Elegi Tebing Breksi, Letusan Sedahsyat Toba dan Gerhana Bulan Apogean

Salah satu lokasi pengamatan Gerhana Bulan Total 28 Juli 2018 adalah Taman Tebing Breksi, yang diselenggarakan oleh Jogja Astro Club (JAC), klub astronomi tertua di kota Yogyakarta. Taman Tebing Breksi bertempat di desa Sambirejo, kec. Prambanan, Kab. Sleman (DIY). Ini adalah sebuah obyek wisata baru nan khas, bekas area penambangan bahan galian C yang ditutup pada 2014 TU (Tarikh Umum) silam. Lantas dinding-dinding batu tegak yang masih tersisa didekorasi dengan aneka pahatan berseni. Kedekatan lokasinya dengan obyek wisata yang telah lebih dulu ada dan populer seperti kompleks Candi Prambanan dan kompleks Candi Ratu Boko menjadikan Taman Tebing Breksi cepat populer. Terlebih setelah pesohor seperti mantan Presiden Barrack Obama mengunjunginya tepat setahun lalu.

Gambar 1. Panorama Taman Tebing Breksi, obyek wisata baru yang berlokasi tak jauh dari Candi Prambanan dan Candi Ratu Boko yang tersohor. Meski menyandang nama breksi, sejatinya tak dijumpai batuan breksi di sini. Melainkan tuf, debu vulkanik produk letusan gunung berapi masa silam yang telah terpadatkan demikian rupa hingga mengeras dan membatu. Sumber: Detik.com/Bagus Kurniawan, 2016.

Nama Tebing Breksi yang melekat pada obyek wisata baru ini sesungguhnya tidaklah tepat menurut perspektif ilmu kebumian. Breksi adalah batuan sedimen yang mengandung fragmen/bongkah yang kasar dan sisinya relatif tajam/menyudut. Jika fragmen/bongkahnya relatif membulat, maka namanya berubah menjadi lebih megah dan populer. Yakni Konglomerat. Kata yang sering dinisbatkan kepada sosok-sosok yang dalam istilah milenial disebut horang-horang kayah rayah.

Breksi bisa dijumpai sebagai hasil aktivitas pengendapan di dasar laut. Bisa juga breksi tersebar di sekeliling sebuah gunung berapi sebagai produk aktivitasnya. Dapat pula breksi terbentuk akibat aktivitas tumbukan benda langit, yakni saat komet atau asteroid menghantam paras Bumi dengan dahsyatnya dan mengubah banyak hal pada batuan yang ditumbuknya. Breksi produk aktivitas terakhir itu dikenal sebagai suevit atau breksi tumbukan.

Namun breksi tidaklah ada di Taman Tebing Breksi, sejauh mata memandang dan sejauh tangan mampu menggali. Dinding-dinding batuan tegak yang kini berhias aneka rupa itu sejatinya dikenal sebagai Tuf. Ya tuf, tumpukan debu vulkanik yang telah membatu demikian rupa. Berbeda dengan breksi yang bisa berasal dari berbagai sumber, tuf jelas merupakan produk aktivitas gunung berapi.

Tuf yang tersingkap di Taman Tebing Breksi merupakan bagian dari apa yang dalam ilmu kebumian dikenal sebagai formasi Semilir. Ini adalah satuan batuan yang dijumpai membentang dalam area yang sangat luas di bagian selatan pulau Jawa, yakni hingga mencapai luasan 800 km2. Tuf ini tersebar mulai dari Yogyakarta di sebelah barat hingga Pacitan di sebelah timur. Dengan ketebalan antara 250 meter hingga 1.200 meter, maka volume tuf Semilir mencapai sedikitnya 480 km3.

Gambar 2. Sebaran dan ketebalan tuf Semilir di bagian selatan pulau Jawa. Tuf yang diendapkan dalam tempo singkat itu kini tersebar di tiga propinsi yakni DIY, Jawa Tengah dan Jawa Timur. Sumber: Smyth dkk. 2011.

Berdasarkan ketiadaan jejak-jejak erosi dan aktivitas binatang purba didalamnya, tuf Semilir diindikasikan terbentuk oleh pengendapan material letusan gunung berapi dalam tempo cukup singkat bagi skala waktu geologi. Tidak perlu menunggu ribuan hingga berjuta-juta tahun seperti umumnya batuan endapan dalam sebuah formasi. Maka tuf Semilir merupakan produk letusan tunggal, sebuah letusan yang sangat dahsyat.

Mari bayangkan berkelana ke masa silam, anggaplah kita bisa menumpang mesin waktunya Doraemon. Putar waktu kembali ke zaman 20 juta tahun silam, kembali ke kala Oligo-Miosen dalam skala waktu geologi. Pulau Jawa sudah terbentuk meski wajahnya belumlah seperti sekarang. Jawa bagian selatan masih terbenam di bawah air laut. Di sini terdapat untaian pulau-pulau kecil berbaris, yang sejatinya adalah puncak-puncak gunung berapi aktif yang tumbuh dari dasar laut. Mereka menjadi bagian dari apa yang disebut busur vulkanik Jawa tua, yang tumbuh dan aktif sejak 45 juta tahun silam.

Salah satu pulau itu adalah, sebut saja, pulau Semilir. Pada 20 juta tahun silam itu ia meletus, mengamuk teramat dahsyat. Seberapa dahsyat? Bagi kita di Yogyakarta, Jawa Tengah dan sekitarnya, Letusan Merapi 2010 selalu dikenang sebagai letusan terdahsyat saat ini. Gunung Merapi memuntahkan tak kurang dari 150 juta m3 magma saat itu. Ada juga Letusan Kelud 2014 meski tingkat kedahsyatannya sedikit di bawah Gunung Merapi, yakni dengan muntahan magma segar 105 juta m3. Namun dibandingkan letusan Semilir 20 juta tahun silam, Merapi dan Kelud adalah ibarat amuba yang bersanding dengan gajah.

Gambar 3. Jam-jam pertama Letusan Toba Muda 74.000 silam, dalam sebuah ilustrasi. Gas dan debu vulkanik disemburkan dahsyat hingga menjangkau ketinggian 70 kilometer. Gambaran situasi yang mirip juga dijumpai pada Letusan Semilir 20 juta tahun silam. Sumber: Anynobody, 2009 dalam Wikipedia, 2009.

Letusan Semilir 20 juta tahun silam memuntahkan tak kurang dari 480 milyar m3 atau 480 km3 magma padat setara batuan. Jika dianggap komposisinya mirip dengan magma Tambora, kalikan angka tersebut dengan 6. Akan kita dapatkan volume magma Letusan Semilir 20 juta tahun silam itu mencapai tak kurang dari 2.800 km3 magma! Bila anda pernah mendengar kisah horor dahsyatnya letusan Gunung Toba yang kini menjadi Danau Toba, ya seperti itulah gambarannya. Letusan Gunung Toba terjadi pada 74.000 tahun silam, yang disebut sebagai Letusan Toba Muda. Letusan yang menggelapkan tanah Sumatera dan Semenanjung Malaya serta mencekik dunia. Volume magma yang dierupsikan dalam Letusan Semilir 20 juta tahun silam itu 18.000 kali lipat lebih melimpah ketimbang amukan Gunung Merapi 2010 TU silam.

Seperti halnya kisah yang terjadi dalam letusan-letusan sangat besar gunung berapi, Letusan Semilir 20 juta tahun silam jelas menebarkan dampaknya ke segenap sudut paras Bumi. Tebaran debu vulkaniknya yang teramat banyak mungkin membedaki kawasan sekitarnya hingga radius 2.500 kilometer dari gunung. Namun debu vulkanik yang lebih halus tersembur tinggi hingga memasuki lapisan stratosfer bersama dengan gas SO2 yang sontak bereaksi dengan uap air membentuk butir-butir sulfat (H2SO4).

Terbentuklah tabir surya vulkanis di ketinggian lapisan stratosfer, yang efektif memblokir sinar Matahari sehingga paras Bumi dibikin remang-remang. Maka reaksi berantai pun terjadilah. Tumbuh-tumbuhan tak bisa menyelenggarakan fotosintesis sehingga mulau bermatian. Hewan-hewan herbivora pun kelaparan dan bertumbangan. Disusul hewan-hewan karnivora hingga ke puncak jaring-jaring makanan. Kematian besar-besaran diduga terjadi pada saat itu, meski seberapa besar tingkatannya masih belum bisa kita ketahui.

Gambar 4. Estimasi dampak sebaran debu vulkanik dalam Letusan Semilir 20 juta tahun silam, dengan mengacu pada dampak Letusan Toba Muda 74.000 tahun silam yang telah lebih diketahui. Bentuk kepulauan Indonesia adalah berdasarkan rekonstruksi untuk 20 juta tahun silam. Sumber: Smyth dkk. 2011.

Pergerakan tektonik menyebabkan bagian selatan pulau Jawa terangkat menjadi daratan. Sementara lempeng tektonik Australia terus mendesak ke utara sembari bersubduksi. Rangkaian proses inilah yang menyebabkan formasi Semilir terbentuk lantas terangkat dan menjadi jajaran perbukitan yang sebagian diantaranya menghiasi sisi timur Yogyakarta. Ilmu kebumian menyebutnya sebagai zona Baturagung. Dimana lokasi gunung berapi purba yang meletus demikian dahsyat itu? Ada beragam pendapat, misalnya yang menyebutkan pusat letusan ada di dalam area zona Baturagung yang terletak di antara Kab. Klaten dan Kab. Gunungkidul. Ada juga yang beropini pusat letusan sangat dahsyat itu kini menjadi cekungan Baturetno, cekungan besar bekas danau purba yang sebagian digenangi air sebagai Waduk Gajahmungkur, Kab. Wonogiri.

Raungan

Untuk apa membicarakan gunung berapi pada saat Gerhana Bulan?

Gerhana Bulan Total 28 Juli 2018 merupakan Gerhana Bulan Apogean, karena terjadi hanya berselang 14 jam setelah Bulan mencapai titik apogee-nya. Gerhana Bulan ini akan dimulai pada pukul 00:15 WIB (kontak awal penumbra atau P1) dan berakhir pada pukul 06:28 WIB (kontak akhir penumbra atau P4). Sehingga durasinya 6 jam 14 menit. Akan tetapi bagian gerhana yang kasatmata hanyalah berdurasi 3 jam 55 menit. Yakni mulai dari pukul 01:24 WIB (kontak awal umbra atau U1) hingga pukul 05:19 WIB (kontak akhir umbra atau U4).

Sementara durasi totalitasnya adalah 1 jam 43 menit dengan puncak gerhana dicapai pada pukul 03:22 WIB. Karena Bulan baru saja meninggalkan titik apogee dengan jarak Bumi – Bulan saat itu masih sebesar 406.100 kilometer, maka kecepatan orbital Bulan masih lambat. Ditunjang dengan lintasan Bulan yang tep@at hampir bersentuhan dengan pusat lingkaran umbra, maka inilah yang menjadikan Gerhana Bulan Total ini sebagai Gerhana Bulan dengan durasi totalitas terpanjang untuk abad ke-21 TU.

Gambar 5. Wajah Bulan dalam Gerhana Bulan Sebagian 7-8 Agustus 2017. Panorama tahap parsial seperti ini akan bisa disaksikan lagi dalam peristiwa Gerhana Bulan Total 28 Juli 2018. Sumber: Sudibyo, 2017.

Manakala gerhana Bulan terjadi, saksikanlah saat-saat sebelum umbra Bumi mulai menyelimuti paras Bulan. Nampak bundaran Bulan nan cemerlang di langit malam. Pada wajahnya ada bagian yang nampak lebih cerah, juga ada yang lebih gelap. Bagian-bagian yang gelap itu disebut mare (jamaknya maria), istilah Bahasa Latin untuk laut. Sebab para astronom jaman dulu, termasuk diantaranya Galileo Galilei, menganggap bagian itu adalah laut di paras Bulan. Namun di kemudian hari anggapan itu terbantahkan. Terlebih setelah eksplorasi Bulan menjadi salah satu bagian dalam khasanah penerbangan antariksa. Bulan ternyata kering kerontang.

Maria merupakan dataran rendah Bulan, khususnya cekungan raksasa (basin) yang terbentuk oleh sebab tertentu bermilyar tahun silam. Di kemudian hari ia digenangi oleh lava Bulan secara berangsur-angsur, produk muntahan magma gunung-gemunung berapi Bulan secara kontinu di masa silam. Magmanya relatif encer, tidak seperti magma Merapi yang lebih kental atau bahkan magma Semilir yang (mungkin) sangat kental. Gunung gemunung berapi Bulan saat itu mungkin seperti gunung berapi di Kepulauan Hawaii (Amerika Serikat) atau di kawasan Hijaz (Saudi Arabia) pada masa kini. Magmanya cair encer sehingga melebar menutupi area yang sangat luas dalam letusan yang dikenal sebagai erupsi efusif (leleran). Namun tak menutup kemungkinan bahwa gunung-gemunung berapi Bulan untuk meletus eksplosif. Layaknya Letusan Merapi 2010 atau bahkan Letusan Semilir 20 juta tahun silam.

Gambar 6. Wajah Bulan dengan tebaran nama-nama mare yang bertebaran diparasnya. Awalnya dikira laut, eksplorasi Bulan memperlihatkan mare adalah cekungan besar yang terisi material vulkanik produk aktivitas gunung-gemunung berapi Bulan yang aktif jauh di masa silam, bermilyar tahun yang lalu. Sumber : Sudibyo, 2018.

Jadi, kala kita menatap wajah Bulan dari tempat seperti Taman Tebing Breksi, kita bisa belajar bahwa kekuatan yang membentuk Taman Tebing Breksi ini sejatinya juga pernah bekerja di Bulan. Dan juga bagian lain tata surya kita. Vulkanisme atau aktivitas kegunungberapian sejatinya berlandaskan pada prinsip yang sangat sederhana, yakni pelepasan panas. Tatkala kita menyeduh secangkir kopi pada saat ini, kopi perlahan-lahan akan mendingin karena melepaskan panasnya ke lingkungan sekitarnya. Termasuk ke udara. Vulkanisme pun demikian. Manakala benda langit, baik planet maupun satelit alamiahnya, memiliki kandungan panas yang cukup besar dalam interiornya, maka panas itu perlahan-lahan akan dilepaskan ke lingkungan sekitar melalui berbagai cara. Salah satunya adalah vulkanisme.

Maka tak heran jika di Bulan kita menemukan jejak-jejak aktivitas gunung berapi. Demikian halnya di planet Venus dan Mars. Meski di ketiga benda langit tersebut aktivitas vulkanisme masakini nyaris tidak ada karena proses pelepasan panas interior nampaknya sudah kurang intensif. Di lingkungan planet Jupiter, bahkan dijumpai aktivitas vulkanisme aktif yang jauh lebih ganas ketimbang yang kita alami di Bumi. Yakni di Io, salah satu satelit alamiah dari planet gas raksasa itu. Bahkan hingga ke tempat yang demikian jauh, dingin dan ganjil seperti lingkungan planet Neptunus pun dijumpai aktivitas vulkanisme. Yakni di Triton, satelit alamiah terbesar dari planet yang berjarak terjauh terhadap Matahari.

Jadi, tatkala kita berada di Taman Tebing Breksi dan menatap Rembulan, mari bayangkan bahwa raungan vulkanik yang pernah membentuk tempat ini pada 20 juta tahun silam juga pernah bergema di keluasan langit, dalam sudut-sudut tata surya kita. Mulai dari Bulan sang pengawal setia Bumi kita, lalu Venus yang udaranya panas membara hingga ke lingkungan Neptunus yang demikian mengigil membekukan.

Referensi :

Smyth dkk. 2011. A Toba-scale Eruption in the Early Miocene: The Semilir Eruption, East Java, Indonesia. Lithos no. 126(3) October 2011, halaman198-211.  

Tekanan Hidrostatik: Insiden Goa Thailand dan Kecelakaan Danau Toba Indonesia

John Volanthen masih menyelam sembari memasangi tali pandu di dasar lorong goa Tham Luang Nan Non, atau goa Putri Tidur, yang dibanjiri air. Mendadak sosok yang disebut sebagai penyelam spesialis goa terbaik di dunia itu tersadar kalau gulungan tali yang dibawanya habis. Kondisi yang memaksanya berenang ke paras air, sesuai prosedur standar, untuk berorientasi dan beristirahat barang sejenak. Saat itu pukul 22:00 waktu Thailand (setara dengan WIB di Indonesia), hari Senin 2 Juli 2018 TU (Tarikh Umum). Lorong itu gelap gulita dan hening seperti seharusnya, tapi mendadak terdengar suara lirih memanggil. Begitu lampu sorotnya diarahkan ke sumber suara, terpampang pemandangan 12 remaja dan seorang dewasa berkumpul pada satu serambi sempit di tepi air. Semua nampak tenang meski terduduk lemas tanpa bisa berdiri. Mereka inilah yang telah dicari-cari dan menyedot perhatian dunia selama sembilan hari terakhir.

Drama dimulai pada Sabtu 23 Juni 2018 TU. Kisah sesungguhnya masih simpang siur. Versi yang banyak dikutip menjelaskan, 13 remaja yang berasal dari desa-desa miskin di dekat perbatasan Thailand dan Myanmar meluncur ke kompleks goa Tham Luang usai berlatih sepakbola. Mereka adalah bagian klub kecil yang menjuluki dirinya klub Wild Boar. Setibanya di mulut goa, mereka segera masuk menjalani ritual inisiasi khas setempat. Yakni masuk sejauh mungkin dalam lorong goa, menuliskan namanya di dinding dan lantas bergegas keluar sebelum tergenang air. Juga ada rencana merayakan ulang tahun salah satu dari mereka. Beberapa bungkus makanan ringan pun turut dibawa.

Sang pelatih, pemuda yatim piatu berusia 25 tahun yang dididik menjadi biksu dan mengabdi pada kuil setempat, awalnya tak tahu rencana anak-anak didiknya. Bergegas ia menyusul mereka mengingat sifat goa Tham Luang yang tak boleh dimasuki selama periode Juli hingga September setiap tahunnya karena selalu tergenangi air dari hujan lebat muson. Apalagi mendung sudah membayang. Ia terlambat, para remaja itu sudah terlanjur masuk dan meninggalkan sepeda-sepedanya di dalam mulut goa. Ia pun menyusul masuk. Benar saja, hujan deras pun mengguyur selama berhari-hari kemudian.

Tak ada pilihan bagi mereka kecuali terus masuk kian jauh ke dalam lorong, mencari tempat yang kering dan menunggu. Selama sembilan hari kemudian mereka bertahan hidup dalam ruang sempit nan gelap dengan meminum tetes-tetes air dari stalaktit dan menjatah tiap keping makanan ringan yang dibawa. Sang pelatih juga mengajari bermeditasi, menekankan tetap tenang, tetap berkumpul dan tetap menghemat energi. Mereka sempat berusaha membuat jalan keluar dengan menggali dinding goa hingga 5 meter.

Drama itu menyedot perhatian berskala internasional sekaligus menyatukan kembali rakyat Thailand, yang terpecah oleh perbedaan politik berkepanjangan, untuk sementara. Angkatan Laut Thailand menyiagakan 18 penyelam Navy Seals terbaiknya. 24 sukarelawan penyelam goa pun berdatangan dari mancanegara, mulai dari negara-negara tetangga seperti Laos, Myanmar, China, Filipina, Jepang dan India. Hingga dari negeri-negeri jauh seperti Amerika Serikat, Inggris, Australia, Russia, Belanda, Belgia, Ceko, Denmark, Finlandia, Jerman, Ukraina dan bahkan Israel. Di luar itu ada sekitar 1.000 sukarelawan yang berpartisipasi dari beragam latar belakang. Mulai dari para relawan bencana, petugas penyelamat untuk keadaan darurat hingga petani, pencari sarang burung, tukang masak, pemilik usaha laundry dan juga tukang pijat.

Setelah mempertimbangkan aneka opsi masak-masak, otoritas Thailand memutuskan yang paling rasional dan memungkinkan adalah membawa mereka keluar melalui lorong yang tergenangi air. Begitu ditemukan dan diketahui masih hidup serta lengkap, mereka yang terjebak dalam goa segera diasup makanan dan minuman tinggi kalori. Mereka akan dikeluarkan dari goa dengan didampingi dua penyelam profesional. Mempertimbangkan derasnya arus air dan lebar lorong (yang di satu lokasi sangat menyempit menjadi leher-angsa yang khas), maka diputuskan mereka yang terjebak akan dikeluarkan secara bertahap dalam tiga kelompok.

Gambar 1. Penampang melintang goa Thamn Luang Nan Non di propinsi Chiang Rai (Thailand) berdekatan dengan perbatasan Thailand – Myanmar. Nampak lorong-lorong yang melebar membentuk ruang-ruang goa, juga yang menyempit membentuk sejenis terowongan yang dibanjiri air. Jarak antara pintu masuk goa (entrance) dengan lokasi terjebaknya para remaja dan pelatih sepakbolanya adalah 4 kilometer. Sumber: Anonim, 2018.

Meski serambi tempat mereka terjebak berjarak sekitar 4 kilometer dari mulut goa, namun setiap orang hanya perlu menempuh jarak 2 kilometer untuk tiba di pusat operasi penyelamatan yang ditempatkan ruangan besar kering dalam goa. Dari sini mereka akan dibawa dengan tandu ke mobil ambulans yang sudah menunggu di luar mulut goa, atau ke helikopter jika situasinya mendesak. RS Chiang Rai Prachanukroh yang berjarak 70 kilometer dari goa pun disiagakan.

Operasi evakuasi mulai dilaksanakan pada Minggu 8 Juli 2018 TU. Hari itu kelompok pertama yang terdiri dari empat remaja berhasil dikeluarkan. Sehari berikutnya giliran kelompok kedua, juga terdiri dari empat remaja, berhasil dikeluarkan. Operasi hari kedua berjalan dalam waktu lebih cepat ketimbang hari pertama. Sehingga komandan operasi cukup percaya diri untuk mengeluarkan kelimanya pada hari ketiga. Dan demikianlah adanya. Operasi penyelamatan dinyatakan berakhir pada Selasa malam 10 Juli 2018 TU.

Danau Toba

Lima hari sebelum drama goa Thailand dimulai, tragedi yang lebih memilukan berlangsung di Indonesia. Yakni tenggelamnya Kapal Motor (KM) Sinar Bangun VI di perairan Danau Toba sebelah utara pada Senin 18 Juni 2018 TU senja selagi melayari rute antara pelabuhan Simanindo di pulau Samosir ke pelabuhan Tigaras di pesisir timur danau. 21 orang berhasil diselamatkan sementara 3 jasad berhasil dievakuasi. Namun ratusan orang, dalam perhitungan terakhir adalah 164 orang, dinyatakan hilang .

Sejauh ini penyelidikan memperlihatkan kecelakaan yang menimpa KM Sinar Bangun VI terjadi akibat kelebihan muatan. Dimana kapal yang hanya berkapasitas 40 penumpang dijejali hampir 200 orang. Demikian berlebih bebannya sehingga kala berlayar, penumpang yang selamat menuturkan bahwa paras air Danau Toba hanyalah sejarak sejengkal dari bibir geladak kapal. Faktor berikutnya adalah cuaca buruk yang menerpa kawasan Danau Toba ditandai dengan hujan lebat dan angin kencang yang menciptakan gelombang di paras air danau. Diceritakan pula, kelebihan muatan merupakan hal yang biasa dilakukan pada pelayaran di Danau Toba selama bertahun-tahun di bawah hidung otoritas terkait.

Gambar 2. Diagram Kapal Motor Sinar Bangun IV, yang mengalami kecelakaan dan tenggelam di Danau Toba (Indonesia) pada 18 Juni 2018 TU. Kapal terdiri dari tiga dek dengan panjang hanya 17,5 meter dan kapasitas penumpang maksimum hanya 40 orang tanpa diperkenankan mengangkut barang. Namun pada saat kecelakaan terjadi, kapal dijejali oleh hampir 200 orang dan mengangkut sejumlah sepeda motor. Sumber: Reuters, 2018.

Posisi bangkai kapal dan sejumlah jasad penumpangnya baru diketahui sepuluh hari pasca tenggelam. Awalnya Badan SAR Nasional (Basarnas) mendeteksi adanya obyek asing tergolek di dasar danau sedalam 450 meter melalui sonar. Saat wahana otomatik bawahair (ROV) milik Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) dioperasikan guna melihat lebih lanjut temuan sonar secara visual, terlihat reruntuhan yang diduga adalah bangkai kapal. Terekam pula sejumlah jasad dan benda-benda yang terlontar keluar dari kapal, seperti sepeda motor.

Meski posisi bangkai kapal telah diketahui, namun pada Minggu 2 Juli 2018 TU otoritas Indonesia memutuskan menghentikan operasi pencarian bawahair pada keesokan harinya. Sementara pencarian di permukaan air terus berlanjut. Sebagai kenangan sekaligus peringatan ke masa depan akan peristiwa ini, akan dibangun tugu peringatan. Keputusan ini telah dikonsultasikan dengan keluarga para korban hilang. Walaupun demikian beberapa pihak mengkritik keras keputusan tersebut.

Kini, sukses operasi evakuasi para remaja dan pelatihnya yang terjebak dalam goa di Thailand memberikan bahan bakar baru. Bila remaja Thailand saja bisa dievakuasi, mengapa korban Sinar Bangun VI di Indonesia tidak?

Perbandingan

Membandingkan langsung operasi evakuasi goa Thailand dengan Danau Toba Indonesia sesungguhnya tak berimbang dan tak saling mendekati. Karena keduanya sangat berbeda. Terutama korban hilang terjebak di goa Thailand ditemukan masih hidup. Sementara korban hilang di Danau Toba Indonesia (sebagian kecil) ditemukan telah meninggal di dasar danau. Strategi evakuasi antara korban hidup dengan yang sudah meninggal jelas berbeda.

Gambar 3. Peta kedalaman air Danau Toba dan lokasi ditemukannya bangkai KM Sinar Bangun IV. Nampak bagian terdalam danau adalah sepanjang sisi timur pulau Samosir. Peta diadaptasi dari Chesner (2012). Sumber: Reuters, 2018.

Andaikata mau dibandingkan, dalam hemat saya salah satu faktor fisis yang bisa dievaluasi adalah persoalan hidrostatika yang mewujud dalam bentuk tekanan hidrostatis. Dalam fisika, tekanan hidrostatis berbanding lurus dengan kedalamannya. Semakin dalam maka tekanannya kian meninggi. Disinilah letak perbedaan mendasar kasus goa Thailand dengan Danau Toba Indonesia.

Goa Tham Luang Nan Non terletak pada elevasi 450 meter dpl (dari paras air laut rata-rata). Tekanan udara paras air laut didefinisikan sebagai tekanan 1 atmosfer (1 atm), yang setara dengan 1,013 bar atau 101.325 Pascal. Secara umum terjadi pengurangan tekanan udara sebesar 1.200 Pascal dalam tiap kenaikan elevasi 100 meter. Maka tekanan udara di lokasi goa Tham Luang diperhitungkan sebesar 0,95 atmosfir atau hanya 5 % lebih rendah ketimbang tekanan udara paras air laut. Lorong goa ini memang berliku-liku dan naik-turun dengan bagian yang lebih rendah digenangi air yang keruh berlumpur.

Namun genangan air terdalam hanyalah 3 meter, yakni di bagian lorong tersempit dan berbentuk mirip leher-angsa yang umum dijumpai pada wastafel atau toilet. Jika massa jenis air yang menggenangi goa dianggap 1.100 kg/m3 (karena berlumpur) maka dapat diperhitungkan pada titik genangan terdalam besarnya tekanan total (yakni kombinasi tekanan hidrostatis dan tekanan udara permukaan) adalah 1,27 atm. Ini hanya 27 % lebih tinggi ketimbang tekanan udara paras air laut. Maka di goa Tham Luang di Thailand, para penyelamat bisa mencoret problem tekanan hidrostatis dari daftar hal-hal yang harus diperhatikan dan diatasi dalam operasi penyelamatan.

Sebaliknya tidak demikian dengan Danau Toba di Indonesia.

Paras air danau berada pada elevasi 900 meter dpl. Sehingga tekanan udaranya diperhitungkan sebesar 0,89 atmosfir atau hanya 11 % lebih rendah ketimbang tekanan udara paras air laut. Akan tetapi bangkai kapal beserta para korban hilang tergeletak pada kedalaman 450 meter. Air danau terlihat jernih, sehingga massa jenisnya diperkirakan bernilai sekitar 1.000 kg/m3. Jika kerapatan air danau dianggap seragam untuk setiap titik kedalaman, maka dapat diperhitungkan pada kedalaman 450 meter itu tekanan totalnya mencapai 44,5 atm. Ini tekanan cukup tinggi, mencapai 44,5 kali lipat lebih besar ketimbang tekanan udara paras laut. Tekanan setinggi itu bisa disetarakan dengan tekanan udara yang berkekuatan menghancurkan di paras Venus.

Gambar 4. Gambaran sederhana akan perbandingan tekanan hidrostatis yang diderita di dasar Danau Toba dengan bagian terdalam lorong goa Tham Luang yang digenangi air. Jelas terlihat bahwa tekanan total (kombinasi tekanan hidrostatis dan tekanan udara paras air lokal) di dasar Danau Toba jauh lebih besar ketimbang goa Tham Luang. Inilah salah satu faktor yang membedakan proses evakuasi dalam kecelakaan di Indonesia dan insiden di Thailand. Sumber: Sudibyo, 2018.

Sehingga, bertolak belakang dengan goa Tham Luang di Thailand, para penyelamat di Danau Toba sedari awal harus berhadapan dengan masalah tingginya tekanan air di dasar danau. Indonesia memang memiliki perlengkapan penyelaman laut dalam, yang memungkinkan penyelam bisa bekerja pada kedalaman ekstrim. Namun kedalaman maksimum yang bisa dicapai hanyalah 200 meter. Untuk menjangkau kedalaman 450 meter diperlukan peralatan khusus untuk penyelaman laut dalam nan berat. Atau alternatif lainnya yang telah tersedia, dengan berkaca pada pengalaman evakuasi korban-korban hilang pada jatuhnya pesawat Airbus A330 Air France penerbangan 447 di Samudera Atlantik pada 1 Juni 2009 TU. Yakni menggunakan kapal selam mini khusus yang sanggup menyelami kedalaman lebih dari 200 meter. Dalam kasus Air France tersebut, kapal selam mini khusus itu mengangkut jasad-jasad dari kedalaman 4.000 meter.

Masalah tersulit adalah, baik peralatan penyelaman laut dalam maupun kapal selam mini khusus itu hanya bisa dioperasikan lewat kapal induk yang memang dirancang khusus untuknya. Mendatangkan kapal selam mini khusus ke Danau Toba, secara teknis memungkinkan. Ia bisa diangkut lewat jalur laut melalui Pelabuhan Belawan di Medan, atau lewat jalur udara ke Bandara Kuala Namu. Dari situ kapal selam mini khusus tersebut akan menempuh jalur darat ratusan kilometer menuju Danau Toba. Namun tanpa keberadaan kapal induknya, kapal selam mini khusus itu tak bisa berbuat apa-apa. Sementara kapal induknya, misalnya seperti kapal induk HSwMS Belos (A214) milik Swedia, berbobot mati 6.500 ton sehingga mustahil diangkut lewat jalur darat.

Disini saya tidak mengecilkan upaya evakuasi para korban yang terjebak dalam goa Tham Luang di Thailand. Evakuasi itu pun berhadapan dengan aneka problem di luar problem tekanan hidrostatis. Misalnya, paras genangan air dalam goa yang terus naik. Masalah ini diatasi lewat dipasangnya pompa berkekuatan tinggi yang sanggup menyedot 1,6 juta liter air perjam. Pemerintah Ceko mengirim bantuan pompa tambahan berkapasitas 1,4 juta liter perjam. Dan dalam dua hari terakhir operasi, sebuah pintu air pengendali dibangun tepat di jalan air masuk goa. Sehingga volume air yang memasuki goa dapat dikontrol dan demikian pula paras genangannya.

Begitupun pada saat-saat terakhir, yakni sekitar 30 menit setelah korban terakhir berhasil dikeluarkan dari dalam goa, mesin pompa mendadak meledak. Alhasil air terus masuk tak terkontrol lagi ke dalam goa, sementara di dalam masih ada 20 petugas penyelamat. Petugas terakhir berhasil keluar dari goa manakala air telah menggenang hingga setinggi kepala.

Problem berikutnya adalah ruangan goa tempat mereka terjebak merupakan ruang tertutup. Pernafasan setiap orang membuat kadar Oksigen menurun (terakhir terukur hanya 15 % dari normalnya 21 %) sebaliknya kadar CO2 terus meningkat. Awalnya masalah ini dicoba diatasi dengan memasang pipa penyalur udara segar dari luar goa. Setelah terbukti tak membantu, maka diputuskan mereka harus dievakuasi secepatnya.

Evakuasi secepatnya pun berhadapan dengan masalah tersendiri, karena mereka tak bisa berenang apalagi menyelam. Awalnya direncanakan untuk melatih mereka. Namun mengingat potensi rasa panik yang bisa timbul, terlebih mereka harus menyelam selama 3 jam penuh, maka diputuskan untuk memberi asupan obat penenang dosis tinggi. Sehingga seluruh korban melintasi genangan air dalam kondisi tertidur.

Namun begitu dalam perspektif hidrostatika, evakuasi goa Tham Luang Thailand tidak berhadapan dengan rejim tekanan tinggi sebagaimana halnya evakuasi di Danau Toba.

Referensi :

Chesner. 2012. The Toba Caldera Complex. Quaternary International, volume 258 (2012), hal 5-18.

Scar dkk. 2018. Tragedy on Lake Toba. Reuters Graphic, diakses 6 Juli 2018 TU.

Danau Toba dan Bubur Batu Membara di Perutbuminya

Sebuah penelitian yang telah berlangsung selama enam tahun terakhir telah mengungkap hal mencengangkan di perutbumi Danau Toba (propinsi Sumatra Utara). Menggunakan 40 seismometer (radas/instrumen perekam gempa) yang dipasang di sekeliling Danau Toba selama kurun Mei hingga Oktober 2008 Tarikh Umum (TU yang dianalisis hingga bertahun kemudian, tim peneliti gabungan Russia, Perancis dan Jerman mengungkap bahwa di perutbumi Danau Toba ini masih tersimpan magma. Bubur batu yang panas membara dalam jumlah relatif besar itu dijumpai berada di kedalaman lebih dari 7 kilometer dari paras air laut rata-rata (dpl).

Gambar 1. Pemandangan sisi selatan Danau Toba yang permai. Nampak pulau Pardepur yang seakan mengapung di air danau. Pulau ini sejatinya merupakan salah satu kubah lava yang menyembul di paras danau, dari sejumlah kubah lava di sini yang terbentuk pasca letusan sangat dahsyat dalam kurun 74.000 tahun silam. Sumber: Sutawidjaja, 2008 dalam Warta Geologi, 2008.

Gambar 1. Pemandangan sisi selatan Danau Toba yang permai. Nampak pulau Pardepur yang seakan mengapung di air danau. Pulau ini sejatinya merupakan salah satu kubah lava yang menyembul di paras danau, dari sejumlah kubah lava di sini yang terbentuk pasca letusan sangat dahsyat dalam kurun 74.000 tahun silam. Sumber: Sutawidjaja, 2008 dalam Warta Geologi, 2008.

Magma di bawah danau itu dijumpai secara tak langsung lewat analisis gelombang gempa-gempa tektonik kecil yang rutin terjadi di kawasan ini seiring eksistensi patahan besar Sumatra dan cabang-cabangnya. Tim peneliti memusatkan perhatian pada gelombang permukaan, yakni gelombang Rayleigh dan gelombang Love, dengan melacak perbedaan kecepatannya. Mereka menemukan gelombang Rayleigh yang melintas di bawah Danau Toba (periode 5 dan 15 detik) memiliki kecepatan lebih rendah dibanding yang melewati area lain disekitarnya. Hal sejenis juga dijumpai pada gelombang Love namun hanya pada periode kecil (5 detik) dan pada kedalaman lebih rendah. Guna menafsirkan perbedaan antara perilaku gelombang Rayleigh dan Love di bawah Danau Toba, tim peneliti memutuskan untuk ‘melihat’ melalui gelombang sekunder terpolarisasi baik secara horizontal (SH) maupun vertikal (SV). Mereka juga kembali menjumpai keanehan lagi, gelombang sekunder SV pada kedalaman antara 7 hingga 20 kilometer dpl di bawah Danau Toba memiliki kecepatan lebih rendah. Sebaliknya gelombang sekunder SH berkecepatan lebih rendah hanya pada kedalaman lebih dangkal dari 7 kilometer dpl.

Pada dasarnya gelombang gempa akan melaju lebih cepat jika melintasi media yang padat (batuan) ketimbang media yang cair/setengah cair (magma). Dengan demikian dapat dikatakan bahwa pada kerak bumi di bawah Danau Toba terdapat magma, yang tersekap dalam kantung magma. Namun tak puas jika hanya menyimpulkan seperti itu. Mereka mencoba melangkah lebih jauh untuk mengetahui strukturnya. Setelah melakukan serangkaian perhitungan dan pemodelan matematis yang rumit dan meninjau juga hasil-hasil penelitian sebelumnya, mereka berani menyimpulkan bahwa magma di bawah Danau Toba tersimpan dalam sejumlah lapisan mendatar (sill) yang bertumpuk mirip kue lapis, tertata pada kedalaman antara 7 hingga 20 kilometer dpl. Pada kedalaman lebih besar dari 20 kilometer dpl pun diduga masih seperti itu yang menerus hingga kedalaman sekitar 30 kilometer dpl, tempat kerak bumi setempat berbatasan dengan selubung atas. Sebaliknya pada kedalaman yang lebih dangkal dari 7 kilometer dpl magmanya tidak tertata seperti itu, melainkan menyelusup di sela-sela kerak bumi dengan geometri yang kacau-balau. Tim menyimpulkan kawasan kacau-balau ini adalah pertanda jelas dari masa silam, dari sebuah letusan gunung berapi yang sangat dahsyat.

Gambar 2. Penampang melintang kerak bumi di bawah Danau Toba dalam dua dimensi, dengan perkiraan kantung magma raksasanya berdasarkan penelitian gabungan Rusia, Perancis dan Jerman. Terdapat lapisan-lapisan mendatar berisi magma (sill) mulai dari kedalaman 7 hingga 20 kilometer dpl dan kemungkinan menerus hingga 30 kilometer dpl. Pada kedalaman lebih dangkal dari 7 kilometer dpl terdapat zona kacau-balau, yakni bagian kerak bumi di bawah Danau Toba yang terimbas langsung letusan sangat dahsyat 74.000 tahun silam. Sumber: Jaxybulatov dkk, 2014.

Gambar 2. Penampang melintang kerak bumi di bawah Danau Toba dalam dua dimensi, dengan perkiraan kantung magma raksasanya berdasarkan penelitian gabungan Rusia, Perancis dan Jerman. Terdapat lapisan-lapisan mendatar berisi magma (sill) mulai dari kedalaman 7 hingga 20 kilometer dpl dan kemungkinan menerus hingga 30 kilometer dpl. Pada kedalaman lebih dangkal dari 7 kilometer dpl terdapat zona kacau-balau, yakni bagian kerak bumi di bawah Danau Toba yang terimbas langsung letusan sangat dahsyat 74.000 tahun silam. Sumber: Jaxybulatov dkk, 2014.

Apa pentingnya penelitian ini? Tak lain dan tak bukan ia menegaskan bahwa Danau Toba sejatinya adalah sebuah gunung berapi. Dan dengan struktur kantung magmanya yang demikian, ia bukanlah gunung berapi biasa. Ya. Danau Toba adalah sebuah gunung berapi super (supervolcano), yang aksinya di masa silam sanggup membuat bulu kuduk kita meremang.

Letusan Toba Muda

Danau Toba. Rasanya tak ada manusia Indonesia, terlebih yang pernah mengenyam bangku sekolah, yang tak pernah mendengar namanya. Inilah perairan tawar terbesar se-Indonesia bahkan seantero Asia Tenggara. Danau ini memiliki luas 1.130 kilometer persegi yang menampung air hingga sebanyak 240 kilometer kubik, bersumber dari aneka mata air disekelilingnya seiring curah hujan tahunan lebih dari 2.100 mm/tahun (rata-rata). Paras air danau terletak di ketinggian 906 meter dpl dengan kedalaman maksimum 530 meter dari paras. Ini menjadikannya sebagai danau terdalam ke-2 di Indonesia (setelah Danau Matano di Sulawesi) dan juga danau terdalam keempatbelas di seantero Bumi. Perairan luas ini dipagari oleh tebing-tebing curam yang ketinggiannya bervariasi antara 400 hingga 1.200 meter dari paras danau, dengan puncak tertinggi menyembul 1.700 meter di atas paras danau. Air danau ini mengalir di sudut tenggara sebagai Sungai Asahan dengan debit rata-rata 155 meter kubik/detik. Besarnya debit air dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik lewat dibangunnya waduk Sigura–gura (tinggi bendungan 47 meter) dan waduk Tangga (tinggi bendungan 82 meter) dengan total produksi 426 megawatt listrik.

Gambar 3. Topografi Danau Toba dan lingkungan sekelilingnya beserta kedalaman perairannya. Tersaji pula lubang-lubang letusan yang dibentuk oleh keempat letusan sangat dahsyat Gunung Toba di masa silam. Sumber: Chesner, 2011 dengan labelisasi oleh Sudibyo, 2014.

Gambar 3. Topografi Danau Toba dan lingkungan sekelilingnya beserta kedalaman perairannya. Tersaji pula lubang-lubang letusan yang dibentuk oleh keempat letusan sangat dahsyat Gunung Toba di masa silam. Sumber: Chesner, 2011 dengan labelisasi oleh Sudibyo, 2014.

Di tengah-tengah danau terdapat Pulau Samosir (panjang 45 kilometer, lebar 20 kilometer), yang sejatinya bukan pulau. Dahulu Samosir tersambung langsung dengan daratan Sumatra lewat jembatan alamiah (tanah genting) di sisi barat. Namun romantisme era Hindia Belanda membuat tanah genting ini dikeruk demikian rupa sehingga Samosir pun akhirnya benar-benar terpisah dan menjadi pulau yang berdiri sendiri. Di pulau terdapat dua danau kecil yakni Danau Sidihoni dan Danau Aek Natonang, membuatnya kerap disebut sebagai danau di atas danau. Selain keunikan ini, pemandangan indah di sekujur Danau Toba juga disokong oleh sejumlah air terjun seperti air terjun Sipiso-piso maupun air terjun Sigura-gura. Sigura-gura adalah air terjun setinggi 250 meter, menjadikannya air terjun tertinggi se-Indonesia. Panorama yang indah dan udara yang sejuk menjadikan danau raksasa yang juga jantung masyarakat Batak ini menjadi tujuan wisata yang populer.

Di balik keindahannya, ada misteri yang tersembunyi di danau ini semenjak awal peradaban umat manusia. Misteri yang menggetarkan itu baru terkuak kurang dari seabad silam. Ternyata danau raksasa ini adalah sebuah gunung berapi. Adalah RW van Bemmelen, geolog legendaris era Hindia Belanda, yang mengungkapnya pada masa antara 1930 hingga 1939 TU. Geolog yang sangat populer dengan opus magnumnya The Geology of Indonesia, buku yang wajib dibaca dalam pembelajaran geologi Indonesia, awalnya curiga dengan kehadiran ignimbrit yang tersebar pada area luas di Sumatra bagian utara. Ignimbrit adalah campuran antara debu vulkanik yang mengeras (tuff) dengan butir-butir batuapung yang bersifat asam (kaya silikat) demikian rupa hingga membatu. Ignimbrit hanya bisa hadir kala terjadi letusan gunung berapi yang eksplosif dan berskala besar sehingga menghempaskan awan panas dalam jumlah besar. Kian mendekat ke Danau Toba, ignimbrit yang dijumpai kian menebal saja. Bahkan dijumpai pula tuff yang terlaskan (welded tuff) yang berlimpah, lagi-lagi petunjuk terjadinya letusan berskala besar di masa silam.

Gambar 4. Singkapan ignimbrit tepat di tepi jalan di pinggiran Danau Toba. Ignimbrit ini kaya akan besi dan telah teroksidasi sehingga berwarna kemerah-merahan mirip karat. Ignimbrit inilah jejak dari letusan gunung berapi yang dahsyat di masa silam, yang menghasilkan kaldera raksasa dan kini digenangi air menjadi Danau Toba. Diabadikan oleh Ridwan Hutagalung dalam rangka Geotrek Danau Toba 2-4 November 2012 TU. Sumber: Hutagalung, 2012.

Gambar 4. Singkapan ignimbrit tepat di tepi jalan di pinggiran Danau Toba. Ignimbrit ini kaya akan besi dan telah teroksidasi sehingga berwarna kemerah-merahan mirip karat. Ignimbrit inilah jejak dari letusan gunung berapi yang dahsyat di masa silam, yang menghasilkan kaldera raksasa dan kini digenangi air menjadi Danau Toba. Diabadikan oleh Ridwan Hutagalung dalam rangka Geotrek Danau Toba 2-4 November 2012 TU. Sumber: Hutagalung, 2012.

Ignimbrit yang tebal di sekitar Danau Toba namun menipis begitu jaraknya lebih jauh mengesankan bahwa batuan vulkanik itu bersumber dari tempat yang kini menjadi Danau Toba. Jelas sudah. Danau Toba adalah perairan tawar raksasa yang menempati sebuah cekungan sangat besar produk letusan gunung berapi yang sangat dahsyat. Dengan luas cekungan 2.270 kilometer persegi (panjang sekitar 100 kilometer dan lebar sekitar 30 kilometer), maka jelaslah bahwa ia berkualifikasi kaldera. Danau Toba merupakan perairan tawar yang menempati kaldera tersebut meski genangannya tak sampai mencakup separuh luas kaldera. Sehingga Danau Toba adalah danau vulkanik. Ukuran Kaldera Toba yang demikian raksasa membuat kaldera-kaldera produk letusan dahsyat gunung berapi dalam era sejarah di Indonesia seperti kaldera Rinjani, Tambora dan Krakatau menjadi terasa kerdil. Andaikata kaldera raksasa Toba ditempatkan di pulau Jawa bagian tengah, maka ia akan membentang mulai dari Gunung Slamet di barat hingga Gunung Sumbing-Sindoro di timur.

Gambar 5. Bagaimana jika kaldera raksasa Toba dengan Danau Toba di tengah-tengahnya ditempatkan di pulau Jawa bagian tengah dan disejajarkan dengan orientasi pulau. Nampak jelas kaldera raksasa itu membentang dari Gunung Slamet di barat hingga Gunung Sumbing di timur. Sumber: Sudibyo, 2014 berbasis Google Maps.

Gambar 5. Bagaimana jika kaldera raksasa Toba dengan Danau Toba di tengah-tengahnya ditempatkan di pulau Jawa bagian tengah dan disejajarkan dengan orientasi pulau. Nampak jelas kaldera raksasa itu membentang dari Gunung Slamet di barat hingga Gunung Sumbing di timur. Sumber: Sudibyo, 2014 berbasis Google Maps.

Van Bemmelen pula yang memopulerkan istilah Tumor Batak, yakni gundukan sangat besar tempat dimana Danau Toba berada yang terpisah dari Pegunungan Bukit Barisan. Dengan Danau Toba sebagai perairan di dalam kaldera, maka Tumor Batak yang menopangnya pada hakikatnya adalah gunung berapi yang disebut Gunung Toba. Gunung Toba menjadi salah satu gunung berapi yang berdekatan/berdiri di atas sistem patahan besar Sumatra. Patahan besar ini, yang secara kasat mata nampak sebagai Pegunungan Bukit Barisan, terbentuk seiring tunjaman miring lempeng India dan Australia yang oseanik terhadap lempeng Sunda yang kontinental dan menjadi alas berdirinya pulau Sumatra. Patahan ini sekaligus adalah zona lemah di kerak bumi Sumatra yang memudahkan magma produk pelelehan sebagian di bidang kontak tunjaman merangsek ke atas.

Di kemudian hari kita kian mengetahui bagaimana lasaknya Gunung Toba ini yang menjadikannya sebagai gunung berapi super. Dalam kurun 1,2 juta tahun terakhir telah terjadi empat letusan dahsyat. Letusan terakhir sekaligus yang paling dahsyat sepanjang sejarahnya adalah Letusan Toba Muda, yang terjadi 74.000 tahun silam. Letusan Toba Muda juga adalah letusan terdahsyat yang pernah terjadi di Bumi dalam kurun 27,8 juta tahun terakhir. Ia memuntahkan tak kurang dari 2.800 kilometer kubik material vulkanik, lewat letusan dahsyat sedahsyat-dahsyatnya yang berlangsung selama sekitar dua minggu berturut–turut tanpa hentu. Dapat dikatakan setiap detiknya Gunung Toba menyemburkan tak kurang dari 4,6 juta meter kubik material vulkanik. Jika suhu magmanya saat tepat keluar dari lubang letusan berkisar 700 hingga 780 derajat Celcius, maka energi termal yang dilepaskannya mencapai 500 ribu megaton TNT. Ini setara dengan 21 juta butir bom nuklir Hiroshima diledakkan secara bersama-sama di satu titik.

toba-magma_tabel-1_letusan-tobAndaikata seluruh material vulkanik ini dituang demikian rupa mengubur wilayah DKI Jakarta, propinsi yang juga ibukota Indonesia itu akan terbenam di bawah timbunan batu, pasir dan debu vulkanik setebal 4,2 kilometer. Letusan yang sedemikian dahsyat dengan muntahan material vulkanik sedemikian besar membuat sejumlah letusan dahsyat gunung berapi Indonesia di era sejarah seperti Letusan Tambora 1815 maupun Letusan Krakatau 1883 menjadi terasa kerdil. Bahkan Letusan Kelud 2014 yang terasa demikian menghentak di tahun 2014 TU ini ibarat semut disandingkan dengan gajah bila dibandingkan dengan kedahsyatan Gunung Toba saat itu.

Dari 2.800 kilometer kubik material vulkanik yang diletuskannya, 1.000 kilometer kubik diantaranya meluncur deras sebagai awan panas yang mengalir ke barat dan timur. Awan panas Toba membanjiri kawasan sangat luas yang membentang dari pantai Selat Malaka di timur hingga pesisir Samudera Hindia di barat. Meski sudah menjalar jauh dari kaldera, suhunya masih tinggi, mungkin hingga 500 derajat Celcius. Akibatnya daratan Sumatra bagian utara pun diubah menjadi segersang Bulan. Segala kehidupan yang ada tersapu pun terpanggang dan musnah. Endapan awan panas gigantis inilah yang kini tersingkap sebagai ignimbrit di area seluas 20.000 kilometer persegi. Ketebalan rata-ratanya 50 meter, namun sesungguhnya bervariasi tergantung jauh dekatnya dengan Gunung Toba. Di tepi Danau Toba, ketebalan ignimbritnya mencapai 400 meter. Awan panas yang mengalir jauh tersebut dipastikan juga ada yang terjun ke Selat Malaka dan Samudera Hindia, memicu tsunami di kedua perairan itu. Namun seberapa besar tsunaminya belum diketahui, seiring volume awan panas yang masuk ke dalam kedua perairan tersebut pun belum diketahui.

toba-magma_tabel-2_perbandingan-letusanLetusan Toba Muda yang dahsyat itu membentuk kaldera raksasa dengan kedalaman sekitar 2 kilometer dpl akibat kosongnya kantung magma raksasa Toba, sehingga tak sanggup lagi menahan bobot tubuh gunung. Namun kaldera sedalam ini segera ditimbuni kembali oleh 1.000 kilometer kubik material vulkanik lainnya, yang terlalu berat baik untuk mengalir jauh maupun membumbung tinggi ke udara. Di dasar kaldera ini ketebalan ignimbritnya diperkirakan mencapai 600 meter. Dan 800 kilometer kubik material vulkanik sisanya berupa debu vulkanik halus yang terlontar sangat tinggi ke udara hingga menembus ketinggian 70 kilometer dpl. Sebagian debu vulkanik tersebut lantas tertiup angin ke barat dan berjatuhan menyelimuti area seluas lebih dari 4 juta kilometer persegi. Kawasan tersebut meliputi India, Semenanjung Malaya, Teluk Benggala, Samudera Hindia bagian utara, Laut Arab dan Semenanjung Arabia. Ketebalan endapan debu vulkanik di sini mencapai 10 cm (rata-rata), atau setara dengan 400 kilometer kubik material. Sisanya terbawa oleh sirkulasi angin di dalam lapisan stratosfer hingga tersebar ke segenap penjuru. Tanpa bisa dipengaruhi oleh proses-proses cuaca, debu vulkanik ini bertahan hingga bertahun-tahun di dalam lapisan stratosfer sebelum jatuh kembali ke permukaan Bumi di bawah pengaruh gravitasi. Sepanjang waktu itu ia menimbulkan efek lanjutan yang mencekik kehidupan di permukaan Bumi hingga ke titik yang paling kritis.

Musim Dingin Vulkanik

Masalah terbesar akibat Letusan Toba Muda terletak pada tebaran debu vulkaniknya ke dalam lapisan stratosfer. Umumnya 10 hingga 30 % dari material vulkanik yang disemburkan gunung berapi dalam sebuah letusan dahsyat, terlebih jika tinggi kolom semburannya melebihi 30 kilometer dpl, akan tetap bertahan di udara karena sudah terlanjur masuk jauh ke dalam lapisan stratosfer, khususnya jika berupa debu halus. Di saat yang sama, belerang yang turut terbawa sebagai gas sulfurdioksida akan bereaksi dengan butir–butir air di udara hingga membentuk tetes–tetes asam sullfat dalam rupa aerosol. Apa yang selanjutnya terjadi baru bisa kita pahami setelah dunia memasuki era nuklir lebih dari setengah abad silam.

Di tengah kancah perang urat-syaraf yang dikenal sebagai Perang Dingin, dua negara adidaya yang terlibat yakni Amerika Serikat dan Uni Soviet berlomba–lomba memproduksi senjata nuklir dalam beragam ukuran dan kekuatan. Untuk menyimulasikan dampaknya dalam berbagai kondisi, rangkaian eksperimen peledakan nuklir pun diselenggarakan. Selama masa ujicoba nuklir yang riuh itu diketahui bila senjata nuklir diledakkan di permukaan tanah ataupun bawah tanah dangkal, ledakannya akan menghembuskan material ledakan berupa debu dan batu beragam ukuran ke atmosfer. Ketinggian semburan material ledakan bergantung pada kekuatan ledakan, semakin semakin besar ledakan nuklirnya maka semakin berlimpah material ledakannya dan semakin tinggi pula mereka dihembuskan ke langit bahkan bisa memasuki lapisan stratosfer. Tebaran material ledakan sanggup memblokir cahaya Matahari selama waktu tertentu sehingga permukaan Bumi di sekitar lokasi ledakan berubah menjadi remang–remang atau bahkan gelap gulita. Apalagi jika kekuatan ledakan nuklir itu juga mengenai benda–benda mudah terbakar seperti minyak, kayu, gas, kertas dan batubara sekaligus. Asap hasil pembakaran besar–besaran akan melimpahkan jelaga ke udara yang malah kian memperparah situasi.

Dengan memanfaatkan data–data hasil ujicoba nuklir itu maka pada dekade 1980–an lima serangkai cendekiawan dengan latar belakang keilmuan berbeda mencoba merumuskan model matematika komprehensif dan serangkaian persamaan matematika kompleks yang memprediksikan bagaimana perilaku sebaran debu dan tetes–tetes asam sulfat dalam jumlah besar di lapisan stratosfer. Model ini disebut model TTAPS, berdasarkan pada huruf depan dari lima cendekiawan penyusunnya masing-masing Turco, Toon, Pollack, Ackerman dan Sagan. Model TTAPS memperlihatkan, karena berada di dalam lapisan stratosfer maka butuh waktu bertahun–tahun bagi debu dan tetes–tetes asam sulfat itu untuk turun kembali ke permukaan Bumi di bawah pengaruh gravitasi Bumi. Selagi masih melayang di lapisan stratosfer, pada dasarnya debu halus dan tetes–tetes asam sulfat itu menjadi tabir surya, terutama karena asam sulfat sangat efektif dalam menyerap cahaya Matahari. Di samping itu tabir surya juga bisa memantulkan kembali sebagian cahaya Matahari ke langit. Akibatnya albedo Bumi bakal meningkat dan cahaya Matahari yang diteruskan ke permukaan Bumi berkurang.

Akibatnya sungguh pelik mengingat cahaya Matahari membawa energi Matahari yang adalah motor penggerak utama sistem cuaca dan iklim Bumi sekaligus sumber energi utama makhluk hidup. Berkurangnya intensitas pencahayaan Matahari akan menimbulkan anomali suhu permukaan, dimana suhu rata–rata permukaan Bumi bakal merosot dibawah nilai normalnya. Sehingga Bumi akan lebih dingin, fenomena yang disebut sebagai musim dingin nuklir. Es meluas dimana-mana, baik di laut maupun di sungai/danau yang berada di kawasan subtropis. Konsekuensinya tingkat penguapan pun menurun yang bakal berlanjut pada kacau-balaunya sistem cuaca. Salah satu dampaknya adalah penurunan jumlah hujan. Ada cukup banyak tanaman bahan pangan yang sangat sensitif terhadap perubahan suhu dimana penurunan suhu 1 derajat Celcius saja bisa menyebabkan penurunan produksi atau malah bahkan bisa gagal panen. Ditambah penurunan jumlah hujan, maka eksistensi tabir surya di lapisan stratosfer itu bakal berdampak pada kekurangan bahan pangan yang akan menimbulkan bencana kelaparan massal dengan segala dampak berantainya.

Gambar 6. Ilustrasi saat-saat Gunung Toba meletus dengan dahsyatnya di hari pertamanya pada 74.000 tahun silam, yang menghembuskan debu vulkanik hingga setinggi 70 kilometer dpl sembari menghempaskan awan panas ke segenap Sumatra bagian utara. Arah pandang adalah ke tenggara. Sumber: Anynobody, 2009 dalam Wikipedia, 2009.

Gambar 6. Ilustrasi saat-saat Gunung Toba meletus dengan dahsyatnya di hari pertamanya pada 74.000 tahun silam, yang menghembuskan debu vulkanik hingga setinggi 70 kilometer dpl sembari menghempaskan awan panas ke segenap Sumatra bagian utara. Arah pandang adalah ke tenggara. Sumber: Anynobody, 2009 dalam Wikipedia, 2009.

Bagaimana jika skenario musim dingin nuklir ala model TTAPS diterapkan pada Letusan Toba Muda?

Letusan Toba Muda menyemburkan tak kurang dari 6 milyar ton gas sulfurdioksida ke atmosfer. Begitu bertemu dengan uap air di udara, gas tersebut berubah menjadi 3 milyar ton aerosol asam sulfat. Koalisi tetes-tetes asam sulfat ini dengan debu vulkanik di dalam lapisan stratosfer membentuk tabir surya vulkanik yang cukup tebal, hingga setebal paling tidak 500 meter. Tabir surya ini diperhitungkan memblokir cahaya Matahari demikian rupa sehingga jumlah cahaya Matahari yang berhasil diteruskan ke permukaan Bumi kurang dari 1 % terhadap normalnya. Akibatnya di siang hari bolong pun situasi tetap meremang. Matahari akan nampak memerah seperti situasi dalam setengah jam jelang terbenam, meski di tengah hari yang seharusnya terik. Intensitas pencahayaannya juga anjlok drastis hingga 120 watt per meter persegi di bawah normalnya. Albedo Bumi pun meroket ke posisi 70 % dari normalnya 30 % dan bertahan hingga sedikitnya 10 tahun pasca letusan. Dalam situasi tersebut, model TTAPS memperlihatkan suhu rata-rata permukaan Bumi anjlok hingga bisa mencapai 17 derajat Celcius di bawah normal. Musim dingin pun berkecamuk, yang bisa disebut sebagai musim dingin vulkanik. Suhu dingin ini memang hanya bertahan selama sekitar 1.000 tahun pasca letusan. Namun kombinasinya dengan siklus Milankovitch dan faktor–faktor tak menguntungkan lainnya menyebabkan Bumi seisinya terseret ke dalam zaman es Wurm utama, meski Bumi baru saja keluar dari zaman es Wurm awal 20.000 tahun sebelumnya. Zaman es Wurm utama berkecamuk selama sekitar 50.000 tahun kemudian dan baru berakhir pada sekitar 20.000 tahun yang lalu.

Kurangnya cahaya Matahari juga menyebabkan tingkat penguapan global terjun bebas hingga 45 % di bawah normal. Konsekuensinya jumlah uap di atmosfer pun anjlok hingga 50 % dibawah normal untuk lapisan troposfer dan hingga 25 % di bawah normal di lapisan stratosfer. Maka curah hujan pun merosot, yang dalam puncaknya sampai merosot drastis hingga 44 cm/tahun di bawah normal. Berkurangnya hujan amat menyengsarakan kawasan–kawasan yang dalam keadaan normal pun curah hujannya sudah kecil. Bahkan hal ini turut mendorong anjloknya paras air laut hingga 40 meter di bawah paras sebelumnya dan bertahan selama 7.000 tahun kemudian.

Musim dingin vulkanik akibat Letusan Toba Muda berimbas sangat buruk bagi kehidupan. Dengan intensitas cahaya Matahari kurang dari 1 % terhadap normalnya, praktis mayoritas tumbuh-tumbuhan berhenti menyelenggarakan fotosintesis. Ditambah dengan suhu yang teramat dingin, mereka pun mati perlahan-lahan. Bencana segera menjalar melalui rantai makanan. Mayoritas binatang juga kelaparan dan pada akhirnya mati bertumbangan. Anjloknya populasi hewan pun terjadilah, seperti diperlihatkan dalam analisis genetik yang menimpa populasi simpanse Afrika timur, orangutan Kalimantan, kera India, harimau dan cheetah. Manusia, khususnya populasi Homo sapiens arkhaik, turut terkena dampaknya jua. Analisis genetik memperlihatkan sekitar 60 % dari mereka tewas dalam bencana ini dan hanya tersisa sekitar 15.000 populasi saja yang terus berjuang untuk bertahan hidup.

Gambar 7. Bagaimana letusan dahsyat gunung berapi berdampak ke lingkungan sekitar dengan memicu musim dingin vulkanik dalam lingkup regional hingga global. Sumber: Max Planck Institute fur Meteorologie, 2014 dengan labelisasi oleh Sudibyo, 2014.

Gambar 7. Bagaimana letusan dahsyat gunung berapi berdampak ke lingkungan sekitar dengan memicu musim dingin vulkanik dalam lingkup regional hingga global. Sumber: Max Planck Institute fur Meteorologie, 2014 dengan labelisasi oleh Sudibyo, 2014.

Masihkah Aktif?

Pasca Letusan Toba Muda, kaldera raksasanya mulai tergenangi air. Dengan curah hujan tahunan masa kini 2.100 mm/tahun dan tingkat penguapan tahunan masa kini 1.350 mm/tahun, butuh waktu sekitar 1.500 tahun saja untuk menggenangi kaldera ini sebagai Danau Toba. Namun jika memperhitungkan air bawah tanah dan aliran permukaan dari kawasan sekitarnya, waktu terbentuknya Danau Toba mungkin saja berlangsung lebih cepat ketimbang 1.500 tahun pasca Letusan Toba Muda.

Di perutbuminya, kantung magma raksasa Toba hingga kedalaman 7 kilometer dpl nyaris kosong setelah isinya nyaris dikuras habis dalam Letusan Toba Muda. Namun secara perlahan-lahan magma segar kembali mengalir ke sini dari dalam lapisan selubung, kemungkinan dari bidang kontak tunjaman antarlempeng tektonik, dan mengisinya. Lama-kelamaan jumlah magma segarnya telah cukup signifikan untuk yang mengalir dari bidang kontak tunjaman. Pengisian magma secara terus–menerus menyebabkan lapisan-lapisan kantung magma raksasa mulai menggelembung kembali dan mengangkat massa batuan diatasnya. Proses vulkano–tektonik pun terjadilah. Lantai kaldera terangkat naik secara asimetris mulai sekitar 33.000 tahun silam pada kecepatan sekitar 1,8/cm. Sehingga lantai kaldera sisi barat akhirnya menyembul di atas paras danau menjadi Pulau Samosir. Karena itu di Pulau Samosir masih dijumpai lapisan-lapisan endapan khas dasar danau. Pengangkatan asimetris ini membuat lapisan-lapisan endapan tersebut berkedudukan miring antara 5 hingga 8 derajat ke arah barat. Pengangkatan sejenis juga terjadi di lantai kaldera sisi timur, membentuk blok Uluan. Namun kecepatan pengangkatannya lebih rendah, yakni hanya 0,5 cm/tahun sehingga ia tidaklah setinggi Pulau Samosir meski tetap menyembul di atas paras danau. Kemiringan lapisan-lapisan endapan di blok Uluan pun berlawanan dengan Pulau Samosir, yakni miring ke timur. Sebagai akibat dari pengangkatan Pulau Samosir dan blok Uluan maka lantai kaldera di antara keduanya berubah menjadi lembah sangat curam yang tetap tergenang air. Kini lembah itu dikenal sebagai Selat Latung.

Gambar 8. Bagaimana dampak Letusan Toba Muda terhadap tumbuh-tumbuhan hutan hujan tropis terlihat dalam simulasi ini. Bila semula hutan hujan tropis masih cukup rapat di kawasan Amerika selatan, Afrika, Asia selatan dan Asia tenggara sebelum letusan (atas), maka hanya dalam empat tahun pasca letusan hampir semuanya telah musnah. Sumber: Robock dll, 2008.

Gambar 8. Bagaimana dampak Letusan Toba Muda terhadap tumbuh-tumbuhan hutan hujan tropis terlihat dalam simulasi ini. Bila semula hutan hujan tropis masih cukup rapat di kawasan Amerika selatan, Afrika, Asia selatan dan Asia tenggara sebelum letusan (atas), maka hanya dalam empat tahun pasca letusan hampir semuanya telah musnah (bawah). Sumber: Robock dll, 2008.

Selain mengangkat lantai kaldera hingga membentuk Pulau Samosir dan blok Uluan, magma segar yang mengisi kembali kantung magma raksasa Toba juga sempat keluar ke permukaan Bumi di beberapa titik. Di tepi kaldera sisi barat magma itu membentuk Gunung Pusukbukit (1.982 meter dpl) yang kini diklasifikasikan ke dalam gunung berapi aktif tipe B seiring adanya sumber uap air (fumarol), sumber gas sulfurdioksida (solfatara) dan mata air panas di lereng utaranya. Sementara di tepi sebelah utara terbentuk Gunung Tandukbenua (1.860 meter dpl) yang juga digolongkan ke dalam gunung berapi tipe B. Sedangkan di tepi selatan terbentuk kompleks kubahlava Pardepur yang terdiri dari sedikitnya empat kubah lava. Mata air panas juga dijumpai di sini. Dan di Pulau Samosir sisi barat, tepanya di antara Gunung Pusukbukit dan kompleks Pardepur, dijumpai bagian-bagian yang membumbung sedikit, mengindikasikan adanya kubah lava tersembunyi (cryptodome). Sementara di sisi timurnya khususnya di Semenanjung Tuktuk dan sebelah utaranya juga dijumpai kubah lava.

Apakah saat ini Gunung Toba masih aktif?

Gambar 9. Panorama Gunung Pusukbukit (kiri), salah satu gunung berapi yang terbentuk jauh hari setelah Letusan Toba Muda, tepatnya kala kantung magma raksasa Gunung Toba mulai terisi kembali. Ada beberapa titik fumarol di gunung ini, salah satunya di lereng utaranya (kanan). Sumber: Sutawidjaja, 2008 dalam Warta Geologi, 2008.

Gambar 9. Panorama Gunung Pusukbukit (kiri), salah satu gunung berapi yang terbentuk jauh hari setelah Letusan Toba Muda, tepatnya kala kantung magma raksasa Gunung Toba mulai terisi kembali. Ada beberapa titik fumarol di gunung ini, salah satunya di lereng utaranya (kanan). Sumber: Sutawidjaja, 2008 dalam Warta Geologi, 2008.

Antara ya dan tidak. Pada satu sisi Gunung Toba dikategorikan masih aktif. Hal itu ditegaskan lagi oleh hasil penelitian gabungan Rusia, Inggris dan Jerman barusan. Ia masih menyimpan magma di kantung-kantung magma raksasanya. Namun di sisi lain, Gunung Toba tidaklah seagresif gunung berapi super lainnya seperti Yellowstone (Amerika Serikat). Kaldera Yellowstone telah berkali-kali diguncang rentetan gempa dan naiknya lantai kaldera, indikasi dari pergerakan fluida di perutbuminya entah berupa magma ataupun cairan hidrotermal lainnya. Sementara kaldera raksasa Danau Toba tidaklah seperti itu. Dan jika mengacu kepada sejarah letusan dahsyatnya, Gunung Toba membutuhkan waktu paling tidak antara 340.000 hingga 765.000 tahun untuk beristirahat dan menghimpun tenaga sebelum meletus sangat dahsyat kembali. Dengan Letusan Toba Muda terjadi pada 74.000 tahun silam, letusan dahsyat Gunung Toba yang selanjutnya barangkali akan terjadi 266.000 hingga 691.000 tahun dari sekarang.

Referensi :

Chesner. 2011. The Toba Caldera Complex. Quaternary International (2011) pp 1–14.

Petraglia dkk. 2007. Middle Paleolithic Assemblages from the Indian Subcontinent Before and After the Toba Super–eruption. Science vol. 137 (2007) pp 114–116.

Chesner dkk. 1991. Eruptive History of Earth’s Largest Quaternary Caldera (Toba, Indonesia) Clarified. Geology vol. 19 (1991), pp. 200–203.

Rampino & Self. 1992. Volcanic Winter and Accelerated Glaciation Following the Toba Super–eruption. Nature, vol 359 (1992), pp. 50–52.

Rampino & Self. 1993. Climate–Volcanism Feedback and the Toba Eruption of ~74.000 Years Ago. Quaternary Research vol 40 (1993), pp. 269–280.

Rose & Chesner. 1987. Dispersal of Ash in the Great Toba Eruption, 75 ka. Geology, vol 15 (1987), pp. 913–917.

Schulz dkk. 1998. Correlation Between Arabian Sea and Greenland Climate Oscillation of the Past 110.000 Years. Nature, vol. 393 (1998), pp. 54–57.

Rampino. 2002. Super–eruptions as a Threat to Civilizations on Earth–like Planet. Icarus, vol. 156 (2002), pp. 562–569.

Robock dkk. 2008. Did the Toba Volcanic Eruption of ~74 k BP Produce Widespread Glaciation? Journal of Geophysical Research, submitted.

Sutawidjaja. 2008. Kaldera “Supervolcano” Toba. Majalah Warta Geologi vol. 3 no. 4 (2008) halaman 20–25.

Jaxybulatov dkk. 2014. A Large Magmatic Sill Complex Beneath the Toba Caldera. Science, vol 346 no. 6209 (31 October 2014), pp. 617-619.