Dua Tahun Peristiwa Tumbukan Asteroid di Russia, Apa yang Telah Kita Ketahui?

Dua tahun sudah terlewat dari sebuah masa pada Jumat 15 Februari 2013 Tarikh Umum (TU). Dua tahun yang lalu, jagat astronomi dibikin terhenyak oleh sebuah peristiwa luar biasa yang mengambil lokasi di sisi barat Pegunungan Ural (Russia). Tepatnya di Chelyabinsk dan sekitarnya, kawasan yang di masa Perang Dunia 2 hingga puncak Perang Dingin menjadi tempat Uni Soviet (pendahulu Russia) mengencangkan otot-ototnya lewat industri militer berkelas raksasa. Di Jumat pagi tersebut, tepatnya pada pukul 09:20 waktu setempat (10:20 WIB), rutinitas harian kota Chelyabinsk sontak terhenti oleh sebuah peristiwa aneh. Langit pagi yang cerah meski dingin, saat itu musim dingin belum usai di Russia, mendadak sontak berganti dengan munculnya cahaya terang-benderang dalam sekejap. Demikian terangnya sehingga melebihi benderangnya Matahari. Sejurus kemudian tanah mulai bergetar. Udara seperti ditekan, hingga kabel-kabel yang bergelantungan pun mulai berayun-ayun. Kaca-kaca jendela mulai pecah berkeping-keping. Menghujani siapapun yang ada didekatnya tanpa ampun. Alarm mobil-mobil yang diparkir pun mulai meraung-raung. Kekacauan merajalela dimana-mana.

Gambar 1. Salah satu gambar ikonik Peristiwa Chelyabinsk 2013, yakni kala asteroid-tanpa-nama telah memasuki atmosfer Bumi dan mengalami kilatan cahaya pertama hingga lebih terang ketimbang Matahari. Kilatan cahaya ini terjadi saat asteroid, yang telah berubah menjadi boloid, sampai di ketinggian 29,7 kilometer dpl. Garis putih tebal lurus dibelakangnya adalah awan debu lurus (train) yang dibentuk boloid mulai dari ketinggian 97 kilometer dpl. Sumber: NASA APOD, 2013.

Gambar 1. Salah satu gambar ikonik Peristiwa Chelyabinsk 2013, yakni kala asteroid-tanpa-nama telah memasuki atmosfer Bumi dan mengalami kilatan cahaya pertama hingga lebih terang ketimbang Matahari. Kilatan cahaya ini terjadi saat asteroid, yang telah berubah menjadi boloid, sampai di ketinggian 29,7 kilometer dpl. Garis putih tebal lurus dibelakangnya adalah awan debu lurus (train) yang dibentuk boloid mulai dari ketinggian 97 kilometer dpl. Sumber: NASA APOD, 2013.

Dalam beberapa jam kemudian kekacauan di Chelyabinsk dan sekitarnya mendunia. Kekacauan ini merupakan akibat dari peristiwa tumbukan benda langit. Yakni melesat jatuhnya benda langit mini anggota tata surya (asteroid atau komet) ke permukaan Bumi dengan segala imbasnya. Kejadian di Chelyabinsk dan sekitarnya secara formal kemudian disebut sebagai Peristiwa Tumbukan benda langit Chelyabinsk 2013, atau disingkat sebagai Peristiwa Chelyabinsk 2013 saja. Secara kronologis Peristiwa Chelyabinsk 2013 merupakan peristiwa tumbukan benda langit paling energetik yang pernah disaksikan umat manusia modern dalam kurun 80 tahun terakhir, setelah Peristiwa Curuca (Brazil) 1930. Dan sepanjang abad ke-21 TU ini, Peristiwa Chelyabinsk 2013 hingga saat ini merupakan peristiwa tumbukan benda langit terenergetik, menumbangkan rekor yang semula dipegang Peristiwa Bone (Indonesia) 2008.

Besar dan kompleksnya Peristiwa Chelyabinsk 2013 menggamit minat ilmuwan dari beragam disiplin ilmu. Semangat mereka demikian besarnya, hal yang tak pernah dialami bagi peristiwa sejenis sebelumnya. Mereka datang dari kalangan astronomi, astrofisika, geofisika, geologi dan bahkan kedokteran. Tak hanya dari Russia, para ilmuwan itu berduyun-duyun datang dari Eropa, Amerika dan bahkan Asia. Sebagian diantaranya lantas menyatukan diri dalam sebuah konsorsium yang menamakan dirinya sebagai The Chelyabinsk Airburst Consortium. Kini, dua tahun setelah semua kehebohan itu, kerja keras para ilmuwan konsorsium itu telah membuahkan hasil. Tulisan ini pun didasarkan atas hasil kerja keras mereka, 59 ilmuwan The Chelyabinsk Airburst Consortium dengan penulis pertama Olga P. Popova, yang dimuat dalam jurnal ilmu pengetahuan Science setahun silam.

Peristiwa Chelyabinsk 2013 menjadi peristiwa tumbukan benda langit yang sarat data, hal yang juga belum pernah terjadi sebelumnya. Puluhan, bahkan mungkin ratusan, rekaman video mengabadikannya. Baik melalui radas (instrumen) semi-otomatis seperti kamera dasbor mobil dan kamera keamanan sirkuit tertutup (CCTV) maupun manual yang harus mendapat sentuhan langsung tangan manusia seperti kamera digital, kamera ponsel pintar dan yang lainnya. Peristiwa ini juga membuat ribuan bangunan rusak, sehingga memungkinkan dilakukannya analisis mendetail akan posisi dan dinamika penyebab kerusakannya. Rekaman tak kasat mata lainnya, dalam bentuk rekaman seismik dan rekaman infrasonik pun melimpah. Getaran di kerak bumi seiring peristiwa tersebut direkam oleh seismometer-seismometer yang berlokasi hingga ratusan kilometer jauhnya dari kawasan Chelyabinsk. Sementara rekaman infrasoniknya bahkan lebih spektakuler. Salah satu dari 11 stasiun infrasonik dalam jejaring CTBTO (the Comprehensive nuclear Test Ban Treaty Organization) bahkan berada di kawasan Antartika, ribuan kilometer dari Chelyabinsk.

Apa yang sesungguhnya terjadi di ketinggian udara Pegunungan Ural hingga berdampak ke daratan kawasan Chelyabinsk dan sekitarnya mulai bisa kita pahami. Informasi ini tak hanya sekedar memuaskan rasa keingintahuan umat manusia semata. Namun lebih jauh dari itu, juga sangat bermanfaat untuk mengantisipasi bilamana kelak benda langit sejenis ‘menyerang’ kita lagi. Dan harapan berikutnya, semoga saja informasi tersebut juga turut membantu umat manusia berinovasi mengembangkan ‘payung’ (sistem pertahanan) untuk mengeliminasi ‘serangan’ benda langit sejenis kelak. Bukan hanya sekedar duduk diam dan menunggu nasib.

Asteroid

Peristiwa Chelyabinsk 2013 merupakan tumbukan sebuah asteroid-tanpa-nama. Berdasarkan meteorit yang tersisa, asteroid-tanpa-nama itu memiliki kerapatan 3,3 gram dalam setiap sentimeter kubiknya. Ini lebih padat dibandingkan batuan beku yang kita kenal di Bumi, misalnya andesit (2,5 hingga 2,8 gram dalam tiap sentimeter kubik). Jika berbentuk bulat seperti bola, maka asteroid itu merupakan bongkahan batuan padat dengan garis tengah 19,8 meter. Massanya 13.000 ton. Sebelum jatuh menumbuk Bumi, asteroid beredar mengelilingi Matahari dalam sebentuk orbit lonjong di antara orbit Venus dan orbit Jupiter. Perihelionnya (yakni titik terdekat ke Matahari) berdekatan dengan orbit Venus, yakni hanya sejarak 110,5 juta kilometer. Sebaliknya titik aphelionnya (yakni titik terjauh dari Matahari) berjarak 417 juta kilometer atau tepat di tengah-tengah kawasan Sabuk Asteroid. Orbit asteroid memiliki kemiringan (inklinasi) 4,9 derajat terhadap ekliptika (bidang edar Bumi mengelilingi Matahari). Asteroid-tanpa-nama ini butuh waktu 2,34 tahun untuk menyusuri orbitnya beredar mengelilingi Matahari sekali putaran. Sebelum jatuh menumbuk Bumi sebagai Peristiwa Chelyabinsk 2013, ia tiba di titik perihelionnya tepat pada detik-detik pergantian tahun 2012 ke 2013 TU.

Gambar 2. Orbit asteroid-tanpa-nama penyebab Peristiwa Chelyabinsk 2013, dibandingkan dengan orbit planet-planet terestrial saat dilihat dari jarak 3 satuan astronomis di atas kutub utara Matahari. Dibandingkan orbit planet-planet, orbit asteroid tersebut jauh lebih lonjong, yang merentang di antara orbit Venus hingga kawasan Sabuk Asteroid. Sumber: Sudibyo, 2015 dengan basis Starry Night Backyard 3.0 dan data dari Popova dkk, 2013.

Gambar 2. Orbit asteroid-tanpa-nama penyebab Peristiwa Chelyabinsk 2013, dibandingkan dengan orbit planet-planet terestrial saat dilihat dari jarak 3 satuan astronomis di atas kutub utara Matahari. Dibandingkan orbit planet-planet, orbit asteroid tersebut jauh lebih lonjong, yang merentang di antara orbit Venus hingga kawasan Sabuk Asteroid. Sumber: Sudibyo, 2015 dengan basis Starry Night Backyard 3.0 dan data dari Popova dkk, 2013.

Dengan demikian asteroid ini merupakan asteroid dekat Bumi kelas Apollo, karena perihelionnya lebih kecil ketimbang orbit Bumi sebaliknya aphelionnya lebih besar. Perbandingan dengan basisdata jumbo yang memuat ratusan ribu data asteroid yang telah kita temukan menunjukkan asteroid-tanpa-nama ini masih berkerabat dengan asteroid 86039 (1999 NC43). Asteroid 86039 (1999 NC43) adalah asteroid besar (garis tengah 2,2 kilometer) yang ditemukan pada 4 Juli 1999 TU silam lewat sistem penyigi langit semi-otomatis LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research). Penyusuran lebih lanjut memperlihatkan baik asteroid 86039 (1999 NC43) maupun asteroid-tanpa-nama tersebut kemungkinan berasal dari satu induk yang sama dalam keluarga asteroid Flora yang bermukim di sisi dalam kawasan Sabuk Asteroid. Keduanya terlempar dari kawasan setelah mengalami resonansi sekular akibat gangguan gravitasi Jupiter. Setelah keduanya terdorong memasuki kawasan tata surya bagian dalam, giliran gangguan gravitasi Mars dan Bumi yang lambat laun mengubah orbit kedua asteroid sedikit demi sedikit. Perubahan gradual ini membuat keduanya menjadi asteroid dekat Bumi. Bedanya orbit asteroid-tanpa-nama kemudian berpotongan dengan orbit Bumi, sementara orbit asteroid 86039 (1999 NC43) tidak.

Asteroid-tanpa-nama ini juga diduga adalah bagian keluarga asteroid Baptistina. Alasannya kadar mineral piroksen dan olivinnya setara dengan kadar rata-rata piroksen dan olivin keluarga asteroid Baptistina. Yakni 23 % dan 28 %. Keluarga asteroid Baptistina berasal dari sebuah asteroid raksasa (garis tengah 170 kilometer) penghuni bagian tengah yang berkeping-keping dalam kurun antara 90 hingga 160 juta tahun silam. Salah satu anggota keluarga asteroid Baptistina yang terkenal adalah asteroid-tanpa-nama berdiameter 10 kilometer yang jatuh menumbuk Bumi 65 juta tahun silam. Tumbukannya melepaskan energi teramat besar dan dampak teramat merusak ke segenap penjuru hingga melenyapkan 75 % kelimpahan spesies makhluk hidup saat itu. Termasuk kawanan dinosaurus. Maka, apabila dugaan itu benar, asteroid-tanpa-nama penyebab Peristiwa Chelyabinsk 2013 masih berkerabat dengan asteroid raksasa pemusnah dinosaurus.

Gambar 3. Kawah raksasa Chicxulub (diameter 170 kilometer) di batas Semenanjung Yucatan dan Teluk Meksiko, berdasarkan peta gradien gravitasi Bouguer. Kawah raksasa ini terbentuk 65 juta tahun silam akibat hantaman asteroid raksasa bergaris tengah 10 kilometer. Terbentuknya kawah raksasa ini menandai bencana ekologis mahadahsyat di Bumi akibat tumbukan benda langit. Bencana tersebut turut melenyapkan populasi dinosaurus. Berdasarkam komposisi mineral piroksen dan olivinnya, ada dugaan bahwa asteroid-tanpa-nama yang menjadi penyebab Peristiwa Chelyabinsk 2013 masih berkerabat dengan asteroid pembentuk kawah raksasa Chicxulub. Sumber: Hildebrand dkk, 1990.

Gambar 3. Kawah raksasa Chicxulub (diameter 170 kilometer) di batas Semenanjung Yucatan dan Teluk Meksiko, berdasarkan peta gradien gravitasi Bouguer. Kawah raksasa ini terbentuk 65 juta tahun silam akibat hantaman asteroid raksasa bergaris tengah 10 kilometer. Terbentuknya kawah raksasa ini menandai bencana ekologis mahadahsyat di Bumi akibat tumbukan benda langit. Bencana tersebut turut melenyapkan populasi dinosaurus. Berdasarkam komposisi mineral piroksen dan olivinnya, ada dugaan bahwa asteroid-tanpa-nama yang menjadi penyebab Peristiwa Chelyabinsk 2013 masih berkerabat dengan asteroid pembentuk kawah raksasa Chicxulub. Sumber: Hildebrand dkk, 1990.

Airburst

Pada Jumat pagi 15 Februari 2013 TU, asteroid-tanpa-nama ini berada di salah satu titik nodalnya, yakni titik potong orbitnya dengan orbit Bumi. Pada saat yang sama Bumi-pun sedang berada di titik nodal tersebut. Maka tak terelakkan lagi, asteroid pun menumbuk Bumi. Asteroid memasuki atmosfer Bumi pada kecepatan 19,16 km/detik (~69.000 km/jam) dengan lintasan membentuk sudut 18,3° terhadap paras Bumi. Segera ia bergesekan dengan molekul-molekul udara, serupa dengan yang diderita setiap benda apapun (baik alamiah maupun buatan) yang mencoba menerobos atmosfer. Gesekan kuat menghasilkan tekanan ram yang cukup tinggi dibarengi dengan suhu tinggi pula, yang segera menggerus permukaan asteroid. Maka asteroid pun berubah menjadi meteor. Karena besarnya ukurannya, meteor yang dihasilkannya pun demikian terang hingga bisa dikategorikan sebagai boloid.

Sejumlah kamera mulai merekam boloid ini sebagai titik cahaya mulai dari ketinggian 97 kilometer dpl (dari paras air laut rata-rata). Semakin jauh boloid menembus atmosfer maka lapisan-lapisan udara yang dihadapinya kian menebal. Dorongan kuat seiring penetrasi boloid menyebabkan gelombang tekanan udara atau gelombang kejut mulai terbentuk. Gelombang kejut terbentuk sejak boloid berada di ketinggian 90 kilometer dpl. Semakin jauh boloid menembus atmosfer, tekanan ram-nya kian membesar. Maka permukaan boloid mulai tergerus (menguap) membentuk partikel-partikel debu. Akumulasi partikel-partikel tersebut membentuk awan debu di sepanjang lintasan yang telah dilaluinya, sehingga nampak sebagai awan lurus (train) yang khas. Selain teramati dengan jelas dari darat, awan lurus tersebut juga berhasil dipantau oleh sejumlah satelit.

Gambar 4. Dinamika boloid dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 dari detik ke detik, seperti direkam oleh A. Ivanov di Kamensk-Uralskiy. A: tepat saat kilatan cahaya pertamanya (yang lebih terang dari Matahari). B: pasca pemecah-belahan brutal di ketinggian 27 kilometer dpl. C: jelang kilatan cahaya yang kedua. D: pasca kilatan cahaya yang kedua. E: dua bongkahan besar tersisa, terjadi kilatan cahaya yang ketiga. F: bongkahan kedua lenyap, tinggal bongkahan pertama yang masih bercahaya. G: bongkahan kedua mulai meredup, namun masih melaju. H: bongkahan kedua kian redup meski masih melaju. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 4. Dinamika boloid dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 dari detik ke detik, seperti direkam oleh A. Ivanov di Kamensk-Uralskiy. A: tepat saat kilatan cahaya pertamanya (yang lebih terang dari Matahari). B: pasca pemecah-belahan brutal di ketinggian 27 kilometer dpl. C: jelang kilatan cahaya yang kedua. D: pasca kilatan cahaya yang kedua. E: dua bongkahan besar tersisa, terjadi kilatan cahaya yang ketiga. F: bongkahan kedua lenyap, tinggal bongkahan pertama yang masih bercahaya. G: bongkahan kedua mulai meredup, namun masih melaju. H: bongkahan kedua kian redup meski masih melaju. Sumber: Popova dkk, 2013.

Produksi debu berlangsung kontinu, untuk kemudian mendadak melonjak hebat sejak di ketinggian 54 kilometer dpl. Boloid juga kian benderang. Dari yang semula hanya seterang Venus, kecemerlangannya terus meningkat menjadi seterang dan bahkan ratusan kali lipat lebih terang dari Bulan purnama. Kini cahayanya bahkan telah sanggup menciptakan bayang-bayang pada benda-benda di paras Bumi yang tersinarinya. Pada ketinggian 29,7 kilometer dpl terjadi kilatan cahaya (flare) yang menghasilkan cahaya lebih benderang dari Matahari (!) meski hanya sesaat. Dari kota Chelyabinsk, saat kilatan itu terjadi boloid terlihat memiliki magnitudo visual -28,8 atau 13 kali lebih terang dari Matahari. Bahkan di kota kecil Korkino, yang tepat berada di bawah lintasan boloid, ia hampir 30 kali lebih benderang ketimbang Matahari!

Pasca terjadinya kilatan pertama, boloid mengalami pemecah-belahan brutal pada ketinggian 27 kilometer dpl. Pasca pemecah-belahan brutal ini, terjadilah kilatan cahaya kedua pada ketinggian 23,9 kilometer dpl. Magnitudo semu kilatan kedua ini adalah -20,5 sehingga 1.300 kali lebih terang ketimbang Bulan purnama. Pada pemecah-belahan brutal di ketinggian 27 kilometer dpl, dua bongkahan besar melejit dalam lintasannya masing-masing, kumplit dengan awan debu lurusnya sendiri. Kedua bongkahan kemudian melanjutkan perjalanannya hingga bongkahan kedua tiba di ketinggian 18,5 kilometer dpl. Di sinilah terjadi kembali sebuah kilatan cahaya yang ketiga. Kilatan ketiga ini memiliki magnitudo semu -16,5 sehingga 30 kali lebih terang dari Bulan purnama. Bongkahan kedua kemudian lenyap dari pandangan mata pasca kilatan ketiga. Sementara bongkahan pertama, yang melaju sedikit lebih cepat tak mengalami kilatan semenjak dari ketinggian 23,9 kilometer dpl, terus melanjutkan perjalanannya hingga mencapai ketinggian 13,6 kilometer dpl untuk kemudian tak nampak lagi. Dengan tiga kilatan cahaya terjadi tinggi di udara tanpa disertai terbentuknya kawah tumbukan di Bumi, jelas Peristiwa Chelyabinsk 2013 tergolong sebagai peristiwa airburst (ledakan di udara).

Gambar 5. Bagaimana Peristiwa Chelyabinsk 2013 menghasilkan bayang-bayang yang sangat tegas pada benda-benda yang tersinarinya kala terjadi kilatan cahaya pertama, seperti direkam oleh sejumlah kamera keamanan. A: bayang-bayang tiang lampu (tanda panah) di Lapangan Revolusi Chelyabinsk. Lintasan boloid berada di arah pandang kamera. B: bayang-bayang pohon, patung dan tiang lampu (tanda panah) bangunan administratif Cherbakul. Lintasan boloid berada di belakang arah pandang kamera. Disajikan oleh Eduard Kalinin. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 5. Bagaimana Peristiwa Chelyabinsk 2013 menghasilkan bayang-bayang yang sangat tegas pada benda-benda yang tersinarinya kala terjadi kilatan cahaya pertama, seperti direkam oleh sejumlah kamera keamanan. A: bayang-bayang tiang lampu (tanda panah) di Lapangan Revolusi Chelyabinsk. Lintasan boloid berada di arah pandang kamera. B: bayang-bayang pohon, patung dan tiang lampu (tanda panah) bangunan administratif Cherbakul. Lintasan boloid berada di belakang arah pandang kamera. Disajikan oleh Eduard Kalinin. Sumber: Popova dkk, 2013.

Pantauan satelit memperlihatkan energi kinetik boloid yang berubah menjadi cahaya dalam segenap lintasannya, termasuk ketiga kilatan tersebut, adalah 90 kiloton TNT (trinitrotoluena). Secara keseluruhan hingga ketinggian tersebut boloid telah melepaskan 590 kiloton TNT energi kinetik. Itu setara dengan 29 butir bom nuklir Hiroshima yang diledakkan serempak. Tekanan ram yang kian membesar saat boloid menembus atmosfer yang lebih rendah membuat boloid tak sekedar tergerus, namun juga membuatnya terpecah-belah. Terutama saat besarnya tekanan telah melampaui daya tahan mineral-mineral penyusun tubuh asteroid-tanpa-nama yang menjadi boloid tersebut. Pemecah-belahan mulai berlangsung di sekitar ketinggian 40 kilometer dpl. Namun pemecah-belahan yang sangat intensif terjadi di antara ketinggian 32 hingga 29 kilometer dpl, atau tepat sebelum boloid mengalami kilatan pertamanya. Pemecah-belahan intensif tersebut menghasilkan ribuan keping meteor. Masing-masing keping terus melaju namun dengan kecepatan jauh lebih lambat. Pemecah-belahan yang sangat intensif dibarengi dengan boloid yang mencapai puncak kecemerlangannya segera menimbulkan implikasi lanjutan yang lebih serius.

Saat tiba di ketinggian 29,7 kilometer dpl kecepatan boloid masih sebesar 18,6 km/detik ( ~67.000 km/jam). Jelas terlihat ia mengalami perlambatan (deselerasi) meski kecil. Namun setelah terpecah-belah demikian massif dan kecemerlangannya mencapai puncaknya, boloid masih terus terfragmentasi hingga tiba di ketinggian 27 kilometer dpl. Produksi debunya berhenti di ketinggian 26,2 kilometer dpl. Hingga ketinggian tersebut, sebanyak 76 % massa awal boloid berubah menjadi awan debu lurus yang khas dan pekat. Sementara 24 % sisanya, yang setara dengan 3.120 ton, menjadi ribuan keping meteor yang mayoritas berukuran kecil. Keping-keping tersebut melesat pada lintasannya masing-masing. Namun pada ketinggian 27 hingga 23 kilometer dpl, keping-keping itu kembali mengalami perlambatan hebat dan tergerus. Partikel-partikel debu pun kembali terbentuk. Dalam beberapa kasus, keping-keping meteor yang terlalu kecil bahkan tergerus hingga habis. Maka keping-keping meteor yang tersisa tinggal bermassa antara 4 hingga 6 ton.

Gambar 6. Awan debu lurus (train) yang khas dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 dari waktu ke waktu. Angka-angka menunjukkan perkiraan ketinggian dalam kilometer dpl. A: 5 detik setelah terbentuk, awan masih sempit dan pekat dengan emisi warna merah dan merah jingga. B: 35 detik setelah terbentuk, masih tersisa warna jingga yang kemungkinan adalah emisi cahaya dari molekul-molekul NO. C: 46 hingga 73 detik setelah terbentuk, warna merah jingga masih tersisa. D: 1,5 menit pasca terbentuk, awan debu lurus mulai melebar dan menipis. Berdasarkan pada pemotretan yang dilakukan Marat Ahmetvaleev dan Evgueny Tvogorov. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 6. Awan debu lurus (train) yang khas dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 dari waktu ke waktu. Angka-angka menunjukkan perkiraan ketinggian dalam kilometer dpl. A: 5 detik setelah terbentuk, awan masih sempit dan pekat dengan emisi warna merah dan merah jingga. B: 35 detik setelah terbentuk, masih tersisa warna jingga yang kemungkinan adalah emisi cahaya dari molekul-molekul NO. C: 46 hingga 73 detik setelah terbentuk, warna merah jingga masih tersisa. D: 1,5 menit pasca terbentuk, awan debu lurus mulai melebar dan menipis. Berdasarkan pada pemotretan yang dilakukan Marat Ahmetvaleev dan Evgueny Tvogorov. Sumber: Popova dkk, 2013.

Dalam peristiwa ini separuh energi kinetik boloid, yakni sebesar 295 kiloton TNT, terlepas di sepanjang lintasannya hingga ke titik terjadinya kilatan pertama. Sementara kilatan pertama melepaskan 30 % energi kinetik boloid, setara dengan 177 kiloton TNT. Kilatan kedua melepaskan 15 % energi kinetik, setara 88,5 kiloton TNT. Dan kilatan ketiga melepaskan hanya 5 % energi kinetik boloid, setara dengan 29,5 kiloton TNT. Pelepasan energi kinetik boloid secara bertahap disusul dengan tiga kilatan berturut-turut melipatgandakan intensitas gelombang kejutnya. Selagi menjalar di udara, gelombang tekanan udara ini memproduksi juga gelombang akustik dengan gelombang infrasonik sebagai salah stau komponennya. Gelombang infrasonik berkemampuan menjalar jauh. Bahkan hingga mencapai Antartika, seperti yang direkam radar mikrobarometer stasiun CTBTO disana. Saat gelombang akustik menyentuh daratan tepat di bawah lintasan boloid, terjadi konversi menjadi gelombang seismik dalam rupa gelombang Rayleigh (gelombang permukaan).

Sinar Panas

Tumbukan benda langit memang bukanlah peristiwa ledakan senjata nuklir. Tumbukan benda langit tak pernah memandarkan sinar radioaktif ataupun memproduksi sampah radioaktif layaknya ledakan senjata nuklir. Namun keduanya memiliki beberapa ciri khas yang sama, misalnya dalam hal pelepasan energi sangat besar pada tempo sangat singkat. Karena itu dampak peristiwa tumbukan terhadap Bumi kerap dianalisis dengan pendekatan dampak ledakan nuklir, khususnya jika energi kinetik asteroid/komet itu cukup besar. Termasuk dalam peristiwa airburst. Dampak sebuah airburst dapat dianalisis berdasarkan pendekatan dampak ledakan nuklir atmosferik (titik ledaknya berada di udara), khususnya pada ketinggian cukup besar (eksoatmosferik). Energi sangat besar yang dilepaskan dalam peledakan senjata nuklir strategis secara eksoatmosferik akan menghasilkan dua dampak utama, yakni sinar panas dan gelombang kejut. Dua dampak utama tersebut pun teramati dalam airburst Peristiwa Chelyabinsk 2013.

Gambar 7. Peta area yang terkena dampak sinar panas Peristiwa Chelyabinsk 2013. Lingkaran ungu mewakili lokasi para korban yang merasakan sensasi terbakar di kulit (sunburn). Lingkaran merah mewakili lokasi para korban yang mengalami sensasi terbakar di retina. Lingkaran kuning mewakili lokasi para korban yang merasa terbutakan untuk sementara waktu. Dan lingkaran jingga mewakili lokasi para korban yang matanya teriritasi. Garis hitam berujung panah merupakan proyeksi lintasan boloid di paras Bumi. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 7. Peta area yang terkena dampak sinar panas Peristiwa Chelyabinsk 2013. Lingkaran ungu mewakili lokasi para korban yang merasakan sensasi terbakar di kulit (sunburn). Lingkaran merah mewakili lokasi para korban yang mengalami sensasi terbakar di retina. Lingkaran kuning mewakili lokasi para korban yang merasa terbutakan untuk sementara waktu. Dan lingkaran jingga mewakili lokasi para korban yang matanya teriritasi. Garis hitam berujung panah merupakan proyeksi lintasan boloid di paras Bumi. Sumber: Popova dkk, 2013.

Dampak sinar panas dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 mewujud pada mata pedih (disamping silau) dari orang-orang yang menatap boloid ini secara langsung. Sebagai hasilnya, ada 180 orang yang matanya teriritasi, 70 orang merasa terbutakan untuk sesaat dan 11 orang merasakan sensasi retina yang terbakar. Namun tidak ada kasus kerusakan mata permanen bagi orang-orang tersebut, baik di lensa mata maupun kornea. Di luar dari dampak pada mata, terdapat 20 orang yang melaporkan sensasi terbakar pada kulit (sunburn). Beberapa mereka merasakan sensasi tersebut di leher bagian belakang kala membelakangi boloid. Juga terdapat 315 orang yang merasa mendadak panas dan 415 orang yang merasa mendadak hangat. Jika dibandingkan dengan proyeksi lintasan boloid di paras Bumi, maka area yang terdampak sinar panas dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 adalah hingga garis paralel 200 kilometer di sebelah utara dan hingga garis paralel 120 kilometer di selatan. Korban terparah dampak sinar panas terdapat di Korkino, 30 kilometer dari proyeksi titik kilatan pertama. Di sini seseorang mengalami luka-luka menengah akibat sunburn di wajahnya yang disusul mengelupasnya sebagian kulit wajah.

Sinar panas merupakan imbas langsung dari terjadinya airburst dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013. Sinar panas merupakan gelombang elektromagnetik dalam rentang frekuensi tertentu, yang didominasi sinar ultraungu, yang dipancarkan dari sebuah sumber dan memiliki intensitas sangat tinggi. Tingginya intensitas membuatnya mampu menimbulkan aneka efek fisis saat mengenai manusia/benda. Jika melampaui ambang batas tertentu, sinar panas mampu menimbulkan luka-luka bakar dalam aneka tingkat, mulai dari tingkat satu (paling ringan) hingga tingkat tiga (paling parah dan berpotensi fatal). Ia juga mampu membuat benda-benda terbakar spontan, mulai dari kertas koran (paling ringan) hingga kain (paling parah), bergantung pada intensitasnya.

Dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013, sinar panas dipancarkan kala boloid mengalami kilatan pertama sekaligus meraih puncak kecemerlangannya sehingga boloid sempat lebih benderang dari Matahari. Intensitas tertinggi dari sinar panas produk airburst Peristiwa Chelyabinsk 2013 adalah 200 Joule per meter persegi, yang terjadi di Korkino. Intensitas tersebut masih jauh dari ambang intensitas untuk menyebabkan luka bakar tingkat satu (127,94 kiloJoule per meter persegi) maupun terbakarnya kertas koran (258,74 kiloJoule per meter persegi). Sehingga nyaris tak ada efek fisis yang ditimbulkannya, kecuali sensasi rasa terbakar. Korban terparah di Korkino merupakan kasus khusus, karena ia tak hanya menerima paparan sinar panas langsung dari boloid yang sedang dalam tahap kilatan pertamanya namun juga dari hasil pemantulan sinar panas oleh lapisan-lapisan salju yang mengitarinya. Sebagai akibatnya ia menerima paparan total sinar panas hingga sekitar 1.000 Joule per meter persegi, sehingga terjadi kasus eritema (sebagian kulit wajah mengelupas).

Gelombang Kejut

Dampak paling kasat mata Peristiwa Chelyabinsk 2013 adalah gelombang kejutnya. Kaca-kaca jendela dari total 7.320 buah bangunan pecah akibat hempasan gelombang kejut. Bangunan-bangunan tersebut meliputi 740 buah gedung sekolah dan universitas, 296 buah gedung fasilitas kesehatan, 110 buah gedung organisasi kebudayaan, 48 gedung olahraga serta 6.097 buah gedung apartemen dan rumah. Serpihan kaca-kaca jendela yang melesat beterbangan melukai ribuan orang dalam bentuk luka iris. Selain itu hempasan gelombang kejut juga mampu menjatuhkan orang yang berdiri tegak, khususnya di dekat proyeksi lintasan boloid. Sehingga luka-luka memar pun terjadi. Tercatat 1.613 orang mendatangi fasilitas medis untuk perawatan luka-lukanya. 112 orang diantaranya harus menjalani rawat inap dengan 2 diantaranya menderita luka berat.

Gambar 8. Kerusakan akibat dampak gelombang kejut Peristiwa Chelyabinsk 2013 di Yemanzhelinsk. A: kaca jendela yang pecah. B dan D: pembersihan dan perbaikan sementara. C: kerangka jendela yang terdorong masuk. E, F dan H: jendela yang hilang di gedung sekolah. G: eternit yang jebol. Foto-foto dari Victor I. Gubar. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 8. Kerusakan akibat dampak gelombang kejut Peristiwa Chelyabinsk 2013 di Yemanzhelinsk. A: kaca jendela yang pecah. B dan D: pembersihan dan perbaikan sementara. C: kerangka jendela yang terdorong masuk. E, F dan H: jendela yang hilang di gedung sekolah. G: eternit yang jebol. Foto-foto dari Victor I. Gubar. Sumber: Popova dkk, 2013.

Selain menyebabkan ribuan orang luka-luka, hempasan gelombang kejut Peristiwa Chelyabinsk 2013 juga menyebabkan sejumlah kerusakan fisik dan masalah lainnya. Atap sebuah pabrik seng di Chelyabinsk ambruk. Kerangka jendela sejumlah bangunan yang tepat berada di bawah lintasan boloid melesak ke dalam. Bahkan ada eternit yang jebol, meski atapnya sendiri tidak mengalami masalah serius. Disamping itu ribuan alarm mobil dibuat meraung-raung, menambah suasana menjadi hiruk pikuk. Getaran yang ditimbulkan papasan gelombang kejut juga membuat aliran listrik di berbagai tempat sempat terputus. Juga sambungan telepon seluler. Getaran juga membuat katup pemutus otomatis pada sistem pipa gas kota terpicu. Sehingga aliran gas sempat terputus.

Gambar 9. Peta area yang terkena dampak gelombang kejut Peristiwa Chelyabinsk 2013. Lingkaran merah mewakili lokasi bangunan yang mengalami kerusakan berdasarkan temuan Popova dkk. Sementara lingkaran ungu mewakili bangunan yang rusak berdasarkan data badan layanan darurat setempat. Garis hitam merupakan proyeksi lintasan boloid di paras Bumi. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 9. Peta area yang terkena dampak gelombang kejut Peristiwa Chelyabinsk 2013. Lingkaran merah mewakili lokasi bangunan yang mengalami kerusakan berdasarkan temuan Popova dkk. Sementara lingkaran ungu mewakili bangunan yang rusak berdasarkan data badan layanan darurat setempat. Garis hitam merupakan proyeksi lintasan boloid di paras Bumi. Sumber: Popova dkk, 2013.

Seperti halnya dampak sinar panas, dampak gelombang kejut pun menjalar cukup jauh. Pemetaan menunjukkan, jika dibandingkan dengan proyeksi lintasan boloid di paras Bumi maka area yang terdampak gelombang kejut dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 adalah hingga garis paralel 120 kilometer di sebelah utara dan selatan. Pecahnya kaca-kaca jendela diakibatkan oleh tekanan lebih (overpressure) lebih besar dari 500 Pascal. Perhitungan menunjukkan dampak gelombang kejut yang diperlihatkan dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 konsisten dengan ledakan nuklir berkekuatan 520 kiloton TNT dengan titik ledak dinamis yang berpindah-pindah antara ketinggian 34 hingga 27 kilometer dpl dan antara ketinggian 24 hingga 19 kilometer dpl menyusuri lintasan boloid. Dengan demikian 88 % dari energi kinetik boloid diubah menjadi gelombang kejut sementara sisanya menjadi cahaya (termasuk sinar panas).

Ada sedikit perbedaan antara gelombang kejut produk ledakan nuklir atmosferik dengan boloid. Gelombang kejut produk ledakan nuklir eksoatmosferik umumnya menjalar sebagai bentuk sferis (mirip bola) karena berasal dari sumber ledakan titik. Ini karena titik ledaknya relatif tidak bergerak atau terpatok pada ketinggian tertentu. Sebaliknya gelombang kejut boloid pada awalnya berbentuk kerucut, sebagai imbas dari tekanan ram yang diproduksinya semenjak mulai memasuki lapisan atmosfer yang lebih padat. Yakni mulai dari ketinggian 90 atau 100 kilometer dpl. Seiring penjalaran gelombang kejut, maka bentuk kerucut ini pun melebar mengikuti waktu. Namun bila terjadi peristiwa airburst, ujung kerucut ini segera menumpul akibat penjalaran gelombang kejut baru dari titik-titik pelepasan energi (titik-titik kilatan cahaya).

Gambar 10. Model gelombang kejut dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 sebagai distribusi nilai P/Po (Po = tekanan udara di paras Bumi) dengan energi 520 kiloton TNT dan gelombang kejut dilepaskan di sepanjang lintasan boloid, bukan hanya di satu titik. Sumbu vertikal mewakili ketinggian (dalam kilometer dpl). Sementara sumbu horizontal mewakili jarak relatif dari proyeksi titik kilatan cahaya pertama di paras Bumi. Atas: distribusi gelombang kejut saat boloid tepat telah lenyap di ketinggian 13,6 kilometer dpl. Nampak gelombang kejut masih berbentuk kerucut sangat ramping. Tengah: 25 detik kemudian, gelombang kejut sudah melebar dengan ujung lebih tumpul sebagai imbas terjadinya tiga peristiwa kilatan cahaya (sekaligus pelepasan energi). Bawah: 90 detik kemudian, sebagian gelombang kejut sudah tiba di daratan. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 10. Model gelombang kejut dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 sebagai distribusi nilai P/Po (Po = tekanan udara di paras Bumi) dengan energi 520 kiloton TNT dan gelombang kejut dilepaskan di sepanjang lintasan boloid, bukan hanya di satu titik. Sumbu vertikal mewakili ketinggian (dalam kilometer dpl). Sementara sumbu horizontal mewakili jarak relatif dari proyeksi titik kilatan cahaya pertama di paras Bumi. Atas: distribusi gelombang kejut saat boloid tepat telah lenyap di ketinggian 13,6 kilometer dpl. Nampak gelombang kejut masih berbentuk kerucut sangat ramping. Tengah: 25 detik kemudian, gelombang kejut sudah melebar dengan ujung lebih tumpul sebagai imbas terjadinya tiga peristiwa kilatan cahaya (sekaligus pelepasan energi). Bawah: 90 detik kemudian, sebagian gelombang kejut sudah tiba di daratan. Sumber: Popova dkk, 2013.

Meteorit

Selain sinar panas dan gelombang kejutnya, Peristiwa Chelyabinsk 2013 juga menghasilkan guyuran meteorit ke daratan dibawahnya. Ukuran dan bobot meteoritnya beragam. Namun dibandingkan sinar panas dan gelombang kejut, guyuran meteorit nyaris tak berdampak pada bangunan, apalagi manusia. Hanya ada satu bangunan, milik keluarga Biryukovy di Emazhelinska, yang atapnya berlubang kecil akibat hantaman meteorit kecil. Meteor tersebut ditemukan di dekat lantai. Tak ada yang terluka olehnya.

Gambar 11. Satu-satunya bangunan yang mengalami kerusakan akibat hantaman meteorit dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013. Sebutir meteorit kecil, nampak dipegang Popova dengan tangan kiri, menghantam pinggir atap bangunan ini. Akibatnya pinggiran atap itu pun berlubang (tanda panah). Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 11. Satu-satunya bangunan yang mengalami kerusakan akibat hantaman meteorit dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013. Sebutir meteorit kecil, nampak dipegang Popova dengan tangan kiri, menghantam pinggir atap bangunan ini. Akibatnya pinggiran atap itu pun berlubang (tanda panah). Sumber: Popova dkk, 2013.

Meteorit-meteorit yang dijumpai dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013 terserak di sekitar proyeksi lintasan boloid di paras Bumi. Meteorit yang lebih ringan mengalami hambatan udara lebih besar dan lebih mudah tertiup angin. Sehingga ia butuh waktu lebih lama untuk mendarat dan mendarat dengan kecepatan kecil. Sebaliknya meteorit-meteorit yang lebih berat tidak demikian, sehingga mereka lebih cepat mendarat dan dengan kecepatan lebih besar. Meteorit-meteorit yang lebih ringan mendarat pada jarak yang lebih dekat terhadap proyeksi titik kilatan cahaya pertama di paras Bumi dibandingkan dengan meteorit yang lebih jauh. Maka meteorit dengan massa 10 gram sudah ditemukan pada jarak 18 kilometer dari proyeksi titik kilatan cahaya pertama, sementara meteorit 100 gram pada jarak 33 kilometer dan meteorit 1 kilogram pada jarak 43 kilometer. Perhitungan menunjukkan masing-masing meteorit tersebut jatuh pada kecepatan 37 meter/detik (133 km/jam), 55 meter/detik (198 km/jam) dan 82 meter/detik (295 km/jam). Perhitungan juga menunjukkan meteorit-meteorit tersebut jatuh dalam waktu 347 detik, 235 detik dan 158 detik pasca kilatan cahaya pertama.

Gambar 12. Peta area temuan meteorit dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013, yang ditandai dengan lingkaran kuning. Garis hitam merupakan proyeksi lintasan boloid di paras Bumi. Angka 14, 18, 24 dan seterusnya di sisi garis hitam menunjukkan ketinggian boloid pada saat melintas. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 12. Peta area temuan meteorit dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013, yang ditandai dengan lingkaran kuning. Garis hitam merupakan proyeksi lintasan boloid di paras Bumi. Angka 14, 18, 24 dan seterusnya di sisi garis hitam menunjukkan ketinggian boloid pada saat melintas. Sumber: Popova dkk, 2013.

Salah satu aspek menarik Peristiwa Chelyabinsk 2013 adalah ditemukannya meteorit cukup besar sekaligus cukup berat. Segera setelah semua kehebohan di kawasan Chelyabinsk dan sekitarnya, penduduk di sekitar Danau Cherbakul dikejutkan dengan adanya sebentuk lubang aneh di dataran es permukaan danau. Danau ini terletak 40 kilometer di sebelah barat-barat laut kota Chelyabinsk. Perhitungan menunjukkan danau ini terletak di sekitar ujung lintasan boloid Peristiwa Chelyabinsk 2013. Lubang aneh tersebut berbentuk lonjong dengan ukuran 7 x 8 meter persegi. Semula lubang aneh ini diduga hadir akibat ulah manusia, yang iseng membentuk lubang di dataran es setebal 70 cm dengan kapak es. Namun di sekeliling lubang ini lalu dijumpai banyak meteorit kecil-kecil. Seluruhnya terdapat 51 buah meteorit kecil, yang terserak dalam radius 5 hingga 50 meter dari lubang aneh itu. Muncul kecurigaan bahwa lubang aneh tersebut terbentuk secara alamiah, akibat hantaman meteorit yang berukuran besar. Apalagi setelah kamera keamanan sirkuit tertutup di kediaman Nikolaj Mel’nikov yang menghadap ke danau memperlihatkan memang ada obyek besar jatuh ke danau. Hanya 1 menit 2,5 detik pasca kamera merekam permukaan danau yang mendadak lebih terang (akibat paparan cahaya boloid), gumpalan asap putih menyeruak dari sebuah titik di tengah-tengah danau lantas terbawa angin. Gumpalan asap putih itu nampaknya butir-butir es atau salju yang terhambur ke udara akibat jatuhnya meteorit besar. Karena resolusinya, kamera tersebut tak menangkap obyek meteorit saat hendak jatuh ke danau.

Gambar 13. Dinamika dataran es di permukaan Danau Cherbakul pada saat Peristiwa Chelyabinsk 2013, seperti direkam kamera keamanan di kediaman Nikolaj Mel'nikov. Waktu dalam GMT (UTC). 03:20:32,20: lansekap danau diterangi oelh cahaya boloid khususnya dari kilatan cahaya pertamanya. 03:21:34,72: gumpalan asap putih yang adalah titik-titik es atau salju yang terhambur ke udara akibat hantaman meteorit besar ke permukaan danau mulai terbentuk (tanda panah). 03:22:44,20: gumpalan asap putih (tanda panah) telah membesar dan bergeser ke kanan akibat hembusan angin. 03:26:52,20: gumpalan asap putih (tanda panah) kian bergeser ke kanan oleh hembusan angin. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 13. Dinamika dataran es di permukaan Danau Cherbakul pada saat Peristiwa Chelyabinsk 2013, seperti direkam kamera keamanan di kediaman Nikolaj Mel’nikov. Waktu dalam GMT (UTC). 03:20:32,20: lansekap danau diterangi oleh cahaya boloid khususnya dari kilatan cahaya pertamanya. 03:21:34,72: gumpalan asap putih yang adalah titik-titik es atau salju yang terhambur ke udara akibat hantaman meteorit besar ke permukaan danau mulai terbentuk (tanda panah). 03:22:44,20: gumpalan asap putih (tanda panah) telah membesar dan bergeser ke kanan akibat hembusan angin. 03:26:52,20: gumpalan asap putih (tanda panah) kian bergeser ke kanan oleh hembusan angin. Sumber: Popova dkk, 2013.

Pengukuran dengan radas magnetometer-gradiometer menunjukkan adanya sebentuk obyek besar padat dan kaya besi terbenam di dasar danau. Obyek padat dan kaya besi adalah salah satu ciri khas meteorit. Namun saat danau diselami di awal mula, hasilnya mengecewakan. Penyelam hanya menemukan sebentuk cekungan lumayan besar di lumpur tebal di dasar danau. Butuh lebih dari setengah tahun kemudian, setelah lapisan es mencair sepenuhnya dan menghilang di musim panas, untuk dapat menemukan meteorit besar tersebut. Pada 24 September 2013 TU penyelam Alexei Lyahov menemukan bongkahan 1,5 kilogram, yang adalah meteorit dan diyakini merupakan bagian dari meteorit besar tersebut. Pencarian mencapai puncaknya pada 16 Oktober 2013 TU kala sebongkah batu besar dengan volume 0,1533 meter kubik dan massa 500 kilogram berhasil diangkat dari dasar danau. Inilah meteorit terbesar produk Peristiwa Chelyabinsk 2013.

Perhitungan menunjukkan meteorit besar ini jatuh dengan kecepatan 225 meter/detik (810 km/jam) pada saat menyentuh permukaan es Danau Cherbakul. Meteorit besar ini adalah bagian dari bongkahan pertama, yang terbentuk saat boloid mengalami pemecah-belahan brutal di ketinggian 27 kilometer dpl. Tak seperti bongkahan kedua yang hancur berkeping-keping dalam kilatan cahaya ketiga di ketinggian 18,5 kilometer dpl, bongkahan pertama terus melaju tanpa mengalami kilatan maupun pemecah-belahan signifikan lagi hingga tiba di ketinggian 13,6 kilometer dpl. Setelah itu bongkahan pertama lenyap dari pandangan mata. Namun ia masih melanjutkan perjalanannya hingga akhirnya tercebur di Danau Cherbakul.

Gambar 14. Lubang yang dibentuk oleh hantaman meteorit besar di dataran es permukaan Danau Cherbakul dilihat dari udara (kanan) beserta sejumlah meteorit kecil yang ditemukan disekitar lubang (kiri). Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 14. Lubang yang dibentuk oleh hantaman meteorit besar di dataran es permukaan Danau Cherbakul dilihat dari udara (kanan) beserta sejumlah meteorit kecil yang ditemukan disekitar lubang (kiri). Sumber: Popova dkk, 2013.

Perhitungan juga menunjukkan, andaikata meteorit besar ini jatuh ke tanah dampaknya pun lumayan. Dengan kecepatan 810 km/jam maka tanah yang ditumbuknya akan berubah menjadi cekungan kawah tumbukan bergaris tengah 5 meter dengan kedalaman maksimum 1 meter. Dari cekungan ini akan terhambur tanah produk tumbukan sebanyak 9 meter kubik. Dapat dibayangkan apa yang akan terjadi jika meteorit besar ini menghantam sebidang tanah yang terdapat bangunan atau aktivitas manusia. Korban jiwa bakal tak terelakkan.

Epilog

Lebih dari seabad sebelum kejadian di Chelyabinsk, Russia (saat itu masih kekaisaran Russia) juga didera oleh peristiwa serupa. Kilatan cahaya yang sangat benderang diiringi suara gemuruh khas ledakan yang sangat besar (dan misterius) terjadi di kawasan Tunguska, Siberia, pada 30 Juni 1908 TU. Segera setelah itu diketahui bahwa lebih dari 80 juta pepohonan yang terserak di kawasan seluas 2.000 kilometer persegi di tengah-tengah belantara Siberia ambruk. Arah jatuhnya pohon-pohon tersebut pun khas. Di tengah-tengah kawasan ini masih tersisa area kecil dengan pepohonan yang masih tegak, namun telah kehilangan cabang-cabang dan ranting-rantingnya. Getaran seismik yang setara dengan gempa 5,0 skala Richter pun mengguncang seismometer-seismometer di sekujur Eurasia. Perubahan tekanan udaranya terekam hingga ke stasiun di Inggris Raya. Selama beberapa hari kemudian langit senja Eropa dan Asia terlihat lebih terang, pemandangan yang mengingatkan pada langit senja pasca Letusan Krakatau 1883 maupun pasca Letusan Tambora 1815. Pengukuran di observatorium Gunung Wilson (Amerika Serikat) memperlihatkan bahwa semenjak peristiwa tersebut langit belahan Bumi utara cenderung lebih kotor, yang bertahan hingga berbulan-bulan kemudian. Situasi tersebut lagi-lagi mengingatkan kembali pada langit pasca Letusan Krakatau 1883 dan pasca Letusan Tambora 1815.

Gambar 15. Atas: dua bongkahan besar nampak melejit dari titik dimana boloid Peristiwa Chelyabinsk 2013 mengalami pemecah-belahan brutal di ketinggian 27 kilometer dpl. Masing-masing adalah bongkahan pertama (1) dan bongkahan kedua (2). Bongkahan kedua lenyap di ketinggian 18,5 kilometer dpl bersamaan dengan kilatan cahaya ketiga. Bawah: meteorit terbesar dan terberat dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013, yang berhasil diangkat dari dasar Danau Cherbakul lebih dari setengah tahun setelah kejatuhannya. Meteorit besar ini adalah bongkahan pertama yang berhasil selamat tiba di paras Bumi dan membentur permukaan danau dengan kecepatan 810 km/jam. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 15. Atas: dua bongkahan besar nampak melejit dari titik dimana boloid Peristiwa Chelyabinsk 2013 mengalami pemecah-belahan brutal di ketinggian 27 kilometer dpl. Masing-masing adalah bongkahan pertama (1) dan bongkahan kedua (2). Bongkahan kedua lenyap di ketinggian 18,5 kilometer dpl bersamaan dengan kilatan cahaya ketiga. Bawah: meteorit terbesar dan terberat dalam Peristiwa Chelyabinsk 2013, yang berhasil diangkat dari dasar Danau Cherbakul lebih dari setengah tahun setelah kejatuhannya. Meteorit besar ini adalah bongkahan pertama yang berhasil selamat tiba di paras Bumi dan membentur permukaan danau dengan kecepatan 810 km/jam. Sumber: Popova dkk, 2013.

Kini kita menyebut kejadian itu sebagai Peristiwa Tunguska 1908. Seperti halnya peristiwa Chelyabinsk, kejadian di Tunguka pun disebabkan oleh tumbukan benda langit yang berujung pada peristiwa airburst. Hanya saja energi kinetik boloid yang terlepas di Tunguska jauh lebih besar, yakni antara 10 hingga 15 megaton TNT dengan estimasi tertinggi hingga 30 megaton TNT. Dengan demikian ia 17 hingga 25 kali lebih energetik (maksimum 51 kali lebih energetik) ketimbang Peristiwa Chelyabinsk 2013. Ketinggian lokasi airburst-nya pun lebih rendah, yakni antara 6 hingga 10 kilometer dpl. Mujur bahwa Peristiwa Tunguska 1908 terjadi tepat di jantung hutan belantara Siberia yang tak berpenghuni (manusia). Bila berlangsung di pusat pemukiman manusia apalagi di pusat peradaban modern, entah apa jadinya.

Secara umum Peristiwa Chelyabinsk 2013, bersama dengan Peristiwa Tunguska 1908, mendemonstrasikan dengan telanjang apa yang selama ini menjadi kekhawatiran para ilmuwan, khususnya astronom dan astrofisikawan. Yakni bahwa tumbukan benda langit khususnya yang melepaskan energi kinetik besar, hingga berada dalam rentang kekuatan ledakan senjata nuklir taktis maupun strategis, memproduksi dampak perusak yang sama dengan ledakan nuklir (minus radiasinya). Termasuk jika sebuah tumbukan benda langit berujung hanya pada kejadian airburst tanpa terbentuknya kawah tumbukan. Peristiwa Chelyabinsk 2013 memperlihatkan betapa sebutir asteroid yang garis tengahnya 20 meter sanggup menghasilkan kerusakan ringan-sedang dalam wilayah yang cukup luas di Bumi. Ini memperlihatkan betapa rentannya peradaban manusia modern dalam menghadapi ancaman bahaya tumbukan benda langit, mengingat asteroid berdiameter 20 meter adalah terhitung kecil bila dibandingkan dengan dimensi asteroid pada umumnya. Termasuk di kalangan populasi asteroid dekat Bumi.

Apa yang harus dilakukan? Sejauh ini sistem penyigian langit semi-otomatis yang kita miliki sejatinya telah sanggup mendeteksi asteroid dekat-Bumi seukuran 20 meter atau lebih yang melintas di dekat Bumi. Dalam beberapa kasus khusus, asteroid yang berukuran lebih kecil pun sanggup diendus, bahkan hingga sekecil 1 meter! namun keberhasilan tersebut dibatasi oleh banyak faktor. Salah satunya kurang meratanya distribusi teleskop/observatorium yang terlibat dalam sistem penyigian langit saat ini, yang masih terkonsentrasi di belahan Bumi utara dan di benua-benua tertentu saja. Di sisi lain keampuhan sistem penyigian langit tersebut juga sangat terbatasi bila berhadapan dengan asteroid/komet yang geometri orbitnya demikian rupa sehingga magnitudo semu asteroid/komet baru akan mencapai ambang batas deteksi hanya dalam beberapa jam sebelum jatuh menumbuk Bumi. Asteroid-tanpa-nama yang menjadi penyebab Peristiwa Chelyabinsk 2013 pun demikian.

Jika upaya deteksi benda langit yang berpotensi menumbuk Bumi telah mendapat kemajuan besar, tak demikian dengan upaya antisipasinya. Sejauh ini belum ada satu perangkat teknis yang memadai dan teruji untuk mengeliminasi potensi ancaman sebuah benda langit. Baik kala benda langit tersebut masih cukup jauh dan sedang menyusuri orbitnya untuk menuju ke Bumi. Ataupun kala ia sudah menjadi boloid di lapisan atmosfer atas. Pun demikian bagaimana mereduksi bahayanya. Meski dampak tumbukan benda langit menyerupai dampak ledakan senjata nuklir (minus radiasinya), sejauh ini hanya negara-negara adidaya seperti Russia dan Amerika Serikat yang telah memperkenalkan mitigasi bencana ledakan nuklir. Begitupun, Peristiwa Chelyabinsk 2013 memperlihatkan betapa mitigasi bencana ledakan nuklir masih harus dikembangkan lagi jika hendak diaplikasikan ke dalam mitigasi bencana tumbukan benda langit. Jalan masih panjang, pekerjaan rumah masih banyak.

Referensi :

Popova dkk. 2013. Chelyabinsk Airburst, Damage Assessment, Meteorite Recovery and Characterization. Science no. 342 (2013) October 2013 + Supplementary Materials.

Hildebrand dkk. 1990. Chicxulub Crater Size and Structure as Revealed by Horizontal Bouguer Gravity Gradients and Cenote Distribution. Lunar & Planetary Science XXVI, 603-604.

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

Iklan

Menebak Hujan Meteor dan Aurora dari Komet Siding-Spring di Mars

Inilah peristiwa langit terbesar di tahun 2014. Sekaligus yang terlangka. Ia disebut-sebut takkan bakal terulang lagi hingga berpuluh tahun ke depan. Bahkan hingga beratus tahun kemudian. Atau bahkan sampai beribu tahun mendatang. Inilah sebuah keajaiban kosmik, kala dua benda langit yang sifat-sifatnya demikian bertolak-belakang ibarat Bumi dan langit kini demikian saling berdekatan. Sehingga laksana sedang berduet, meski hanya untuk sesaat. Inilah peristiwa tatkala komet Siding-Spring (C/2013 A1) bakal melintas-dekat planet Mars dalam jarak yang sangat, untuk ukuran astronomi. Peristiwa langka itu bakal terjadi pada Minggu 19 Oktober 2014 pukul 18:29 UTC, atau Senin dinihari 20 Oktober 2014 pukul 01:29 WIB. Saat peristiwa langka itu terjadi, komet Siding-Spring melejit secepat 56 km/detik pada ketinggian 131.800 kilometer dari paras (permukaan rata-rata) planet merah itu.

Gambar 1. Komet Siding-Spring (C/2013 A1) nampak berdampingan dengan Mars pada jarak sudut hanya 1,5 derajat. Diabadikan oleh Kevin Parker (Australia) dengan teleskop ED80 dengan f/4,4 dan kamera Pentak-K5. Citra ini terdiri dari 10 citra terpisah masing-masing dibuat dengan waktu penyinaran 60 detik yang lantas digabungkan menjadi satu lewat proses stacking. Diabadikan pada Jumat 17 Oktober 2014 pukul 10:00 UTC. Sumber: Parker, 2014.

Gambar 1. Komet Siding-Spring (C/2013 A1) nampak berdampingan dengan Mars pada jarak sudut hanya 1,5 derajat. Diabadikan oleh Kevin Parker (Australia) dengan teleskop ED80 dengan f/4,4 dan kamera Pentak-K5. Citra ini terdiri dari 10 citra terpisah masing-masing dibuat dengan waktu penyinaran 60 detik yang lantas digabungkan menjadi satu lewat proses stacking. Diabadikan pada Jumat 17 Oktober 2014 pukul 10:00 UTC. Sumber: Parker, 2014.

Komet Siding-Spring adalah komet yang pertama ditemukan pada tahun 2013 lewat mata tajam Robert McNaught, orang dibalik sistem penyigi langit Siding Spring Survey bersenjatakan teleskop reflektor Uppsala Southern Schmidt 50 cm di Observatorium Siding-Spring (Australia). Sesuai aturan tatanama komet baru, nama sistem penyigi langit ini pun tersemat sebagai nama komet tersebut. Sedari awal mula komet Siding-Spring sudah membikin gempar. Awalnya ia terindikasi berpotensi menubruk planet Mars. Awalnya pula ia diduga memiliki inti komet cukup besar, hingga diameter 50 km. Andai tumbukan benar-benar terjadi, dampaknya bagi planet Mars tentu luar biasa dahsyat mengingat komet ini melejit pada kecepatan 56 km/detik relatif terhadap sang planet merah. Simulasi daring dengan laman Crater milik Lunar Planetary Laboratory University of Arizona memperlihatkan dengan diameter dan kecepatan tersebut, permukaan Mars akan berlubang besar hingga selebar 600 kilometer. Energi tumbukan yang bakal terlepas pun sangat besar, mencapai 24 milyar megaton TNT atau setara dengan 1,2 trilyun bom nuklir Hiroshima yang diledakkan secara serempak !

Tetapi potensi tumbukan ke Mars dan segala implikasi mengerikan yang menyertainya telah dicoret dengan pasti semenjak 8 April 2013, kala observasi demi observasi dari berbagai penjuru menghasilkan segudang data yang memungkinkan orbit komet Siding-Spring dihitung kembali dengan tingkat ketelitian lebih tinggi. Kini kita tahu bahwa komet yang nampaknya baru kali ini melata di zona planet-planet dalam tata surya kita hanya akan lewat sejarak 131.800 kilometer saja dari paras planet Mars. Peluang terjadinya tumbukan adalah nihil. Dalam perspektif Mars, ketinggian komet ini masih lebih jauh dibanding ketinggian dua satelit alamiahnya, masing-masing Phobos (tinggi rata-rata 6.000 kilometer dari paras planet) dan Deimos (tinggi rata-rata 20.000 kilometer dari paras planet). Namun dalam 100 menit pasca inti komet Siding-Spring menempati posisi terdekatnya dengan planet Mars, Mars akan mencapai titik dimana ia memiliki jarak terpendek terhadap orbit komet itu. Yakni sejarak ‘hanya’ 23.500 kilometer dari paras planet. Jarak yang cukup dekat terhadap benda langit yang dikenal senantiasa menyemburkan debu, pasir dan kerikil laksana gunung berapi itu tentu bakal berimplikasi tersendiri.

Gambar 2. Gambaran artis saat inti komet Siding-Spring (latar depan) berada pada titik terdekatnya dengan planet Mars. Inilah peristiwa langit yang langka dan belum tentu bakal terulang kembali dalam berpuluh atau malah bahkan hingga beratus tahun lagi. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 2. Gambaran artis saat inti komet Siding-Spring (latar depan) berada pada titik terdekatnya dengan planet Mars. Inilah peristiwa langit yang langka dan belum tentu bakal terulang kembali dalam berpuluh atau malah bahkan hingga beratus tahun lagi. Sumber: NASA, 2014.

Bukan Topan Meteor

Lewat sejumlah observasi termasuk dengan teleskop antariksa Spitzer, kini diketahui bahwa inti komet Siding-Spring tidaklah sebesar 50 kilometer melainkan hanya berdiameter 700 meter saja. Ia juga tergolong cukup aktif. Per 28 Januari 2014 diketahui inti komet Siding-Spring menyemburkan sedikitnya 100 kilogram debu dalam setiap detiknya. Pada hari-hari selanjutnya produksi debu ini diduga menguat, seiring kian memendeknya jarak antara inti komet dengan Matahari sehingga intensitas sinar Matahari yang diterima permukaan inti komet pun kian bertambah. Sehingga kian banyak pula butir-butir es dan bekuan senyawa volatil (mudah menguap) yang tersublimasi. Gas-gas yang terproduksi awalnya terakumulasi dalam cebakan-cebakan bawah permukaan, untuk kemudian tersembur keluar ke lingkungan sekitar begitu tekanannya mencukupi. Semburan gas dari inti komet juga mengangkut partikel-partikel material mulai dari seukuran debu hingga sebesar bongkah.

Melintas-dekatnya komet Siding-Spring dengan planet Mars bakal membuat partikel-partikel material inti komet khususnya yang berukuran debu mikroskopis melaju ke arah planet merah itu pada kecepatan 56 km/detik sebagai meteoroid. Hujan meteor pun tak terhindarkan. Namun terungkapnya fakta ukuran inti komet Siding-Spring mengubah prakiraan besarnya jumlah meteor yang memasuki atmosfer Mars setiap jamnya secara dramatis. Kala ukuran inti komet masih dianggap sebesar 50 kilometer, Vaubaillon dkk meramalkan Mars akan diguyur hujan meteor Siding-Spring teramat deras. Intensitasnya, yakni nilai ZHR (zenith hourly rate), diperkirakan bakal sebesar 195 hingga 4.750 juta meteor per jam! Sebagai pembanding, hujan meteor terbesar di Bumi pun (yakni Leonid 1966) memiliki intensitas ‘hanya’ sejuta meteor dalam setiap jamnya. Dengan prediksi tersebut, tak heran jika Vaubaillon mengapungkan istilah ‘topan meteor’ bagi duet Mars dan Siding-Spring itu.

Gambar 3. Contoh hujan meteor berintensitas tinggi, dalam hal ini Leonids 1998, seperti diamati dari Bratislava (Slowakia) pada 1998. Selempang galaksi Bima Sakti terlihat jelas di latar belakang. Pemandangan yang mirip bakal terlihat di Mars kala hujan meteor Siding-Spring mengguyur pada 20 Oktober 2014. Sumber: NASA, 1998.

Gambar 3. Contoh hujan meteor berintensitas tinggi, dalam hal ini Leonids 1998, seperti diamati dari Bratislava (Slowakia) pada 1998. Selempang galaksi Bima Sakti terlihat jelas di latar belakang. Pemandangan yang mirip bakal terlihat di Mars kala hujan meteor Siding-Spring mengguyur pada 20 Oktober 2014. Sumber: NASA, 1998.

Namun pasca observasi Spitzer, prediksi ‘topan meteor’ itu pun luruh dengan sendirinya. Dengan dimensi inti komet hanya seukuran 700 meter, hujan meteor yang bakal menerpa planet Mars diprediksikan berintensitas jauh lebih kecil pula. Yakni sekitar 1.500 meteor per jam seperti disimulasikan oleh Peterson. Dengan begitu hujan meteor Siding-Spring di Mars masih lebih deras ketimbang, katakanlah, hujan meteor Perseids maupun Geminids di Bumi kita (100-an meteor per jam). Hanya badai meteor Leonids 1999 saja yang mengunggulinya. Karena melebihi ambang batas 1.000 meteor per jamnya, maka hujan meteor Siding-Spring di Mars ini bolehlah disebut sebagai ‘badai meteor.’

Gambar 4. Salah satu hasil kajian NASA tentang potensi hujan meteor di Mars seiring mendekatnya komet Siding-Spring. Kiri: planet Mars tersapu debu mikroskopis komet Siding-Spring meski tidak dalam intensitas terbesar. Kanan: prakiraan jumlah hujan meteor Siding-Spring (CSS) di Mars (ellips merah), dibandingkan dengan beberapa hujan meteor di Bumi seperti Perseids (ellips hitam). Hujan meteor Perseids berintensitas sekitar 100 meteor/jam, sementara hujan meteor Siding-Spring diprakirakan bakal mencapai 1.500 meteor/jam. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 4. Salah satu hasil kajian NASA tentang potensi hujan meteor di Mars seiring mendekatnya komet Siding-Spring. Kiri: planet Mars tersapu debu mikroskopis komet Siding-Spring meski tidak dalam intensitas terbesar. Kanan: prakiraan jumlah hujan meteor Siding-Spring (CSS) di Mars (ellips merah), dibandingkan dengan beberapa hujan meteor di Bumi seperti Perseids (ellips hitam). Hujan meteor Perseids berintensitas sekitar 100 meteor/jam, sementara hujan meteor Siding-Spring diprakirakan bakal mencapai 1.500 meteor/jam. Sumber: NASA, 2014.

Aurora

Imbas menarik lainnya yang bakal dialami planet Mars adalah ketampakan aurora di langit Mars untuk waktu tertentu. Aurora di Mars sejatinya bukan hal yang baru. Ia sudah terdeteksi semenjak 2005 melalui wahana antariksa Mars Express yang dioperasikan European Space Agency (ESA). Seperti halnya di Bumi, aurora di Mars merupakan efek dari tersekapnya partikel-partikel bermuatan listrik dari antariksa, khususnya proton dan elektron dari Matahari, oleh medan magnet Mars. Selagi ion dan elektron diarahkan garis-garis gaya magnet ke tubuh planet Mars, mereka bakal berbenturan dengan atom-atom dalam atmosfer atas Mars. Sehingga terjadi emisi foton cahaya tertentu yang terlihat sebagai aurora.

Salah satu kekhasan Mars terletak pada geometri medan magnetnya yang unik. Tak seperti di Bumi yang garis-garis gaya magnetnya bersumber dari kutub-kutub geomagnet dan membentuk magnetosfer, medan magnet Mars amat sangat lemah. Magnetosfer Mars sudah lama lenyap, kemungkinan semenjak bermilyar tahun silam. Kini yang masih tersisa hanyalah titik-titik tertentu di kerak Mars yang memancarkan garis-garis gaya magnetnya sendiri-sendiri dengan geometri mirip payung. Ada ratusan titik seperti itu di planet merah ini.

Bagaimana respon medan magnet Mars yang unik tersebut terhadap mendekatnya komet Siding-Spring? Semburan gas beserta partikel material inti komet menyusun sejenis atmosfer temporer menyelubungi inti komet yang dikenal sebagai kepala komet (coma). Penyinaran Matahari dan faktor-faktor lain membuat sebagian atom dalam coma terlucuti elektronnya. Sehingga terbentuklah plasma, campuran antara ion-ion dan elektron-elektron bebas, dalam coma. Per 28 Januari 2014, observasi menunjukkan dimensi coma Siding-Spring adalah 19.300 kilometer. Namun seiring kian intensifnya semburan gas dan debu kala komet kian mendekat ke Matahari, ukuran coma Siding-Spring pun turut membesar. Saat tiba di titik terdekatnya dengan Mars, dimensi coma Siding-Spring diperkirakan telah meraksasa hingga sepuluh kali lipat diameter planet Mars, atau hingga sebesar 70.000 kilometer. Praktis kala komet berada di titik terdekatnya ke Mars, segenap tubuh planet merah itu akan ‘tercelup’ ke dalam coma Siding-Spring hingga berjam-jam lamanya.

Gambar 5. Gambaran artis aurora yang bakal terbentuk di Mars seiring mendekatnya komet Siding-Spring. Kiri; dilihat dari langit. Kanan: dilihat dari permukaan Mars. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 5. Gambaran artis aurora yang bakal terbentuk di Mars seiring mendekatnya komet Siding-Spring. Kiri; dilihat dari langit. Kanan: dilihat dari permukaan Mars. Sumber: NASA, 2014.

Pada situasi itu, plasma dalam coma Siding-Spring berpotensi berinteraksi dengan atmosfer dan medan magnet unik Mars. Banjir ion dan elektron dari coma Siding-Spring ke titik-titik pemancar medan magnet di Mars diprediksi bakal menghasilkan fenomena aurora yang spektakuler. Seberapa besar auroranya? Hal itulah yang ingin kita ketahui.

Referensi :

Zurek. 2014. Comet C/2013 A1 Siding-Spring, Comet Environment Modeling. NASA Jet Propulsion Laboratory, 6 Juni 2014.

Vaubaillon dkk. 2014. Meteor hurricane at Mars on 2014 October 19 from comet C/2013 A1. MNRAS 439, (2014), pp. 3294–3299.

Debu Komet Halley dan Kisah Bintang Penembus

Jika anda sedang menatap langit malam pada Selasa dinihari 6 Mei 2014 dan menyaksikan kilatan demi kilatan cahaya mengerjap dalam tempo hanya beberapa detik namun berulang-ulang, jangan heran. Jangan buru-buru menyangkanya sebagai hantu atau sejenisnya. Juga jangan keliru menganggapnya sebagai pertanda keberuntungan (ndaru). Ingat musim pemilihan umum legislatif telah usai dan banyak yang sudah jatuh terpuruk menatap sedikitnya perolehan suara dibandingkan ongkos besar yang telah dihamburkan. Kilatan-kilatan cahaya tersebut adalah meteor demi meteor yang menjadi bagian dari sebuah peristiwa hujan meteor.

Hujan meteor, secara sederhana, adalah peristiwa masuknya sejumlah meteoroid ke atmosfer Bumi dengan demikian rupa sehingga kita di permukaan Bumi akan menyaksikannya seolah-olah semuanya berasal dari satu titik yang sama di langit. Titik tersebut diberi nama radian. Meteoroid-meteoroid itu senantiasa berukuran sangat kecil, hanya sebesar butir-butir debu dan pasir. Namun karena memiliki kecepatan awal sangat tinggi, yakni hingga beberapa puluh kilometer per detik (!), maka tatkala memasuki atmosfer Bumi ia akan terpanaskan hebat oleh tekanan ram yang dideritanya dari lapisan-lapisan udara yang dilintasinya. Pemanasan hebat membuatnya berpijar sebagai meteor sekaligus menjadi bersuhu sangat tinggi sehingga bakal menguap habis di ketinggian antara 60 hingga 90 km dari permukaan Bumi. Beberapa meteoroid yang lebih besar hingga seukuran kerikil akan meluncur lebih jauh dengan pancaran cahaya cukup terang, menjadikannya meteor-terang (fireball). Namun ia pun bakal menguap habis di atmosfer, umumnya di atas ketinggian 50 km.

Hujan meteor selalu mendapatkan namanya dari nama rasi bintang dimana titik radian tersebut berada, ditambahi akhiran -ids. Maka bila titik radiannya terletak di dalam gugusan bintang Pari yang gemerlap menghiasi langit selatan dan memiliki nama resmi Crux, hujan meteornya diberi nama Cruxids. Demikian pula jika berasal dari gugusan bintang Centaurus, si tetangga Pari, ia pun mendapatkan nama Centaurids.

Gambar 1. Titik radian hujan meteor eta Aquarids dilihat dari belahan Bumi selatan. Sumber : AMS, 2011.

Gambar 1. Titik radian hujan meteor eta Aquarids dilihat dari belahan Bumi selatan. Sumber : AMS, 2011.

Hampir seluruh hujan meteor yang kita kenal mendapatkan meteoroidnya dari komet periodik, yakni komet yang beredar mengelilingi Matahari dalam lintasan berbentuk ellips dengan periode tertentu. Saat suatu komet periodik bergerak mendekati Matahari guna menuju titik perihelionnya, panas dan tekanan angin Matahari (serta kadang hempasan badai Matahari) membuat kerak nukleus (inti komet) terpanaskan dan retak-retak. Konsekuensinya bekuan gas-gas volatil (gas mudah menguap) yang selama ini aman tersembunyi di dalam kerak mendadak tersublimasi dan terhembus keluar, mirip semburan gas dalam peristiwa letusan gunung berapi di Bumi. Tak sekedar menghembus, gas-gas ini menyeret serta butir-butir debu dalam inti komet ke antariksa. Kita di Bumi akan menyaksikan hembusan itu sebagai ekor komet. Debu yang tersembur lantas terserak di sepanjang lintasan komet tersebut. Bilamana Bumi kebetulan melintas di dekat konsentrasi debu komet yang terserak di langit ini, maka sebagian diantaranya akan memasuki atmosfer Bumi sebagai hujan meteor.

Cara Mengamati

Yang muncul Selasa dinihari 6 Mei 2014 itu adalah remah-remah dari komet Halley. Ia memasuki atmosfer Bumi dengan titik radian di dalam rasi Aquarius, sehingga mendapatkan nama Aquarids. Lengkapnyan hujan meteor eta Aquarids. Karena konsentrasi debu komet Halley ini merentang dalam lintasan cukup lebar, maka hujan meteor eta Aquarids sejatinya terjadi dalam waktu agak lama. Yakni sekitar 3 minggu, mulai dari 21 April hingga 12 Mei di setiap tahunnya. Namun puncak hujan meteornya hanya terjadi dalam sesaat saja, yakni antara 5 atau 6 Mei setiap tahun.

Catatan sejarah menunjukkan hujan meteor eta Aquarids ini kemungkinan telah teramati semenjak 16 abad silam. Tetapi secara formal hujan meteor eta Aquarids baru dianggap ditemukan pada tahun 1870, saat Letkol G.L. Tupman melaporkan terlihatnya sejumlah meteor pada 30 April dan 2 Mei malam kala pelaut itu sedang melayari Laut Tengah. Laporannya dilengkapi dengan plot lintasan meteor demi meteor yang berhasil disaksikannya. Selama setengah abad berikutnya laporan demi laporan terus berdatangan. Maka diketahui bahwa hujan meteor ini ternyata lebih mudah untuk disaksikan dari belahan langit selatan dan kawasan khatulistiwa ketimbang belahan langit utara. Analisis orbit setiap meteor dengan cepat memperlihatkan bahwa mereka hampir identik dengan orbit komet Halley, secara garis besar.

Gambar 2. Komet Halley yang terlihat cemerlang dengan menggunakan teleskop, diabadikan pada April 1986 setelah komet melintasi titik perihelionnya. Di latar belakang nampak populasi bintang yang berjejal-jejalan di sepanjang selempang galaksi Bima Sakti. Sumber: Anonim, 1986.

Gambar 2. Komet Halley yang terlihat cemerlang dengan menggunakan teleskop, diabadikan pada April 1986 setelah komet melintasi titik perihelionnya. Di latar belakang nampak populasi bintang yang berjejal-jejalan di sepanjang selempang galaksi Bima Sakti. Sumber: Anonim, 1986.

Puncak hujan meteor ini, yakni pada awal Mei, bertepatan dengan jarak terdekat antara orbit rata-rata komet Halley terhadap Bumi. Jarak terdekat tersebut bernilai 0,065 SA (satuan astronomi), atau sama dengan 9,7 juta kilometer, atau setara 25 kali jarak rata-rata Bumi-Bulan. Cukup mengagumkan bahwa terdapat dua kesempatan orbit rata-rata komet Halley berjarak cukup dekat dengan Bumi, masing-masing pada bulan mei dan Oktober setiap tahunnya. Karena itu hujan meteor eta Aquarids pun memiliki pasangan, yakni hujan meteor Orionids yang titik radiannya berasal dari rasi Orion atau di Indonesia dikenal sebagai rasi Waluku.

Mengamati sebuah hujan meteor tidak membutuhkan instrumen yang rumit. Justru alat optik yang paling diandalkan adalah mata kita yang tak dilekati alat bantu apapun sehingga memiliki medan pandang cukup lebar yang dibutuhkan untuk mengamati meteor. Namun pengamatan hujan meteor membutuhkan kesabaran, karena kita harus menengadahkan kepala mengamati langit untuk kurun waktu tertentu. Sangat dianjurkan bagi pengamat untuk duduk di kursi sedemikian rupa sehingga ia bisa menatap langit dengan mudah dan rileks. Syarat lainnya adalah lingkungan yang gelap dan jauh dari polusi cahaya. Dan syarat mutlaknya adalah tidak ngantuk. Sebab dengan posisi duduk yang rileks, apalagi berada di lingkungan yang gelap (dan jelas sepi), resiko tertidur pulas di tengah-tengah gemerlapnya langit kala hujan meteor terjadi adalah sangat besar.

Dari Indonesia, titik radian hujan meteor eta Aquarids baru akan terbit dari horizon timur sekitar pukul 01:30 WIB. Sebaliknya pada saat fajar menyingsing, hujan meteor ini bakal sangat sulit diamati karena kalah cemerlang dibanding cahaya fajar. Karena itu kesempatan untuk menyaksikan hujan meteor eta Aquarids pada dasarnya hanya terjadi dalam waktu sekitar 3 jam saja.

Komet Halley

Induk hujan meteor eta Aquarids adalah komet Halley, komet legendaris yang memiliki nilai sejarah sangat tinggi. Inilah satu dari dua komet yang tak diberi nama sesuai nama orang yang pertama kali mengamati dan melaporkannya secara formal. Inilah benda langit non planet pertama (beserta satelitnya) yang menjadi ajang pembuktian hukum gravitasi Newton. Adalah Edmund Halley, astronom besar Inggris yang pertama kali menyadari bahwa tiga komet yang masing-masing terlihat pada tahun 1531 (oleh Apianus), di tahun 1607 (oleh Kepler) dan di tahun 1682 sejatinya merupakan komet yang sama. Kesimpulan itu diperolehnya berdasarkan perhitungan-perhitungan menggunakan hukum baru yang dicetuskan sahabatnya, Isaac Newton, yakni hukum gravitasi.

Gambar 3. Sebagian dari tim pengamat komet Halley di Indonesia dalam kesempatan observasi yang dilangsungkan di bumi perkemahan Cibubur (Jakarta) pada 12 April 1986 pukul 02:00 WIB. Dari kiri ke kanan: ibu Tien Soeharto, pak Harto (saat itu Presiden RI) serta pak Cecep Nurwendaya dan pak Rofiq (keduanya dari Planetarium dan Observatorium Jakarta). Di latar belakang terlihat memegang peta bintang adalah pak Benny Moerdani (saat itu Menhankam/Pangab). Sumber: Nurwendaya, 1986.

Gambar 3. Sebagian dari tim pengamat komet Halley di Indonesia dalam kesempatan observasi yang dilangsungkan di bumi perkemahan Cibubur (Jakarta) pada 12 April 1986 pukul 02:00 WIB. Dari kiri ke kanan: ibu Tien Soeharto, pak Harto (saat itu Presiden RI) serta pak Cecep Nurwendaya dan pak Rofiq (keduanya dari Planetarium dan Observatorium Jakarta). Di latar belakang terlihat memegang peta bintang adalah pak Benny Moerdani (saat itu Menhankam/Pangab). Sumber: Nurwendaya, 1986.

Halley benar-benar terpukau dengan sejumlah gagasan sahabatnya, sehingga rela merogoh koceknya sendiri guna mengongkosi penerbitan buku tentang itu setelah Newton ditolak oleh Royal Society (perhimpunan ilmuwan kerajaan Inggris Raya). Kelak buku tersebut, yang berjudul Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, menjadi opus magnum Newton sekaligus salah satu buku paling berpengaruh sepanjang peradaban manusia modern.

Dengan basis hukum gravitasi Newton dan pengetahuan orbit ellips, pada tahun 1705 Halley menyimpulkan komet tersebut secara rutin kembali terlihat setiap 76 tahun sekali. Maka ia pun memprediksi komet yang sama akan muncul kembali pada tahun 1758. Prediksinya ternyata menjadi kenyataan, meski Halley sama sekali tak berkesempatan menyaksikannya secara langsung karena keburu wafat 16 tahun sebelumnya. Sukses ini menggemparkan jagat ilmu pengetahuan masa itu sekaligus mempertontonkan kedahsyatan mekanika Newton. Untuk mengenang jasanya, komet itu pun kemudian diberi nama komet Halley. Secara resmi kini ia ditulis sebagai komet 1 P/ Halley, dimana 1 menunjukkan kedudukan komet pada nomor teratas dalam katalog komet dan P simbol untuk komet periodik.

Kini kita tahu periode komet Halley berubah-ubah di antara 69 hingga 79 tahun, sebagai akibat berubah-ubahnya orbit komet oleh pengaruh gravitasi planet-planet raksasa seperti Jupiter dan Saturnus. Perubahan orbit ini adalah wajar untuk benda-benda langit seperti komet dan asteroid, karena mereka pada umumnya beredar mengelilingi Matahari dalam orbit yang takstabil dicirikan oleh besarnya inklinasi dan eksentrisitas. Inklinasi adalah sudut yang dibentuk bidang orbit komet dan ekliptika, sementara eksentrisitas adalah parameter kelonjongan orbit yang bernilai di antara 0 dan 1 dimana semakin mendekati 1 maka semakin eksentrik (lonjong). Bandingkan dengan orbit planet-planet, yang memiliki inklinasi sangat kecil sehingga hampir sejajar dengan ekliptika. Planet-planet juga memiliki eksentrisitas sangat kecil (mendekati 0) sehingga orbitnya mendekati bentuk lingkaran sempurna.

Gambar 4. Inti komet Halley seperti diabadikan wahana antariksa Giotto milik ESA (European Space Agency) dalam jarak hanya 500 km. Nampak inti komet berbentuk irregular, gelap sehitam batubara dan hanya 10 % dari permukaannya saja yang aktif menghasilkan semburan gas dan debu yang menyusun kepala komet (coma) dan ekor komet. Sumber: ESA, 1986.

Gambar 4. Inti komet Halley seperti diabadikan wahana antariksa Giotto milik ESA (European Space Agency) dalam jarak hanya 500 km. Nampak inti komet berbentuk irregular, gelap sehitam batubara dan hanya 10 % dari permukaannya saja yang aktif menghasilkan semburan gas dan debu yang menyusun kepala komet (coma) dan ekor komet. Sumber: ESA, 1986.

Dengan sifat seperti itu dan saat dibandingkan dengan catatan-catatan sejarah di Cina, Babilonia dan Eropa abad pertengahan, maka kita tahu bahwa komet Halley telah diamati manusia selama sedikitnya 22 abad terakhir. Sepanjang masa tersebut komet ini menjadi satu-satunya komet berperiode pendek yang dengan mudah bisa kita lihat tanpa dibantu oleh instrumen optik apapun. Terakhir kali komet ini mendekat ke Matahari pada 1986 silam, yang sekaligus tercatat sebagai pertemuan terburuk umat manusia dengan komet Halley. Saat itu komet hanya nampak sebagai benda langit dengan magnitudo semu +2, atau hanya setara bintang-bintang redup.

Namun perjumpaan terburuk ini sekaligus menandai sejarah baru dimana untuk pertama kalinya kita berhasil menatap wajah inti komet Halley secara langsung melalui berbagai wahana antariksa, termasuk Giotto. Wahana Giotto berhasil mendekati inti komet Halley hingga hanya sejauh 500 km. Giotto mengungkap inti komet Halley adalah gumpalan besar tak beraturan dengan panjang 15 km dan lebar 8 km yang sehitam batubara. Hanya 10 % dari permukaan inti komet Halley yang menyemburkan gas dan debu, sebuah ciri khas komet “tua.”

Perjumpaan lainnya yang patut diperhatikan adalah pada tahun 607. Saat itu komet Halley melintasi perihelionnya pada 15 Maret 607. Berselang lebih dari sebulan kemudian, yakni pada 26 April 607, komet Halley berada pada jarak terdekatnya dengan Bumi yakni sejauh 0,05 SA. Ini setara dengan jarak 7,5 juta kilometer, tergolong sangat dekat untuk ukuran astronomi. Pada saat itu komet Halley diprakirakan nampak cemerlang dengan magnitudo semu -1 atau lebih terang dibanding bintang Sirius.

Jika disimulasikan bagi kota Makkah, maka pada akhir April 607 itu komet Halley muncul di atas kota Makkah hampir di sepanjang malam dengan mengambil posisi di langit bagian selatan pada kedudukan relatif tinggi. Selain cemerlang, ketampakan komet Halley pada saat itu diperkirakan juga terlihat lengkap bersama ekornya yang panjang merentang langit hingga beberapa belas derajat. Maka secara keseluruhan komet Halley saat itu akan terlihat sebagai benda langit aneh karena berbentuk segitiga menyerupai mata tombak, ataupun mirip ujung pedang, ataupun mirip ujung jarum.

Singkatnya bentuk benda langit ini mirip dengan alat-alat penembus yang telah dikenal masa itu. Dengan iklim setempat berupa iklim gurun sehingga memiliki hari-hari berawan/mendung yang sangat sedikit namun memiliki horizon (ufuk) yang kabur akibat debu gurun yang terangkat dan terbang oleh sirkulasi angin setempat, komet Halley akan terlihat dengan jelas di langit malam tanpa gangguan.

Gambar 5. Ketampakan komet Halley dari kota Makkah pada 26 April 607, disimulasikan dengan Starry Night Backyard 3.0. Komet berada di rasi Kalajengking (Scorpio) dengan latar belakang selempang galaksi Bima Sakti. Magnitudo semu komet adalah -1, menjadikannya benda langit terang yang jauh melampaui bintang tercemerlang sekalipun. Pada akhir April 607 ini komet Halley ada di langit Makkah di hampir sepanjang malam. Sumber: Sudibyo, 2013 dengan basis Starry Night.

Gambar 5. Ketampakan komet Halley dari kota Makkah pada 26 April 607, disimulasikan dengan Starry Night Backyard 3.0. Komet berada di rasi Kalajengking (Scorpio) dengan latar belakang selempang galaksi Bima Sakti. Magnitudo semu komet adalah -1, menjadikannya benda langit terang yang jauh melampaui bintang tercemerlang sekalipun. Pada akhir April 607 ini komet Halley ada di langit Makkah di hampir sepanjang malam. Sumber: Sudibyo, 2013 dengan basis Starry Night.

Apakah ia memesona penduduk kota Makkah saat itu? Mungkin saja, apalagi bangsa Arab dikenal memiliki pengetahuan mencukupi dalam hal benda-sbenda langit dan konstelasinya. Dalam buku Ensiklopedia Fenomena Alam dalam al-Qur’an Menguak Rahasia Ayat-Ayat Kauniyah, penulis berpendapat ketampakan komet Halley saat itu direkam dalam al Qur’an melalui bahasa simbolis dalam surat ath-Thaariq ayat 1 sampai 3, khususnya pada frasa an-najm ats-tsaqib (bintang yang menembus).

ETA-halley_aththariq1_3

 

 

“Demi langit dan yang datang pada malam hari, tahukah kamu apakah yang datang pada malam hari itu? (yaitu) bintang yang cahayanya menembus,”

Benarkah ayat ini mencerminkan komet Halley? Wallahua’lam. Yang jelas surat ath-Thaariq tergolong surat Makiyyah, yakni kelompok surat yang diturunkan selama Rasulullah SAW masih tinggal di kota Makkah. Dan beliau menerima wahyu untuk pertama kalinya pada bulan Ramadhan 13 tahun sebelum peristiwa Hijrah. Dalam perhitungan yang dikembangkan Djamaluddin (2001), saat itu bertepatan dengan bulan Agustus 609. Namun perhitungan ini sepenuhnya berbasis anggapan (asumsi) bahwa kalender Hijriyyah yang digunakan pada saat itu sama dengan pada saat ini, yakni sebagai kalender lunar murni. Kalender lunar murni adalah sistem penanggalan yang sepenuhnya berbasis peredaran Bulan tanpa dipengaruhi faktor-faktor lain. Padahal ada indikasi bahkan hingga 10 tahun pasca peristiwa Hijrah, kalender yang digunakan adalah kalender lunisolar. Yakni sistem penanggalan yang tak hanya berpatokan pada peredaran Bulan, namun juga pada peredaran (semu) Matahari.

Dalam kalender lunisolar, setahun kalender bisa mengandung 12 bulan kalender, namun juga bisa terdiri dari 13 bulan kalender (dengan 1 bulan kalender tambahan) yang tergantung pada kebutuhan. Penduduk Makkah saat itu menyebut sistem penanggalan itu sebagai Naasi’/Naasa’. Hingga kini tak ada yang mengetahui bagaimana bentuk sebenarnya dari Naasi’ ini. Tetapi bila mengacu pada kalender-kalender lunisolar lainnya, diperkirakan bulan kalender tambahan itu dimasukkan setiap 2 hingga 3 tahun sekali. Jika memang demikian, maka dalam rentang masa 33 tahun tersebut (13 tahun sebelum Hijrah hingga 10 tahun pasca Hijrah), terdapat 7 hingga 11 bulan kalender tambahan. Bila tambahan ini dimasukkan ke dalam perhitungan Djamaluddin di atas, maka wahyu pertama mungkin diturunkan pada rentang masa antara September 608 hingga Januari 609.

Apakah demikian? Wallahua’lam. Namun jika memang demikian, maka awal kenabian Muhammad SAW hanya berselang setahun lebih sedikit dari pemandangan komet Halley yang (mungkin) memukau penduduk Makkah saat itu.

Referensi :

1. Sudibyo. 2012. Ensiklopedia Fenomena Alam dalam al-Qur’an, Menguak Rahasia Ayat-Ayat Kauniyah. Surakarta: Tinta Medina, cetakan pertama.

2. Djamaluddin. 2001. Calendar Conversion Program Used to Analyze Early History of Islam.

3. Yeomans & Kiang. 1981. The Longterm Motion of Comet Halley. Monthly Noticed of Royal Astronomical Society 197 (1981), 633-646.

4. Chirikov & Vecheslavov. 1989. Chaotic Dynamics of Comet Halley. Astronomy and Astrophysics 221 (1989), 146-154.

5. Amrican Meteor Society. 2011. Eta Aquarids.

Meteor, Pasukan Gajah dan Maulid Nabi

Lebih dari 14 abad silam, tepatnya sekitar 55 hingga 52 hari sebelum Maulid Nabi Muhammad SAW, terjadi peristiwa yang menggemparkan penduduk Jazirah Arabia hingga ke segenap sudutnya. Inilah saat pasukan yang berkekuatan sangat besar untuk ukuran zamannya, yang berkekuatan 60.000 prajurit infanteri dan 15.000 prajurit kavaleri dibawah pimpinan langsung panglima Abrahah al-Asyram (gubernur pendudukan imperium Aksumit di Yaman) mendadak berantakan di halaman kota suci Makkah sebelum sempat meraih tujuannya. Pasukan besar ini membawa serta 15 ekor gajah sebagai simbol, hewan tunggangan yang belum pernah dilihat bangsa Arab. Maka pasukan itu pun lebih populer sebagai pasukan Gajah.

Kehancuran pasukan Gajah membuyarkan rencana invasi jantung Arabia Deserta yang didasari motif religius bercampur politis-ekonomis. Yakni menghancurkan Ka’bah yang menjadi episentrum spiritual bangsa Arab. Sehingga diharapkan mereka akan terdemoralisasi dan selanjutnya terlemahkan, yang pada gilirannya bakal memuluskan jalan pendudukan Arabia Deserta dan sekitarnya. Pada akhirnya jalur perdagangan yang membentang di pesisir timur Laut Merah mulai dari Arabia Petraea (Syria dan sekitarnya) di utara, Arabia Deserta (Makkah dan sekitarnya) di tengah hingga Arabia Felix (Yaman dan sekitarnya) di selatan dapat dibulatkan sepenuhnya di bawah penguasaan imperium Aksumit dan Romawi yang saling berkoalisi.

Gambar 1. Peta topografi kotasuci Makkah dan sekitarnya mencakup Mina, Muzdalifah dan padang Arafah. Lokasi Ka'bah dan Masjidil Haram beserta posisi kota Makkah pada masa 14 abad silam ditandai dengan kotak. Sementara Wadi Muhassir, yang menjadi tempat hancurnya pasukan Gajah, berada di antara Muzdalifah dan Mina. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan peta dari Google Maps.

Gambar 1. Peta topografi kotasuci Makkah dan sekitarnya mencakup Mina, Muzdalifah dan padang Arafah. Lokasi Ka’bah dan Masjidil Haram beserta posisi kota Makkah pada masa 14 abad silam ditandai dengan kotak. Sementara Wadi Muhassir, yang menjadi tempat hancurnya pasukan Gajah, berada di antara Muzdalifah dan Mina. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan peta dari Google Maps.

Sebelum kehancuran itu manuver pasukan Gajah seakan tak tertahankan meski sebagian bangsa Arab, yang terpecah-belah dalam sejumlah suku kecil dan kadang saling bermusuhan, mencoba melakukan perlawanan sporadis dan kecil-kecilan. Semuanya berhasil ditangkis sehingga mereka pun memasuki tapalbatas kotasuci Makkah, lalu bersiaga di lembah al-Mughammas sembari mengintimidasi penduduk Makkah. Didahului insiden perampasan ternak Abdul Muththalib, pemimpin kotasuci Makkah saat itu, maka pasukan berkekuatan besar ini pun bermanuver mewujudkan rencananya. Namun setibanya di lembah Wadi Muhassir (Wadi an-Nar), yang terletak di antara Muzdalifah dan Mina sekarang atau hanya berjarak 6 km di sebelah tenggara pusat kotasuci Makkah, pasukan ini mendadak hancur berantakan oleh peristiwa yang dalam kitab suci al-Qur’an diabadikan dalam surat al-Fiil (Gajah). Pasukan besar tersebut dihancurkan oleh guyuran batu panas (sijjil) yang dijatuhkan burung berbondong-bondong (thayran ababil). Hantaman batu itu berdampak cukup mengerikan, sehingga tubuh-tubuh pasukan itu bergelimpangan dengan tulang bersembulan laksana dedaunan yang dimakan ulat. Sisa pasukan yang selamat dari bencana ini menyusul bersua dengan maut kala mereka lari terbirit-birit kembali ke Yaman, termasuk Abrahah.

Kaspia Dzufari dan Meteorit

Apakah hujan batu panas yang menghancurkan pasukan Gajah itu? Ahli tafsir berbeda pendapat mengenainya. Sebagian menyebutnya sebagai tamsil bagi peristiwa seperti persebaran penyakit yang amat cepat dan ganas. Sementara sebagian lainnya berpendapat itu adalah benar-benar hujan batu panas dalam arti yang sesungguhnya. Mereka yang berpendapat demikian misalnya Fahrur Razi, Jalaluddin al-Mahalli dan Jalaluddin as-Suyuti (dikenal sebagai Jalalain) serta Muhammad Abduh. Batu panas itu disebut berukuran sedikit lebih besar dari biji adas namun lebih kecil dari biji kacang hummus, sehingga dimensinya sekitar 1 hingga 2 cm. Deskripsi lebih detil ada dalam penuturan Fakhtihah binti Abi Thalib RA atau lebih dikenal sebagai Ummi Hani’, dimana batu-batu panas itu di kemudian hari (setelah mendingin) terlihat kemerahan layaknya Kaspia Dzufari, yakni batu-batu merah yang banyak dijumpai di Dzufar (Yaman).

Guna mengetahui hakikat Kaspia Dzufari, perlu kita tinjau tempat bernama Dzufar atau Zafar, yakni kota-kuno di propinsi Ibb (Yaman) yang terletak pada koordinat 14° 12’ LU 44° 24’ BT pada elevasi 2.600 meter dari permukaan laut. Kota kuno ini berdiri sejak awal milenium dan pada puncaknya pernah berperan sebagai ibukota kerajaan Himyar sebelum dipindahkan 130 km ke utara, yakni ke kota San’a. Meski demikian Zafar tetap berperan penting bahkan hingga masa pendudukan Aksumit seiring lintasan jalur perdagangan pesisir timur Laut Merah di sini. Jalur ini pula yang dihilir-mudiki penduduk Makkah secara rutin saban tahun dalam perniagaannya, khususnya pada hari-hari musim dingin. Sehingga kota kuno ini bukanlah tempat yang asing bagi bangsa Arab.

Gambar 2. Detik-detik saat sebongkah asteroid melejit sebagai meteor-terang (fireball) menjelang peristiwa airburst di atas Chelyabinsk, Siberia (Russia) pada 15 Februari 2013 lalu. Inilah contoh terkini betapa peristiwa tumbukan benda langit berpotensi merusak meski yang terjadi pada saat itu hanyalah peristiwa airburst. Sumber : Popova dkk, 2013.

Gambar 2. Detik-detik saat sebongkah asteroid melejit sebagai meteor-terang (fireball) menjelang peristiwa airburst di atas Chelyabinsk, Siberia (Russia) pada 15 Februari 2013 lalu. Inilah contoh terkini betapa peristiwa tumbukan benda langit berpotensi merusak meski yang terjadi pada saat itu hanyalah peristiwa airburst. Sumber : Popova dkk, 2013.

Secara geologis Zafar berdiri di atas Tameng Arabia-Nubia, bagian kerak bumi berusia sangat tua (lebih dari 600 juta tahun) yang menyusun kedua belah tepian Laut Merah. Mengikuti siklus geologisnya, Tameng Arabia-Nubia sedang mengawali proses pembentukan samudera baru lewat pembentukan dan perluasan Laut Merah melalui luapan magma dari lapisan selubung. Sebagai konsekuensinya terbentuklah retakan-retakan memanjang di sekujur sisi daratan pengapit Laut Merah. Di Yaman, luapan ini terjadi secara bertahap semenjak 32 juta tahun silam hingga era modern, namun puncaknya berlangsung antara 31 hingga 26 juta tahun silam. Magma yang keluar di permukaan bumi Yaman menjadi lava, yang tersebar menutupi daerah seluas hingga 5.000 kilometer persegi sebagai padang lava (al-harrah) yang ketebalannya hingga 3.000 meter.

Berbeda dengan vulkanisme umumnya, lava tersebut adalah lava basaltik yang banyak mengandung besi sebagai ferit (Fe3+). Jika lava basaltik membeku, terbentuklah batuan beku basalt. Jika telah cukup tua, basalt akan melapuk dan menghasilkan butir-butir batuan lebih kecil ataupun partikel-partikel tanah yang berwarna kemerah-merahan sebagai akibat teroksidasinya ferit di udara, sebuah proses yang serupa dengan besi berkarat. Selain dari pelapukan dan oksidasi basalt, batu berwarna merah atau kemerah-merahan juga bisa berasal dari turmalin, jasper maupun batuan yang banyak mengandung ortoklas. Namun turmalin dan jasper adalah batu mulia (permata) dan sangat jarang dijumpai di Yaman, sementara batuan berkristal ortoklas hanya terbentuk dari pembekuan lava andesitik, bukan basaltik, yang tidak dijumpai di Zafar dan sekitarnya. Karena itu pengertian Kaspia Dzufari lebih cenderung kepada bebatuan kemerah-merahan yang kaya besi, mirip dengan bebatuan basalt yang telah melapuk dan umum dijumpai di Zafar.

Darimana batuan kaya besi dan (semula) panas itu berasal? Secara umum ada di Bumi ada dua sumber batuan panas, yakni : 1). magma/lava beserta turunannya yang dilontarkan letusan gunung berapi, dan 2). meteoroid yang telah memasuki atmosfer sebagai meteor. Jazirah Arabia khususnya area di pesisir timur Laut Merah memang menjadi rumah bagi sejumlah gunung berapi dan beberapa diantaranya berukuran sangat besar. Beberapa diantaranya dikenal aktif dan memiliki catatan pernah meletus. Namun jaraknya terhadap kota suci Makkah cukup jauh. Gunung berapi terdekat, yakni Harrat Kishb (aktif namun catatan letusan tak diketahui), masih berjarak 230 km dari kota suci Makkah. Sementara gunung berapi teraktif sekaligus terbesar, yakni Harrat Rahat (meletus terakhir tahun 1256), bahkan berjarak 235 km dari kota suci Makkah. Agar bisa melontarkan kerikil panas (lapili) hingga ke kota suci Makkah, kedua gunung berapi tersebut harus meletus sangat dahsyat dengan skala kedahsyatan lebih besar ketimbang letusan Krakatau 1883. Konsekuensinya dampak yang ditimbulkan letusannya harus terasakan di kawasan cukup luas, bahkan jauh dari gunung. Tiadanya catatan dampak letusan sedahsyat Krakatau dari gunung-gunung berapi di Jazirah Arabia menunjukkan bahwa bebatuan panas yang menghancurkan pasukan Gajah kemungkinan besar tidak berasal dari letusan gunung berapi.

Meteor dan Ledakan Nuklir

Gambar 3. Peta area terdampak gelombang kejut hasil simulasi ledakan nuklir berkekuatan 28 kiloton TNT dengan titik ledak 600 meter di atas Wadi Muhassir. Tanda bintang menunjukkan posisi ground zero, sementara kotak menunjukkan kotasuci Makkah 14 abad silam. Lingkaran biru tua merupakan area terdampak gelombang kejut yang mampu memecahkan gendang telinga, melengkungkan logam dan menjatuhkan manusia. Sementara lingkaran ungu menunjukkan area terdampak gelombang kejut yang mampu melengkungkan logam dan menjatuhkan manusia. Dan lingkaran biru tua menunjukkan area terdampak gelombang kejut yang hanya bisa menjatuhkan manusia. Garis putus-putus adalah proyeksi lintasan asteroid 1.600 ton sementara tanda panah menunjukkan lintasan asteroid dalam 8 km terakhir. Panduan arah, atas = utara. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan peta dari Google Maps.

Gambar 3. Peta area terdampak gelombang kejut hasil simulasi ledakan nuklir berkekuatan 28 kiloton TNT dengan titik ledak 600 meter di atas Wadi Muhassir. Tanda bintang menunjukkan posisi ground zero, sementara kotak menunjukkan kotasuci Makkah 14 abad silam. Lingkaran biru tua merupakan area terdampak gelombang kejut yang mampu memecahkan gendang telinga, melengkungkan logam dan menjatuhkan manusia. Sementara lingkaran ungu menunjukkan area terdampak gelombang kejut yang mampu melengkungkan logam dan menjatuhkan manusia. Dan lingkaran biru tua muda menunjukkan area terdampak gelombang kejut yang hanya bisa menjatuhkan manusia. Garis putus-putus adalah proyeksi lintasan asteroid 1.600 ton sementara tanda panah menunjukkan lintasan asteroid dalam 8 km terakhir. Panduan arah, atas = utara. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan peta dari Google Maps.

Sehingga tersisa satu sumber potensial, yakni meteoroid yang telah memasuki atmosfer sebagai meteor dalam peristiwa yang dikenal sebagai tumbukan benda langit. Berbeda dengan letusan gunung berapi, dampak tumbukan benda langit dapat terlokalisir hanya di bagian tertentu dari sebuah wilayah terutama jika benda langitnya berukuran kecil.

Ada empat syarat yang harus dipenuhi bila batu-batu panas penghancur pasukan Gajah itu bersumber dari meteoroid. Yang pertama, karena batu itu berwarna kemerah-merahan maka meteoroidnya haruslah berasal dari asteroid yang sangat kaya akan besi dan nikel. Kedua, jika batu itu berukuran setara kerikil maka mereka berasal dari meteoroid kaya besi-nikel yang terpecah-belah saat melintasi atmosfer sebagai meteor-terang (fireball). Ketiga, jika batu itu masih panas saat berjatuhan di Wadi Muhassir, padahal meteorit kecil pada umumnya sudah mendingin kala tiba di permukaan Bumi, maka tumbukan itu disertai peristiwa pelepasan hampir seluruh energi kinetiknya di udara (airburst) dengan titik airburst di ketinggian cukup rendah sehingga jatuhnya keping-keping meteor yang tersisa tak punya waktu mencukupi untuk mendingin selama masih di udara. Dan yang keempat, energi yang dilepaskan airburst cukup kecil sehingga dampak sinar panas dan gelombang kejutnya terbatasi hanya di Wadi Muhassir saja tanpa keluar dari kawasan tersebut.

Saat meteoroid memasuki atmosfer Bumi sebagai meteor dan mengalami airburst, ia melepaskan energi kinetik dalam jumlah tertentu sesuai dimensi (massa)-nya dan kecepatannya. Pelepasan energi kinetik dalam airburst mirip dengan ledakan. Dan jika kuantitas energi kinetiknya cukup besar, yakni lebih besar dari 4.184 GigaJoule (1 kiloton TNT), maka pola ledakannya menyerupai ledakan nuklir, terkecuali radiasinya. Sehingga airburst berenergi tinggi pun melepaskan gelombang kejut (shockwave) dan panas (thermal rays) dengan segala akibatnya, termasuk bila mengenai manusia. Contoh terkini bagaimana airburst berenergi tinggi berdampak cukup signifikan pada manusia terlihat pada Peristiwa Chelyabinsk (Russia) 15 Februari 2013 silam, yang melepaskan energi 500 kiloton TNT hingga mengakibatkan kerusakan signifikan dan jatuhnya korban luka-luka akibat hempasan gelombang kejutnya. Sebagai pembanding, energi ledakan bom nuklir di Hiroshima pada akhir Perang Dunia 2 adalah 20 kiloton TNT.

Gambar 4. Peta area terdampak paparan panas hasil simulasi ledakan nuklir berkekuatan 28 kiloton TNT dengan titik ledak 600 meter di atas Wadi Muhassir. Tanda bintang menunjukkan posisi ground zero, sementara kotak menunjukkan kotasuci Makkah 14 abad silam. Lingkaran jingga merupakan area terdampak paparan panas penyebab luka bakar tingkat tiga, dua dan satu. Sementara lingkaran coklat menunjukkan area terdampak paparan panas penyebab luka bakar tingkat dua dan satu. Dan lingkaran kuning menunjukkan area terdampak paparan panas yang hanya menyebabkan luka bakar tingkat satu. Garis putus-putus adalah proyeksi lintasan asteroid 1.600 ton sementara tanda panah menunjukkan lintasan asteroid dalam 8 km terakhir. Panduan arah, atas = utara. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan peta dari Google Maps.

Gambar 4. Peta area terdampak paparan panas hasil simulasi ledakan nuklir berkekuatan 28 kiloton TNT dengan titik ledak 600 meter di atas Wadi Muhassir. Tanda bintang menunjukkan posisi ground zero, sementara kotak menunjukkan kotasuci Makkah 14 abad silam. Lingkaran jingga merupakan area terdampak paparan panas penyebab luka bakar tingkat tiga, dua dan satu. Sementara lingkaran coklat menunjukkan area terdampak paparan panas penyebab luka bakar tingkat dua dan satu. Dan lingkaran kuning menunjukkan area terdampak paparan panas yang hanya menyebabkan luka bakar tingkat satu. Garis putus-putus adalah proyeksi lintasan asteroid 1.600 ton sementara tanda panah menunjukkan lintasan asteroid dalam 8 km terakhir. Panduan arah, atas = utara. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan peta dari Google Maps.

Bagaimana dengan Wadi Muhassir? Simulasi berbasis ledakan nuklir menunjukkan bahwa airburst pada ketinggian 1.000 meter dari permukaan laut, atau 600 meter di atas Wadi Muhassir, mampu melepaskan gelombang kejut dan panas yang berdampak signifikan bagi daratan Wadi Muhassir jika energi kinetik yang dilepaskan sebesar 28 kiloton TNT atau 1,4 kali lipat kekuatan bom nuklir Hiroshima. Dampak gelombang kejut dan panas bagi manusia bergantung kepada jarak mendatarnya terhadap ground zero (titik di permukaan Bumi yang tepat ada di bawah titik airburst). Gelombang kejut bisa memecahkan memecahkan paru-paru bagi orang yang ada di sekitar ground zero, memecahkan gendang telinga untuk orang yang berada hingga jarak 1,5 km dari ground zero, sanggup melengkungkan logam hingga jarak 3,4 km dari ground zero dan bahkan masih sanggup menjatuhkan sesosok manusia yang berdiri meski berada pada jarak hingga 3,8 km dari ground zero. Terlihat bahwa tingkat kerusakan akibat hempasan gelombang kejut ini bervariasi mulai dari luka ringan-menengah (jatuhnya orang yang semula berdiri) hingga berat-mematikan (pecahnya gendang telinga dan paru-paru).

Sementara panas produk airburst mampu menciptakan luka bakar tingkat tiga bagi manusia hingga jarak 2,2 km dari ground zero, menghasilkan luka bakar tingkat dua hingga sejauh 2,6 km dari ground zero dan memproduksi luka bakar tingkat satu hingga jarak 3,5 km dari ground zero. Tingkatan kerusakan akibat hempasan panas juga bervariasi mulai dari ringan (luka bakar tingkat satu) hingga berat dan mematikan (luka bakar tingkat tiga). Luka bakar tingkat satu berciri khas memerahnya permukaan kulit akibat paparan panas dan mudah sembuh. Sementara pada luka bakar tingkat tiga, tak hanya permukaan kulit namun jaringan kulit dibawahnya dan bahkan jaringan otot/pembuluh darah pun terpengaruh. Proporsi bagian tubuh yang terbakar dalam luka bakar tingkat tiga mencapai lebih dari 50 % sehingga cukup berpotensi fatal. Panas yang menyebabkan luka bakar tingkat tiga setara dengan panas yang sanggup menghanguskan batang-batang tanaman keras, juga setara dengan panas yang mampu membakar kertas secara spontan.

Gambar 5. Ilustrasi (bukan simulasi) saat-saat gelombang kejut mulai terbentuk di udara sesaat pasca airburst dengan mengacu pada peristiwa Chelyabinsk 2013. Segitiga menunjukkan posisi Wadi Muhassir. Gelombang kejut nampak masih kecil dan masih berada di sekitar lintasan asteroid, dengan kuat tekanan yang besar. Panduan arah, kiri = barat. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 5. Ilustrasi (bukan simulasi) saat-saat gelombang kejut mulai terbentuk di udara sesaat pasca airburst dengan mengacu pada peristiwa Chelyabinsk 2013. Segitiga menunjukkan posisi Wadi Muhassir. Gelombang kejut nampak masih kecil dan masih berada di sekitar lintasan asteroid, dengan kuat tekanan yang besar. Panduan arah, kiri = barat. Sumber: Popova dkk, 2013.

Secara geografis Wadi Muhassir merupakan bagian dari lembah besar yang semi tertutup dan dipagari oleh jajaran perbukitan berbatu nan tandus di sisi utara, timur dan baratnya. Lembah besar itu hanya terbuka di ujung selatannya saja, dimana padang Arafah berada. Seluruh kawasan Mina dan Muzdalifah terletak di dalam lembah besar ini. Maka meskipun hanya berjarak 6 km saja dari pusat kotasuci Makkah, namun antara Wadi Muhassir dan kotasuci tersebut dipisahkan oleh perbukitan berbatu yang menjulang hingga setinggi 150 meter. Karakter geografis Wadi Muhassir yang demikian membuat gelombang kejut dan panas yang diproduksi airburst maupun peristiwa mirip ledakan nuklir lainnya hanya berdampak di dalam lembah tanpa bisa keluar darinya karena halangan alamiah dari perbukitan berbatu yang menjulang tinggi. Hal ini mirip dengan apa yang terjadi pada kota Nagasaki saat dibom nuklir pada 9 Agustus 1945 menjelang berakhirnya Perang Dunia 2. Meski kekuatan bom nuklir Nagasaki lebih besar ketimbang Hiroshima, namun dengan kota yang berada di dasar lembah dipagari perbukitan di sekelilingnya, maka luas area yang terhantam gelombang kejut maupun panas di Nagasaki justru lebih kecil dibanding Hiroshima. Implikasinya korban jiwa yang jatuh di Nagasaki pun lebih terbatas.

Perhitungan lebih lanjut dengan menggunakan persamaan-persamaan dari Collins (2005) menunjukkan airburst berenergi 28 kiloton TNT bisa terjadi jika ada asteroid kaya besi-nikel (massa jenis 7.900 kg per meter kubik) berdiameter 7,25 meter yang menuju ke Bumi sebagai meteoroid. Saat memasuki atmosfer Bumi, asteroid bermassa 1.600 ton itu melejit pada kecepatan 12,2 km/detik (44.100 km/jam), kecepatan yang sangat tinggi untuk ukuran manusia namun tergolong lambat untuk ukuran benda langit seperti asteroid dan komet pengancam Bumi. Begitu memasuki atmosfer, meteoroid ini berubah menjadi meteor-terang (fireball). Jika lintasan meteoroid membentuk sudut zenith 70° terhadap permukaan Wadi Muhassir (atau datang dari ketinggian rendah yakni hanya 20°), maka meteor-terang itu akan memijar hingga hampir sama terangnya dengan Bulan purnama, sehingga mudah dilihat manusia meski di pagi hari. Di sepanjang lintasannya meteor-terang itumemproduksi jejak asap tebal diiringi gemuruh dentuman sonik.

Gambar 6. Ilustrasi (bukan simulasi) saat-saat gelombang kejut mulai berkembang di udara dalam beberapa detik pasca airburst dengan mengacu pada peristiwa Chelyabinsk 2013. Segitiga menunjukkan posisi Wadi Muhassir. Gelombang kejut nampak mulai mengembang meski masih berada di sekitar lintasan asteroid, dengan kuat tekanan mulai sedikit menurun. Panduan arah, kiri = barat. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 6. Ilustrasi (bukan simulasi) saat-saat gelombang kejut mulai berkembang di udara dalam beberapa detik pasca airburst dengan mengacu pada peristiwa Chelyabinsk 2013. Segitiga menunjukkan posisi Wadi Muhassir. Gelombang kejut nampak mulai mengembang meski masih berada di sekitar lintasan asteroid, dengan kuat tekanan mulai sedikit menurun. Panduan arah, kiri = barat. Sumber: Popova dkk, 2013.

Pada ketinggian sekitar 2.300 meter dari permukaan laut, besarnya tekanan ram akibat tingginya kecepatan meteor membuat struktur materi penyusun asteroid tak sanggup lagi mempertahankan kekuatannya. Maka terjadilah awal pemecah-belahan yang membuat meteor-terang menjadi berkeping-keping. Reaksi pemecah-belahan terus berlangsung hingga kepingan-kepingan tersebut sampai di ketinggian 1.000 meter dari permukaan laut, saat airburst terjadi dan menghasilkan kilatan cahaya yang nyaris seterang Matahari. Selain menghempaskan gelombang kejut dan panas, airburst juga meremukkan sebagian keping meteor dan mengubahnya menjadi bubuk debu yang melayang di udara. Sebagian lainnya tetap bertahan dan melanjutkan perjalanan ke permukaan Bumi. Namun dengan titik airburst yang sangat rendah, maka keping-keping meteor yang tersisa ini hanya menempuh jarak 3.000 meter lagi di udara sebelum kemudian menjatuhi Wadi Muhassir. Akibatnya keping-keping meteor tersebut masih sangat panas dan berkecepatan tinggi, sehingga saat jatuh di Wadi Muhassir bisa diibaratkan laksana guyuran peluru kaliber besar.

Kehancuran oleh Meteor

Dapat dilihat bahwa peristiwa airburst sebuah asteroid kaya besi-nikel, yang adalah induk meteorit siderit (besi), akan menghasilkan tiga dampak signifikan yang berdaya bunuh bagi manusia. Pertama adalah hempasan gelombang kejutnya. Kemudian yang kedua, paparan panasnya. Dan yang terakhir adalah hantaman keping-keping meteornya yang masih tersisa sebagai meteorit.

Dengan dampak semacam itu kita bisa membayangkan apa yang terjadi pada pasukan Gajah saat mendadak terlihat adanya meteor-terang mendekat dengan cepat di langit barat. Awalnya mereka tercengang oleh pemandangan aneh di langit yang dipenuhi kilatan cahaya terang, percikan api mirip kembang api, jejak asap tebal kelabu yang bergulung-gulung dan sama sekali tak mirip awan serta gemuruh suara menderu laksana ribuan burung yang sedang mencicit di langit. Terpana oleh semua pemandangan yang tak pernah disaksikan tersebut, tak satupun yang sempat bereaksi. Hingga terjadilah kilatan cahaya sangat terang menyamai Matahari yang disertai dentuman suara menggelegar yang memicu kepanikan luar biasa. Namun belum sempat bereaksi lebih jauh, mendadak udara terasa memanas hebat bersamaan dengan terjadinya hempasan angin luar biasa kencang sebagai manifestasi dari panas dan gelombang kejut. Panas dibawa oleh sinar inframerah sehingga melaju dengan kecepatan cahaya sementara gelombang kejut menjalar dengan kecepatan supersonik.

Hantaman gelombang kejut membuat para prajurit bertumbangan beserta hewan kendaraannya. Pada saat bersamaan panas tinggi pun menebar petaka. Akibatnya mereka yang sudah menderita luka-luka fisik dalam beragam tingkat akibat hempasan gelombang kejut kini mendapatkan tambahan luka-luka bakar dalam beragam tingkat akibat paparan panas. Sebagian mereka mungkin langsung menghangus akibat luka bakar tingkat tiga yang fatal. Sementara sebagian lainnya harus menahan perih menderita luka-luka fisik akibat hantaman gelombang kejut dan luka bakar tingkat dua maupun satu. Di tengah kekacauan itu mendadak langit mengguyurkan batu-batu panas seukuran kerikil yang melejit cepat laksana peluru kaliber besar, yang kini kita kenal sebagai peluru khusus untuk berburu binatang besar. Tubuh-tubuh yang terluka itu pun terhantam batu-batu itu secara beruntun. Maka tersungkurlah sebagian besar mereka hingga menemui ajalnya. Sisanya yang luput dari kematian di Wadi Muhassir dan lari terbirit-birit pulang ke Yaman masih merasakan penderitaan dengan luka-luka bakar dan fisik di sekujur tubuhnya. Tanpa perawatan memadai, luka-luka tersebut akan menjadi tempat hinggap dan berpesta poranya bakteri patogen hingga timbul infeksi dalam beragam tingkat keparahan. Tanpa penanganan medis memadai, maka satu persatu dari mereka yang berhasil menyelamatkan diri pun menyusul tewas berjatuhan di sepanjang perjalanan pulang ke Yaman. Bahkan meskipun telah tiba di Yaman, seperti Abrahah.

Gambar 7. Ilustrasi (bukan simulasi) saat-saat gelombang kejut sudah demikian meluas di udara dan mulai menyentuh tanah dalam beberapa belas detik pasca airburst dengan mengacu pada peristiwa Chelyabinsk 2013. Segitiga menunjukkan posisi Wadi Muhassir. Gelombang kejut telah demikian meluas hingga seakan membentuk tabung, dengan kuat tekanan lebih menurun dibanding beberapa detik sebelumnya. Meski demikian saat menyentuh tanah gelombang kejut itu masih cukup mampu menimbulkan kerusakan dan mematikan bagi manusia. Panduan arah, kiri = barat. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 7. Ilustrasi (bukan simulasi) saat-saat gelombang kejut sudah demikian meluas di udara dan mulai menyentuh tanah dalam beberapa belas detik pasca airburst dengan mengacu pada peristiwa Chelyabinsk 2013. Segitiga menunjukkan posisi Wadi Muhassir. Gelombang kejut telah demikian meluas hingga seakan membentuk tabung, dengan kuat tekanan lebih menurun dibanding beberapa detik sebelumnya. Meski demikian saat menyentuh tanah gelombang kejut itu masih cukup mampu menimbulkan kerusakan dan mematikan bagi manusia. Panduan arah, kiri = barat. Sumber: Popova dkk, 2013.

Dalam sejarah umat manusia, bencana akibat hantaman benda langit (meteor) telah beberapa kali terjadi. Misalnya di Cina pada tahun 1490 yang disebut-sebut menewaskan hingga 10.000 orang, meski jumlah korban jiwa ini dianggap terlalu dibesar-besarkan. Juga di pulau Saarema di Teluk Riga (Estonia) pada 7.000 tahun silam, saat sebongkah asteroid kaya besi-nikel menghantam dengan titik target tepat berimpit dengan pemukiman suku Nordik di sini. Tumbukan itu melepaskan energi 1,5 kiloton TNT dan sontak mengubah pemukiman menjadi daratan gersang berhias lubang-lubang kawah yang salah satunya kini tergenangi air sebagai Danau Kaali (Kaalijarv). Hubungan tumbukan benda langit dengan hancurnya pasukan Gajah akan terbukti jika pada lapisan-lapisan batuan di Wadi Muhassir dijumpai jejak meteorit besi-nikel dari masa 14 abad silam. Namun kalaupun benar demikian, maka mengapa terdapat sebutir asteroid yang memiliki massa demikian tepat dan pada waktu yang tepat jatuh ke Wadi Muhassir di antara milyaran asteroid lainnya yang bergentayangan di dalam tata surya adalah pertanyaan yang tak bisa dijawab perhitungan-perhitungan ini sebagai bagian dari rahasia Allah SWT. Wallahua’lam bishshawab.

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

Kawah Meteor Baru di Bulan

Sebuah kawah meteor yang baru telah terbentuk di permukaan Bulan pada 17 Maret 2013 lalu. Kawah meteor tersebut mampu ‘menelan’ sepasang rumah tipe 36 dengan mudah. Namun siapa sangka, kawah sebesar ini ternyata terbentuk oleh hantaman meteoroid yang dimensinya tak lebih besar dari roda sepeda motor kita?

Gambar 1. Ilustrasi saat-saat jatuhnya sebutir meteoroid di permukaan Bulan, yang menghamburkan material produk tumbukan (ejecta) bersuhu tinggi ke lingkungan sekelilingnya, sementara Bumi nampak mengapung di antara bintang-bintang di latar belakang. Sumber: NASA, 2005.

Gambar 1. Ilustrasi saat-saat jatuhnya sebutir meteoroid di permukaan Bulan, yang menghamburkan material produk tumbukan (ejecta) bersuhu tinggi ke lingkungan sekelilingnya, sementara Bumi nampak mengapung di antara bintang-bintang di latar belakang. Sumber: NASA, 2005.

Rob Suggs mendadak terlonjak dari kursinya saat seberkas cahaya terang benderang mendadak muncul di layar monitor di meja kerjanya di NASA Marshall Flight Space Center, Alabama (AS) pada Sabtu 16 Maret 2013 pukul 09:50 waktu setempat (atau Minggu 17 Maret 2013 pukul 10:50 WIB). Sebagai sosok di balik program Lunar Impact Monitoring yang bertugas memantau peristiwa tumbukan meteoroid di permukaan Bulan semenjak 2005, Suggs sejatinya tak asing dengan kilatan cahaya sejenis. Tapi, “itulah kilatan cahaya paling terang yang pernah saya saksikan,” kenangnya.

Kilatan cahaya itu mengerjap dari sisi dekat Bulan yang masih gulita karena berada di luar area sabit Bulan. Pada saat itu Bulan memiliki fase hanya 27 % sehingga masih berbentuk sabit (catatan: saat fase Bulan 50 %, maka ia berbentuk separuh lingkaran sementara saat fasenya maksimum maka wajah Bulan berupa lingkaran utuh sebagai purnama). Kilatan cahaya yang terbentuk saat meteoroid menghantam Bulan itu demikian terang, setara terangnya dengan bintang bermagnitudo semu +4, sehingga siapapun yang menatap Bulan pada saat itu akan mampu melihatnya bahkan meski tidak menggunakan alat bantu optik apapun, sepanjang berada di lingkungan yang cukup gelap. Dalam catatan Suggs, inilah kilatan cahaya tumbukan meteor terterang yang pernah teramati program Lunar Impact Monitoring, program pemantauan NASA yang bersenjatakan teleskop 355 mm dengan panjang fokus efektif 94 cm. Pada umumnya kilatan produk tumbukan meteoroid di Bulan hanya memiliki magnitudo semu +7 sehingga cukup gelap untuk bisa disaksikan oleh mata manusia bila tak menggunakan alat bantu optik apapun.

Gambar 2. Bagian dari rekaman video yang menunjukkan peristiwa tumbukan meteor di Bulan pada 17 Maret 2013 silam. Kilatan cahaya produk tumbukan nampak mengerjap dari area Mare Imbrium (kanan bawah). Sumber: NASA, 2013.

Gambar 2. Bagian dari rekaman video yang menunjukkan peristiwa tumbukan meteor di Bulan pada 17 Maret 2013 silam. Kilatan cahaya produk tumbukan nampak mengerjap dari area Mare Imbrium (kanan bawah). Sumber: NASA, 2013.

Perbandingan antara rekaman video yang memuat detik-detik terjadinya kilatan cahaya benderang tersebut dengan peta Bulan memastikan bahwa posisi tumbukan meteoroid ada di sisi selatan Mare Imbrium, tepatnya di dekat kawah Pytheas. Berselang 4 bulan kemudian, satelit LRO (Lunar Reconaissance Orbiter) memastikan keberadaan jejak dari tumbukan tersebut. Mata tajam kamera LRO, yang dirancang untuk bisa menjejak obyek di permukaan Bulan dengan resolusi sangat tinggi hingga sebesar 35 cm per piksel, mendeteksi kehadiran sebentuk kawah baru yang sebelumnya tak pernah ada. Kawah baru tersebut terletak di koordinat 20,6 LU 23,9 BB di permukaan Bulan. Kamera LRO memperlihatkan kawah baru tersebut sebagai kawah kecil dengan garis tengah 18 meter yang berhiaskan tumpukan material segar sebagai produk tumbukan yang terlontar kesekelilingnya. Material tersebut tidak tersebar secara merata di sekeliling kawah melainkan lebih dominan ke arah timur laut, yang menandakan bahwa meteoroid pembentuknya datang dari arah barat daya. Namun butuh waktu hingga 9 bulan pasca tumbukan sebelum hasil-hasil bidikan satelit LRO dipublikasikan, yakni melalui momen pertemuan Perhimpunan Geofisika Amerika Serikat (AGU/American Gephysical Union) pada Desember 2013 lalu.

Analisis

Dalam waktu yang hampir bersamaan dengan kejadian tumbukan meteor di Bulan itu, kamera pemantau NASA di program Meteoroid Environment juga mendeteksi adanya 5 meteoroid tak biasa yang memasuki atmosfer Bumi sebagai meteor-terang (fireball). Selain NASA, fireball yang sama juga terekam kamera pemantau University of Western Ontario. Analisis menunjukkan bahwa semua fireball itu merupakan bagian hujan meteor eta Virginids, yakni jenis hujan meteor periodik yang berlangsung semenjak 24 Februari hingga 27 Maret setiap tahun. Puncak hujan meteor ini terjadi pada 18 Maret dengan intensitas sangat kecil, hanya 1 sampai 2 meteor per jam. Meteoroid-meteoroid eta Virginids berasal dari sisa-sisa komet tak dikenal yang nampaknya sempat teramati pada 30 September 1833 dan 16 hari kemudian. Meteoroid-meteoroid tersebut mengorbit Matahari dalam lintasannya masing-masing yang berbentuk lonjong serta merentang di antara orbit Venus dan Jupiter. Meteoroid eta Virginids memasuki atmosfer Bumi pada kecepatan yang cukup tinggi untuk ukuran manusia, yakni 25,5 km/detik (92.000 km/jam). Namun untuk ukuran meteoroid yang berasal dari sisa komet, kecepatan eta Virginids masih tergolong rendah. Waktu kejadian yang hampir bersamaan mengindikasikan bahwa meteor yang membentuk kawah di Bulan pada 17 Maret 2013 itu pun merupakan meteoroid eta Virginids.

Gambar 3. Titik jatuhnya meteoroid 40 cm di Bulan dalam peristiwa 17 Maret 2013 silam (ditandai dengan anak panah kuning) dalam citra satelit LRO (Lunar Reconaissance Orbiter). Fitur topografis Bulan terdekat dengannya adalah kawah Pytheas (diameter 20 km). Panduan arah: atas = utara, kanan = timur. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 3. Titik jatuhnya meteoroid 40 cm di Bulan dalam peristiwa 17 Maret 2013 silam (ditandai dengan anak panah kuning) dalam citra satelit LRO (Lunar Reconaissance Orbiter). Fitur topografis Bulan terdekat dengannya adalah kawah Pytheas (diameter 20 km). Panduan arah: atas = utara, kanan = timur. Sumber: NASA, 2014.

Pada saat kejadian, sumber hujan meteor Virginids terletak pada altitud 70 derajat di arah barat daya jika ditinjau dari titik targetnya di Bulan. Dengan memanfaatkan data ini dan kecepatan meteoroid, maka perhitungan yang penulis lakukan dengan menggunakan persamaan-persamaan matematis dari Collins (2005) yang dimodifikasi memperlihatkan kawah meteor baru yang bergaris tengah 18 meter di Bulan itu bisa dibentuk oleh sebongkah meteoroid dengan diameter ‘hanya’ 40 cm dan massa ‘hanya’ 40 kg. Dengan demikian dimensi meteoroidnya tak lebih besar ketimbang roda sepeda motor yang biasa kita naiki di Bumi. Analisis lebih lanjut memperlihatkan saat meteoroid tersebut menghantam titik targetnya, terjadi pelepasan energi kinetik sebesar 13 GigaJoule atau 3 ton TNT. Dengan demikian energi tumbukan ini setara dengan ledakan dari 3.000 kg batang dinamit. Pelepasan energi ini menyebabkan suhu titik target melonjak hingga sekitar 10.000 derajat Celcius sembari menghamburkan lebih dari 550 meter kubik batuan dan pasir Bulan sebagai materi produk tumbukan (ejecta) dengan massa lebih dari 830 ton. Karena meteoroid datang dari arah barat daya, maka mayoritas ejecta-nya terlempar ke arah berseberangan yakni timur laut.

Resiko bagi Manusia di Bulan

Bagaimana jika meteoroid 40 cm itu jatuh ke Bumi? Simulasi menunjukkan jika hal itu terjadi, maka meteoroid itu takkan menimbulkan masalah berarti. Saat meteoroid memasuki atmosfer Bumi, ia berubah menjadi fireball yang memijar terang hingga mencapai puncak kecerlangannya pada ketinggian sekitar 85 km dari permukaan laut dengan magnitudo semu -6,5 atau 6 kali lipat lebih benderang dibanding Venus. Namun dalam beberapa detik kemudian, tepatnya kala fireball telah memasuki ketinggian 75 km dari permukaan laut, ia akan lenyap karena materi penyusunnya telah tergerus habis dan menguap oleh kombinasi tekanan dan panas sangat tinggi. Dengan kata lain, selimut udara yang menyelubungi Bumi menjadi berkah yang membuat meteoroid tak sanggup mencapai permukaan Bumi. Berkah ini yang tak dimiliki oleh Bulan.

Gambar 4. Perbandingan antara citra satelit LRO yang diambil pada 12 Februari 2012 (atas) dengan yang diambil pada 28 Juli 2013 (bawah) untuk lokasi jatuhnya meteoroid 40 cm di Bulan. Kawah meteor baru nampak jelas terekam, yang berdiameter 18 meter dengan hamburan ejecta didominasi ke arah timur laut. Panduan arah: atas = utara, kanan = timur. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 4. Perbandingan antara citra satelit LRO yang diambil pada 12 Februari 2012 (atas) dengan yang diambil pada 28 Juli 2013 (bawah) untuk lokasi jatuhnya meteoroid 40 cm di Bulan. Kawah meteor baru nampak jelas terekam, yang berdiameter 18 meter dengan hamburan ejecta didominasi ke arah timur laut. Panduan arah: atas = utara, kanan = timur. Sumber: NASA, 2014.

Bulan memang sudah kita eksplorasi semenjak fajar abad antariksa menyingsing lebih dari setengah abad silam. 12 orang bahkan telah menapakkan kakinya di Bulan melalui program Apollo, yang berakhir lebih dari empat dasawarsa silam. Namun hingga kini tak satupun yang tahu seberapa banyak meteoroid yang berjatuhan ke Bulan dalam setiap harinya. Padahal Bulan jauh lebih rentan terhadap ancaman tumbukan benda langit (meteor) bahkan untuk dimensi yang kecil sekalipun seiring tiadanya selubung udara yang tebal dan signifikan di sana.

Kejadian 17 Maret 2013 menjadi contoh telanjang bagaimana meteoroid yang tergolong kecil mampu berdampak signifikan (untuk ukuran manusia) di Bulan, dimana meteoroid seukuran ‘hanya’ 40 cm saja mampu membentuk kawah selebar 18 meter. Padahal diameter wahana-wahana antariksa yang dikirimkan manusia ke Bulan, termasuk modul bulan yang digunakan sebagai wahana pendarat manusia dalam program Apollo, tak sampai lebih dari 8 meter. Maka sebutir meteoroid kecil yang menghantam Bulan adalah mimpi buruk bagi manusia terutama pada momen pendaratan manusia dan kolonisasi (penghunian) Bulan kelak. Pendaratan manusia dalam program Apollo di masa silam boleh dikata beruntung melewati momen-momen mengerikan hantaman meteor di Bulan karena bernasib mujur.

Referensi :

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

Cleveland, Kisah Meteor Paling Terang di Daratan AS dalam Lima Tahun Terakhir

Jarum jam masih berdetik selepas pukul 02:00 waktu setempat. Sementara kalender sudah menunjukkan hari Selasa 28 Agustus 2013. Pada pagi buta itu kota kecil Cleveland di negara bagian Tennessee (AS) masih tertidur lelap seperti pagi-pagi buta sebelumnya. Hanya segelintir orang yang masih beraktivitas, terutama mereka yang ritme kerjanya mengharuskan untuk tetap terjaga di dinihari. Dan semuanya menyangka pagi buta itu akan berjalan seperti biasanya, tanpa ada satu kejadian yang menonjol.

Detik-detik pemunculan meteor-terang Cleveland di langit seperti yang direkam salah satu kamera khusus pemantau meteor milik NASA. Di awal mula, meteor ini hanya sebintik cahaya kecil yang lebih redup dibanding Bulan. Namun berselang beberapa detik kemudian meteor mencapai puncak kecerlangannya dan demikian benderang sehingga kamera hampir tersaturasi. Sumber: NASA, 2013.

Detik-detik pemunculan meteor-terang Cleveland di langit seperti yang direkam salah satu kamera khusus pemantau meteor milik NASA. Di awal mula, meteor ini hanya sebintik cahaya kecil yang lebih redup dibanding Bulan. Namun berselang beberapa detik kemudian meteor mencapai puncak kecerlangannya dan demikian benderang sehingga kamera hampir tersaturasi. Sumber: NASA, 2013.

Namun pada pukul 02:27 setempat, mendadak sebuah peristiwa luar biasa terjadilah. Langit timur yang semula gelap meski berhias Bulan yang bentuknya tinggal separo mendadak benderang oleh melejitnya benda langit yang melesat cepat. Pada puncaknya langit dini hari kota bahkan demikian terang hingga melebihi terangnya langit malam kala Bulan purnama. Sehingga setiap benda yang tersinari cahayanya pun membekaskan bayangannya. Semua itu terjadi hanya dalam sekejap mata. Begitu langit benderang, dalam sekejap kemudian semuanya kembali gelap seperti sedia kala. Namun kota kecil Cleveland sontak gempar oleh peristiwa tersebut. Belakangan kegemparan bahkan merambat ke segenap penduduk bagian tenggara daratan AS.

Kehebohan juga melanda badan antariksa AS (NASA) khususnya unit Meteoroid Environment Office. Peristiwa di langit Cleveland itu terekam pula dalam jejaring kamera khusus pemantau meteor yang telah mereka pasang di berbagai penjuru daratan AS semenjak lima tahun silam. Kamera khusus itu mampu memantau keseluruhan bagian langit tanpa terkecuali dan tanpa terputus. Tak ada keraguan bahwa kehebohan dinihari itu dipicu oleh meteor, khususnya meteor-terang (fireball). Meteor-terang merupakan meteor yang kilatan cahayanya demikian benderang sehingga melebihi terangnya planet Venus, benda langit terterang ketiga bagi kita setelah Matahari dan Bulan. Namun berbeda dengan puluhan ribu meteor-terang lainnya yang telah terekam sebelumnya oleh kamera-kamera istimewa itu, meteor-terang Cleveland merupakan meteor-terang paling benderang sepanjang lima tahun terakhir. Demikian benderangnya sehingga pada puncaknya ia sampai 20 kali lipat lebih terang dibanding Bulan purnama.

Pecahan Asteroid

Kemunculan sebuah meteor-terang di langit malam sejatinya merupakan rutinitas semesta dengan perulangan waktu yang relatif jelas. Meski demikian dengan mayoritas permukaan Bumi adalah lautan sementara mayoritas daratannya pun tak berpenghuni, maka hanya sebagian kecil saja diantaranya yang dapat disaksikan manusia. Sehingga kehadirannya kerap memberikan sensasi menakjubkan dan mengundang banyak tafsiran. Dengan kemunculan yang berlangsung sangat cepat, yakni hanya berbilang beberapa detik hingga beberapa puluh detik saja, maka di masa silam sangat sulit untuk melacak asal-usul meteor-terang sehingga hanya dugaan-dugaan saja yang bermunculan. Namun kini, seiring tersedianya jejaring kamera khusus pemantau meteor khususnya di daratan AS dan Eropa, maka asal-usul setiap meteor-terang yang muncul di langit malam dapat ditentukan dengan cukup akurat sehingga cukup membantu memahami dinamika benda-benda langit sumber meteor yang menghujani Bumi dan bagaimana Bumi melewati semua itu.

Peta topografi kota kecil Cleveland (Tennessee) dan area sekitarnya. Garis panah putus-putus menunjukkan posisi lintasan meteor-terang Cleveland semenjak awal hingga akhir berdasarkan analisis rekaman kamera-kamera khusus pemantau meteor NASA. Tanda panah menunjukkan arah gerakan. Sumber: Sudibyo, 2013 dengan peta dari Google Maps.

Peta topografi kota kecil Cleveland (Tennessee) dan area sekitarnya. Garis panah putus-putus menunjukkan posisi lintasan meteor-terang Cleveland semenjak awal hingga akhir berdasarkan analisis rekaman kamera-kamera khusus pemantau meteor NASA. Tanda panah menunjukkan arah gerakan. Sumber: Sudibyo, 2013 dengan peta dari Google Maps.

Pun demikian bagi meteor-terang Cleveland. Kini diketahui meteor-terang tersebut mulai terlihat kamera semenjak ketinggian 97 kilometer dari muka Bumi dan mulai menghilang pada ketinggian 38 kilometer dari muka Bumi. Ia melejit dari arah barat daya (tepatnya azimuth 237) menuju ke timur laut (tepatnya azimuth 57) dengan membentuk sudut 50 derajat terhadap muka Bumi. Meteor melejit dengan kecepatan awal cukup tinggi, yakni 26 km/detik atau lebih dari 94.300 km/jam. Dengan karakter demikian maka dapat diketahui bahwa sebelum memasuki atmosfer Bumi, meteor tersebut adalah meteoroid yang beredar mengelilingi Matahari pada sebentuk orbit lonjong dengan titik terdekat ke Matahari (perihelion) sebesar 0,6 SA sementara titik terjauhnya ke Matahari (aphelion) bernilai 2,6 SA (SA = satuan astronomi, 1 SA = 150 juta kilometer). Dengan demikian meteoroid ini menyapu kawasan mulai dari antara di dekat orbit Venus hingga bagian dalam Sabuk Asteroid yang terletak di antara orbit Mars dan Jupiter.

Orbit meteor-terang Cleveland di antara orbit planet-planet dalam tata surya kita, dilihat dari ketinggian 750 juta kilometer di atas kutub utara Matahari. Nampak orbit Merkurius (Me), Venus (V), Bumi (B) dan Mars (M). Bintik-bintik cahaya di dekat Bumi adalah galaksi Awan Magellan Besar sementara pola mirip awan di sebelah kanan adalah selempang galaksi Bima Sakti. Keduanya berada jauh di latar belakang. Sumber; Sudibyo, 2013 dengan peta dari Starry Night Backyard.

Orbit meteor-terang Cleveland di antara orbit planet-planet dalam tata surya kita, dilihat dari ketinggian 750 juta kilometer di atas kutub utara Matahari. Nampak orbit Merkurius (Me), Venus (V), Bumi (B) dan Mars (M). Bintik-bintik cahaya di dekat Bumi adalah galaksi Awan Magellan Besar sementara pola mirip awan di sebelah kanan adalah selempang galaksi Bima Sakti. Keduanya berada jauh di latar belakang. Sumber; Sudibyo, 2013 dengan peta dari Starry Night Backyard.

Dengan aphelion di dalam Sabuk Asteroid, jelas bahwa meteoroid ini merupakan pecahan asteroid. Ia terhempas dari induknya mungkin akibat benturan dengan sesama asteroid lainnya. Ia kemudian melanglang buana mengarungi keluasan tata surya dalam orbitnya yang khas. Menyelesaikan sekali putaran dalam orbitnya setiap 2 tahun sekali, periode revolusi meteoroid ini ternyata tepat seperenam dari periode revolusi Jupiter. Maka terjadilah resonansi orbital dengan sang raksasa tata surya kita dan akibatnya Jupiter pun secara teratur mengubah orbit meteoroid ini. Sehingga pada suatu saat orbitnya pun berpotongan dengan orbit Bumi pada dua titik yang disebut titik nodal. Dan pada 28 Agustus 2013 itu meteoroid dan Bumi sama-sama menempati salah satu titik nodal tersebut. Tak dapat dielakkan lagi, meteoroid pun memasuki atmosfer Bumi sebagai meteor dan tepat di langit Cleveland.

Berbahaya ?

Dengan puncak kecerlangan hingga 20 kali lipat lebih besar ketimbang benderangnya Bulan purnama, perhitungan menunjukkan meteoroid Cleveland berbobot minimal 110 kilogram. Sehingga ia memiliki energi kinetik sekitar 40 Giga Joule atau 10 ton TNT, yang setara dengan 10 buah bom konvensional berdaya ledak tinggi. Kepadatan lapisan-lapisan atmosfer Bumi yang kian meninggi seiring kian mendekat ke muka Bumi menyebabkan gaya hambat udara kian membesar sehingga tekanan yang diderita meteor kian meninggi. Sebagai akibatnya suhu pun kian meninggi sehingga meteor kian berpijar membara. Pada satu titik, tekanan tersebut tak tertahankan lagi sehingga meteor pun terpecah-belah mulai ketinggian sekitar 80 kilometer. Karena kecerlangannya yang demikian besar, meteor-terang Cleveland berpotensi memproduksi meteorit kecil. Secara statistik rata-rata 90 % massa meteor-terang habis tergerus di atmosfer sehingga total massa meteorit yang bisa diproduksi dari peristiwa di Tennessee mungkin hanya sekitar 10-an kilogram saja.

Secara statistik pula meteor-terang layaknya kejadian di Cleveland terjadi rata-rata 5 hari sekali, sehingga peristiwa semacam ini tidaklah jarang. Dan dengan massa minimal 110 kilogram, yang setara dengan batu berongga bergaris tengah sekitar 1 meter, meteor-terang ini takkan sanggup mengatasi atmosfer Bumi. Maka meskipun mencatatkan diri sebagai meteor-terang paling benderang di daratan AS sepanjang lima tahun terakhir, meteor-terang Cleveland bukanlah jenis meteor yang berbahaya, yang sanggup menciptakan kerusakan signifikan di sekitar titik tumbuk/titik ledaknya. Inilah yang membedakan peristiwa Cleveland dengan Chelyabinsk (Rusia) pada 15 Februari 2013 atau setengah tahun sebelumnya. Karena, meski sama-sama berasal dari pecahan asteroid, ukuran meteoroid Cleveland terlalu kecil bila dibandingkan dengan meteoroid Chelyabinsk.