Sesungguhnya tidak demikian. Kala posisi Bumi berada di antara antara Bulan dan Matahari dalam konfigurasi gerhana Bulan total, yang benar-benar terblokir hanyalah sinar Matahari langsung. Sementara sinar Matahari tak langsung, yakni berkas sinar yang lebih dulu melewati atmosfer Bumi, masih dapat mencapai permukaan Bulan setelah mengalami pembiasan oleh lapisan-lapisan atmosfer. Namun atmosfer Bumi membuat berkas-berkas sinar Matahari ini harus mengalami hamburan dan serapan oleh molekul-molekul udara, uap air dan ozon, khususnya pada cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek (warna kebiru-biruan). Sehingga intensitas sinar Matahari yang diteruskan atmosfer menuju ke Bulan di kala puncak gerhana adalah jauh lebih rendah dibanding semula dan didominasi cahaya dengan panjang gelombang lebih panjang (warna kemerah-merahan).

Fenomena ini sudah dipahami Johannes Kepler semenjak fajar astronomi modern bersemi lebih dari 4 abad silam seperti tertera dalam “Astronomiae pars Optica” (1604). Inilah penyebab mengapa dalam puncak gerhana, Bulan tetap terlihat meski jauh lebih redup dibanding Bulan purnama pada umumnya dan berwarna kemerah-merahan layaknya dilaburi darah. Meski nampak redup bagi kita, namun untuk ukuran benda langit maka Bulan pada saat puncak gerhana tergolong benderang dengan magnitudo semu bisa mendekati -3 atau lebih cerlang ketimbang Jupiter. Di saat yang sama, andaikata kita sedang berada di Bulan pada saat yang sama dan memandang ke arah Bumi, maka Bumi pun tak benar-benar gelap sepenuhnya melainkan nampak dikelilingi lingkaran berwarna kemerah-merahan laksana pemandangan kala puncak gerhana Matahari cincin. Bukti fotografisnya pertama kali muncul pada 1967 berdasarkan citra wahana pendarat Surveyor 3 milik NASA (AS), disusul kemudian dengan citra wahana pengorbit Kaguya milik JAXA (Jepang) pada 2009.

Gambar 3. Bumi terlihat bercincin jika dilihat dari Bulan pada sat-saat puncak gerhana Bulan total, sebagaimana diabadikan wahana pendarat Surveyor 3 pada 1967 (kiri) dan wahana pengorbit Kaguya pada 2009 (kanan). Sumber: NASA, 2003; JAXA, 2009.

Gambar 3. Bumi terlihat bercincin jika dilihat dari Bulan pada sat-saat puncak gerhana Bulan total, sebagaimana diabadikan wahana pendarat Surveyor 3 pada 1967 (kiri) dan wahana pengorbit Kaguya pada 2009 (kanan). Sumber: NASA, 2003; JAXA, 2009.

Persoalannya, atmosfer Bumi tidak selalu bertingkah laku demikian pada setiap peristiwa gerhana Bulan total. Jika atmosfer dalam kondisi “kotor,” yakni dipenuhi oleh aerosol sulfat, transmisi sinar Matahari melalui atmosfer Bumi akan sangat terganggu. Maka berkas sinar Matahari yang sempat diteruskan ke Bulan pada saat puncak gerhana akan memiliki intensitas jauh lebih rendah dibanding dalam kondisi atmosfer “bersih.” Sebab aerosol sulfat merupakan penyerap sinar Matahari yang sangat efektif sehingga dijuluki sebagai tabir surya. Hanya ada tiga peristiwa yang sanggup membuat atmosfer dilimpahi aerosol sulfat dalam jumlah besar, yakni perang nuklir habis-habisan, letusan besar/dahyat gunung berapi dan tumbukan benda langit (komet/asteroid) berdiameter besar.

Dua yang terakhir merupakan peristiwa alamiah. Dan di antara keduanya, kekerapan letusan besar/dahsyat gunung berapi jauh lebih tinggi ketimbang tumbukan benda langit berdiameter besar. Karena itu kelimpahan aerosol sulfat di atmosfer kerap dihubungkan dengan aktivitas gunung berapi. Dimana letusan menghamburkan gas belerang (SO2), sebagai salah satu komponen gas vulkanik, dalam jumlah besar ke atmosfer. Selanjutnya terjadilah reaksi dengan butir-butir uap air dan gas oksigen sehingga terbentuk tetes-tetes asam sulfat yang bersifat koloid sehingga berbentuk aerosol. Aerosol sulfat tak hanya bertebaran di dalam lapisan troposfer saja, melainkan juga membumbung tinggi dan merata di dalam lapisan stratosfer. Aerosol sulfat yang memasuki lapisan stratosfer tak bisa dijangkau proses-proses cuaca sehingga tak turut lurut di kala hujan. Ia akan bertahan hingga beberapa tahun lamanya sebelum gravitasi Bumi secara perlahan-lahan memaksanya turun ke dalam lapisan troposfer dan kemudian jatuh kembali ke permukaan Bumi bersama dengan air hujan.

Penyerapan sinar Matahari yang ditransimisikan atmosfer Bumi menuju Bulan berimplikasi pada lebih gelap/redupnya Bulan di kala puncak gerhana. Warna merah darahnya yang khas pun bahkan bisa lenyap, digantikan oleh warna-warna yang lebih pucat. Secara umum, semakin besar kuantitas aerosol sulfat dalam atmosfer, maka Bulan pun semakin redup di kala puncak gerhananya sehingga kecerlangannya semakin kecil. Dengan mengukur kecerlangan Bulan pada saat puncak gerhana dengan menggunakan instrumen fotometer atau sejenisnya dan membandingkannya dengan kecerlangan Bulan yang diperhitungkan dalam kondisi atmosfer “bersih” (tutupan awan diasumsikan 50 %), maka kuantitas aerosol sulfat di atmosfer yang diistilahkan sebagai AOD (aerosol optical depth) dan dinyatakan dalam parameter tau dapat diketahui. Secara umum besarnya nilai AOD setara dengan penurunan magnitudo semu Bulan di puncak gerhana relatif terhadap kondisi serupa kala atmosfer “bersih” dibagi 40.

Gambar 4. Dramatisnya perbedaan panorama atmosfer Bumi pada situasi saat normal/bersih (kiri) dan "kotor" (kanan), diabadikan melalui pesawat ulang-alik. O = lapisan ozon dan Cb = puncak awan cumulonimbus (awan hujan). Pada saat "kotor", nampak terlihat adanya aerosol sulfat (A) yang membentuk lapisan ganda di bawah lapisan ozon, jauh di ketinggian stratosfer. Sumber: NASA, 1992 & 1997.

Gambar 4. Dramatisnya perbedaan panorama atmosfer Bumi pada situasi saat normal/bersih (kiri) dan “kotor” (kanan), diabadikan melalui pesawat ulang-alik. O = lapisan ozon dan Cb = puncak awan cumulonimbus (awan hujan). Pada saat “kotor”, nampak terlihat adanya aerosol sulfat (A) yang membentuk lapisan ganda di bawah lapisan ozon, jauh di ketinggian stratosfer. Sumber: NASA, 1992 & 1997.

Pemanasan Global

Bulan sangat redup di kala puncak gerhana telah disadari pasca Letusan Tambora 1815 yang bersumber ddari Gunung Tambora, pulau Sumbawa (Indonesia). Letusan Tambora 1815 melepaskan 150 kilometer kubik material vulkanik (skala 7 VEI) dan berdampak global dalam bentuk kacau-balaunya cuaca di segenap penjuru dengan segala imbasnya bagi peradaban manusia saat itu. Namun bukti fotografisnya baru muncul pasca Letusan Krakatau 1883, yang bersumber dari Gunung Krakatau di Selat Sunda (juga di Indonesia). Meski lebih kecil dengan volume material vulkanik yang dimuntahkan ‘hanya’ 20 kilometer kubik (skala 6 VEI), mulai berkembangnya teknologi fotografi memungkinkan Gerhana Bulan Total pasca letusan diabadikan, yakni pada 4 Oktober 1884 dan 28 Januari 1888. Namun pengukuran AOD secara menerus dengan memanfaatkan peristiwa gerhana Bulan total baru mulai berlangsung semenjak 1963, yakni pasca Letusan Agung 1963 yang bersumber dari Gunung Agung di pulau Bali (juga di Indonesia). Letusan Krakatau 1883 menghasilkan nilai AOD maksimum 0,13 yang setara dengan penurunan magnitudo semu Bulan sebesar 5,2. Sementara Letusan Agung 1963 menghasilkan nilai AOD maksimum 0,1 yang setara dengan penurunan magnitudo semu sebesar 4,0.

Apa sih pentingnya mengetahui nilai AOD ?

Aerosol sulfat berlimpah yang bercokol dalam lapisan stratosfer sebagai tabir surya tak hanya menyerap sinar Matahari yang seharusnya ditransmisikan menuju Bulan di puncak gerhana, namun juga menyerap sinar Matahari yang hendak menuju permukaan Bumi. Penyerapan ini menjadikan intensitas penyinaran Matahari di permukaan Bumi menjadi menurun dibanding normalnya. Konsekuensinya suhu rata-rata permukaan Bumi pun turut menurun, fenomena yang dikenal sebagai pendinginan global. Besarnya penurunan suhu berbanding lurus dengan nilai AOD, dimana setiap kenaikan nilai AOD sebesar 0,1 akan berimplikasi pada penurunan suhu (pendinginan global) sebesar 0,4 derajat Celcius. Dengan rumusan ini maka dapat diketahui bahwa Letusan Krakatau 1883 berdampak pada penurunan suhu 0,5 derajat Celcius. Sedangkan Letusan Agung 1963 berdampak pada penurunan suhu 0,4 derajat Celcius.

Gambar 5. Dramatisnya wajah Bulan sesaat setelah puncak gerhana Bulan total pasca Letusan Krakatau 1883. Saat Gerhana Bulan Total 4 Oktober 1884 (kiri), atmosfer masih mengandung aerosol sulfat Krakatau dalam jumlah berlimpah sehingga menyebabkan Bulan cukup redup pasca puncak gerhananya. Aerosol sulfat Krakatau bertahan di atmosfer hingga 4 tahun pasca letusan sebelum kemudian berjatuhan lagi ke permukaan Bumi secara bertahap. Maka pada Gerhana Bulan Total 28 Januari 1888, Bulan relatif lebih terang dan berwarna kemerah-merahan karena atmosfer sudah bersih kembali. Sumber: Keen, 2013.

Gambar 5. Dramatisnya wajah Bulan sesaat setelah puncak gerhana Bulan total pasca Letusan Krakatau 1883. Saat Gerhana Bulan Total 4 Oktober 1884 (kiri), atmosfer masih mengandung aerosol sulfat Krakatau dalam jumlah berlimpah sehingga menyebabkan Bulan cukup redup pasca puncak gerhananya. Aerosol sulfat Krakatau bertahan di atmosfer hingga 4 tahun pasca letusan sebelum kemudian berjatuhan lagi ke permukaan Bumi secara bertahap. Maka pada Gerhana Bulan Total 28 Januari 1888, Bulan relatif lebih terang dan berwarna kemerah-merahan karena atmosfer sudah bersih kembali. Sumber: Keen, 2013.

Pendinginan global akibat letusan besar/dahsyat gunung berapi memang dapat menyebabkan malapetaka berskala luas, seperti terlihat dalam Letusan Tambora 1815. Namun bagi Bumi yang sudah mulai memanas semenjak revolusi industri seiring eksploitasi bahan bakar fosil secara massif beserta dengan emisi gas-gas rumah kaca dalam jumlah besar, pendinginan global itu adalah rahmat tersembunyi yang ditunggu-tunggu. Karena pendinginan global mampu mengurangi kuantitas pemanasan global meski hanya untuk sejenak. Dengan kata lain, letusan besar/dahsyat gunung berapi merupakan faktor yang turut mengerem laju kenaikan suhu rata-rata permukaan Bumi akibat aktivitas manusia, tanpa harus disertai intervensi apapun.

Fakta tersebut dapat dilihat pada pengukuran menerus semenjak 1979 hingga kini. Pada periode 1979 hingga 1995, Bumi direjam oleh serangkaian letusan besar gunung berapi, misalnya Letusan St Helena 1980, Letusan el-Chichon 1982 dan puncaknya adalah Letusan Pinatubo 1991. Letusan St Helena 1980 bersumber dari Gunung St Helena di negara bagian Washington (AS), yang melepaskan 1 kilometer kubik material vulkanik (skala 5 VEI). Sementara Letusan el-Chichon 1985 bersumber dari Gunung el-Chichon (Meksiko) yang melepaskan 2 kilometer kubik material vulkanik (skala 5 VEI). Dan Letusan Pinatubo 1991 bersumber dari Gunung Pinatubo (Filipina) yang melepaskan 10 kilometer kubik material vulkanik (skala 6 VEI). Di antara letusan-letusan besar tersebut patut disebut juga letusan yang sedikit lebih kecil seperti Letusan Galunggung 1982-1983 yang bersumber dari Gunung Galunggung (Indonesia) dengan volume material vulkanik sekitar 0,4 kilometer kubik (skala 4 VEI).

Letusan-letusan tersebut menyebabkan atmosfer Bumi relatif “kotor” seperti terlihat pada nilai AOD rata-rata yang sebesar 0,035. Pasca Pinatubo, tak ada lagi letusan besar/dahsyat gunung berapi hingga saat ini kecuali sejumlah letusan berskala 4 VEI seperti misalnya Letusan Eyjafjallajokull 2010 dan Letusan Merapi 2010. Maka pada periode 1996 hingga 2012, atmosfer Bumi relatif lebih bersih seperti terlihat pada nilai AOD rata-rata sebesar 0,002. Dengan demikian terjadi perubahan nilai sebesar minus 0,033 yang berkorelasi dengan peningkatan suhu 0,13 derajat Celcius. Pada saat yang sama terjadi pula penambahan kuantitas gas-gas rumah kaca yang berkontribusi pada peningkatan suhu 0,11 derajat Celcius. Dari gas-gas rumah kaca tersebut, gas karbondioksida (CO2) saja berkontribusi pada peningkatan suhu 0,08 derajat Celcius. Maka terhitung pada tahun 2012 telah terjadi peningkatan suhu total sebesar 0,27 derajat Celcius dibanding situasi tahun 1995. Separuh diantaranya akibat kian bersihnya atmosfer seiring nihilnya letusan besar/dahsyat gunung berapi.

Kelud

Bagaimana dengan Gerhana Bulan Total 15 April 2014 ?

Tepat dua bulan sebelumnya terjadi Letusan Kelud 2014 yang bersumber di Gunung Kelud, Jawa Timur (Indonesia). Sedikitnya 0,12 kilometer kubik (120 juta meter kubik) material vulkanik dimuntahkan Gunung Kelud dalam letusan bertipe Plinian dan disemburkan hingga setinggi 26 km dari paras laut (dpl). Di atas kertas letusan ini memproduksi 1,4 juta ton aerosol, yang akan berkorelasi dengan nilai AOD maksimum sebesar 0,009. Nilai tersebut sedikit lebih besar dibanding nilai AOD rata-rata periode 1996-2012 yang sebesar 0,002.

Gambar 6. Kiri: dinamika suhu permukaan Bumi secara global dalam periode 1979 hingga 2012, relatif terhadap rata-ratanya dalam 34 tahun terakhir. Batang biru menunjukkan penurunan suhu (suhu lebih rendah dibanding rata-rata), sementara batangmerah adalah kenaikan suhu (suhu lebih tinggi dibanding rata-rata). Kanan: dinamika suhu permukaan Bumi oleh pengaruh aerosol sulfat akibat Letusan el-Chichon 1982 dan Letusan Pinatubo 1991. Sumber: NOAA, 2012 dalam Keen, 2013.

Gambar 6. Kiri: dinamika suhu permukaan Bumi secara global dalam periode 1979 hingga 2012, relatif terhadap rata-ratanya dalam 34 tahun terakhir. Batang biru menunjukkan penurunan suhu (suhu lebih rendah dibanding rata-rata), sementara batangmerah adalah kenaikan suhu (suhu lebih tinggi dibanding rata-rata). Kanan: dinamika suhu permukaan Bumi oleh pengaruh aerosol sulfat akibat Letusan el-Chichon 1982 dan Letusan Pinatubo 1991. Sumber: NOAA, 2012 dalam Keen, 2013.

Dengan AOD maksimum 0,009 maka perubahan magnitudo semu Bulan pada saat puncak gerhananya secara teoritis sebesar 0,4. Kecuali menggunakan fotometer, perubahan magnitudo semu ini sangat sulit diidentifikasi secara kasat mata. Karena itu citra-citra Bulan pada saat puncak gerhana yang tersaji pada saat ini selalu memperlihatkan Bulan berwarna kemerah-merahan dan relatif terang. Dan bila nilai AOD maksimum dibandingkan dengan nilai AOD rata-rata periode 1996-2012, nyatalah bahwa di atas kertas terjadi perubahan sebesar 0,007. Secara teoritis perubahan tersebut bakal berkorelasi dengan penurunan suhu 0,03 derajat Celcius. Penurunan suhu ini cukup kecil sehingga mungkin tak signifikan dalam berhadapan dengan laju pemanasan global. Namun itu semua masih perlu diselidiki lebih lanjut.

Terlepas apapun hasilnya, cukup mengagumkan bahwa peristiwa Gerhana Bulan Total tak hanya sekedar peristiwa langit yang mengesankan. Namun ia juga sarat manfaat. Kini manfaatnya bertambah satu, dimana Gerhana Bulan Total memungkinkan kita untuk mengukur kualitas atmosfer Bumi dalam hubungannya dengan perubahan iklim dalam rupa pemanasan maupun pendinginan global.

Referensi:

1. Keen. 2013. Earth (and Lunar) Based Observations of Volcanic Emmissions to the Stratosphere, an Update through 2011. NOAA Earth System Research Laboratory, Global Monitoring Annual Conference, May 21-22, 2013.

2. Hofmann dkk. 2003. Surface-based Observations of Volcanic Emission to the Stratosphere. Volcanism & the Earth’s Atmosphere, Geophysical Monograph 139, American Geophysical Union.

Catatan : ditulis juga di Langitselatan.

Update: Gerhana Bulan Total 15 April 2014 ternyata berhasil diamati di Jayapura (Indonesia), simak di sini.