Bila Jupiter Dihantam Komet dan Asteroid

Gerrit Kernbauer mengira ia akan menjalani Rabu 16 Maret 2016 Tarikh Umum (TU) malam seperti halnya malam-malam sebelumnya. Kala itu ia telah menyiapkan kembali senjata utamanya, teleskop reflektor (pemantul) becermin obyektif 20 sentimeter dan telah dirangkai kamera CCD (charged couple device). Sasarannya mengamati langit malam kala kondisi memungkinkan. Rutinitas semacam ini sudah dijalani teknisi CAD (computer aided design) di industri logam Austria dengan penuh semangat dalam 17 tahun terakhir. Di sisi bayang-bayang Pegunungan Alpin di kota kecil Modling, pinggiran metropolitan Wina, Kernbauer menggelar teleskopnya di halaman belakang kediamannya. Sepanjang malam itu teleskopnya mengarah ke beragam sudut langit. Terutama ke Jupiter, salah satu permata di langit malam yang juga planet terbesar se-tata surya kita. Teleskopnya bekerja secara otomatis. Sementara kameranya langsung terhubung dengan komputer jinjing (laptop), memungkinkan merekam dan menyimpan hasilnya dalam format video secara otomatis pula.

Gambar 1. Jupiter, diabadikan pada 27 Oktober 2014 TU dinihari. Nampak dua garis kehitaman di cakram planet ini, yang adalah pita ekuatorial sisi utara (kiri bawah) dan pita ekuatorial sisi selatan (kanan atas).Lewat teleskop dan wantariksa, umat manusia telah mengungkap sedikitnya tujuh peristiwa tumbukan komet / asteroid di Jupiter, hingga 2016 TU ini. Sumber: Sudibyo, 2014.

Gambar 1. Jupiter, diabadikan pada 27 Oktober 2014 TU dinihari. Nampak dua garis kehitaman di cakram planet ini, yang adalah pita ekuatorial sisi utara (kiri bawah) dan pita ekuatorial sisi selatan (kanan atas).Lewat teleskop dan wantariksa, umat manusia telah mengungkap sedikitnya tujuh peristiwa tumbukan komet / asteroid di Jupiter, hingga 2016 TU ini. Sumber: Sudibyo, 2014.

Kernbauer sama sekali tak pernah menduga bahwa malam itu berbeda. Malam yang akan membuatnya dikenal seantero dunia. Semula ia sedikit kecewa kala mengecek hasil rekamannya dan mendapati kualitasnya tidaklah sebagus harapannya. Hari-hari pun berlalu sebelum Kernbauer memutuskan mulai menganalisis, lebih dari seminggu kemudian. Didapati bahwa pada 17 Maret 2016 TU pukul 07:18:33 WIB teleskopnya merekam hal yang nampaknya tak biasa di Jupiter. Ada kelipan cahaya sangat singkat yang menyeruak di pinggir timur cakram planet itu. Singkat, hanya 2 hingga 3 detik saja, namun sudah cukup membuatnya terhenyak. Sontak ingatannya terbayang pada peristiwa menggemparkan di pertengahan 1994 TU, yakni saat Jupiter dihantam oleh keping-keping komet Shoemaker-Levy 9.

Namun sebelumnya Kernbauer harus memastikan lebih dahulu bahwa kelipan cahaya yang direkamnya benar-benar berasal dari Jupiter. Bukan akibat fenomena di udara di atas Modling, ataupun gangguan pada teleskop/kamera Kernbauer sendiri. Segera ia memublikasikan video rekamannya ke media sosial. Gayung bersambut. Tak butuh waktu lama sebelum rekaman sejenis mengapung ke jagat maya. Adalah John McKeon, astronom amatir dari Swords di pinggiran metropolitan Dublin (Irlandia) yang juga mengamati Jupiter pada saat yang sama, yang mendukung Kernbauer. Lewat teleskop 28 sentimeter-nya, McKeon merekam kelipan yang sama pula. Dengan dua pengamat berbeda, yang terpisahkan oleh jarak lebih dari 1.600 kilometer satu dengan yang lain, maka jelas sudah kelipan tersebut adalah fenomena yang benar-benar terjadi di Jupiter. Mengacu pada enam fenomena sejenis yang pernah terjadi (dan dianalisis) sebelumnya, dapat dipastikan pula bahwa kelipan cahaya tersebut diakibatkan oleh kepingan asteroid/komet yang jatuh menghantam Jupiter!

Gambar 2. Kelipan cahaya dari tumbukan 17 Maret 2016 di Jupiter dalam citra yang diekstrak dari rekaman observasi Gerrit Kernbauer (Austria) dan John McKeon (Irlandia) pada saat yang sama. Kedua citra telah menjalani pemrosesan citra yang cukup hati-hati untuk meningkatkan kualitasnya. Sumber: Sky & Telescope, 2016.

Gambar 2. Kelipan cahaya dari tumbukan 17 Maret 2016 di Jupiter dalam citra yang diekstrak dari rekaman observasi Gerrit Kernbauer (Austria) dan John McKeon (Irlandia) pada saat yang sama. Kedua citra telah menjalani pemrosesan citra yang cukup hati-hati untuk meningkatkan kualitasnya. Sumber: Sky & Telescope, 2016.

Shoemaker-Levy 9

Sebagai planet terbesar dan termassif se-tata surya kita, Jupiter memiliki wajah ganda dalam hal perilakunya terhadap benda-benda langit mini anggota tata surya yang dikenal sebagai komet dan asteroid. Di satu sisi ia berperan menjadi penggembala kawanan asteroid atau komet, yang membuat mereka stabil di kawasannya masing-masing. Inilah yang membentuk Sabuk Asteroid Utama di antara orbit Mars-Jupiter dan Kelompok Asteroid Trojan Jupiter yang berbagi orbit dengan planet raksasa tersebut. Namun di sisi lain, Jupiter juga kerap iseng mengganggu orbit-orbit komet dan asteroid. Astronomi telah lama mengenal kelompok komet keluarga Jupiter, yakni komet-komet periodik dengan periode pendek (kurang dari 20 tahun). Ciri khasnya adalah senantiasa berada di bawah telapak kaki penjajahan gravitasi Jupiter sepanjang hayatnya. Terhadap komet-komet ini, Jupiter akan mengubah orbitnya secara perlahan-lahan hingga mereka mati akibat kehabisan substansi mudah menguap di parasnya, atau lenyap keluar dari tata surya kita atau bahkan lenyap dari tata surya akibat bertumbukan dengan Jupiter maupun planet lain. Hal yang sama juga berlaku untuk asteroid yang diganggu Jupiter, minus kehilangan substansi mudah menguapnya (yang tak dimiliki asteroid).

Peristiwa tumbukan yang paling terkenal sekaligus melegenda di masa astronomi modern adalah tumbukan komet Shoemaker-Levy 9 (D/1993 F2) dengan Jupiter. Peristiwa tersebut berlangsung pada 16 hingga 22 Juli 1994 TU. Komet ini ditemukan pada 23 Maret 1993 TU malam oleh pasangan suami-istri Eugene Shoemaker dan Carolyn Shoemaker serta koleganya David Levy di Observatorium Gunung Palomar, sehingga mendapatkan namanya sebagai komet Shoemaker-Levy 9. Sedari awal komet ini telah memperlihatkan pemandangan, berbentuk untaian mirip mutiara.

Gambar 3. Jupiter dan keping-keping inti komet Shoemaker-Levy 9, dua bulan sebelum tumbukan terjadi berdasarkan bidikan teleskop antariksa Hubble. Jupiter diabadikan pada 18 Mei 1994 TU sementara komet Shoemaker-Levy 9 sehari sebelumnya. Hasil kedua bidikan yang berbeda lantas digabung menjadi satu untuk keperluan ilustrasi. Sumber; NASA, 1994.

Gambar 3. Jupiter dan keping-keping inti komet Shoemaker-Levy 9, dua bulan sebelum tumbukan terjadi berdasarkan bidikan teleskop antariksa Hubble. Jupiter diabadikan pada 18 Mei 1994 TU sementara komet Shoemaker-Levy 9 sehari sebelumnya. Hasil kedua bidikan yang berbeda lantas digabung menjadi satu untuk keperluan ilustrasi. Sumber; NASA, 1994.

Observasi lebih lanjut dan analisisnya menghasilkan kesimpulan mengejutkan. Komet Shoemaker-Levy 9 menampakkan bentuk mirip mutiaranya karena inti kometnya telah terpecah-belah menjadi sedikitnya 21 kepingan besar. Lebih mengejutkan lagi, komet Shoemaker-Levy 9 tidaklah mengedari Matahari layaknya komet-komet lainnya, melainkan mengelilingi Jupiter hingga berperan sebagai satelit alaminya. Ia beredar mengelilingi Jupiter dengan periode 2 tahun dalam orbit sangat lonjong. Titik apojove-nya, yakni titik terjauh dari pusat Jupiter, adalah 49 juta kilometer atau masih lebih jauh ketimbang satelit alamiah terjauh Jupiter yakni S/2000 J2 yang memiliki apojove 37 juta kilometer. Sebaliknya titik perijove-nya, yakni titik terdekat dari pusat Jupiter, hanya sebesar 45.000 kilometer saja atau jauh lebih kecil ketimbang jari-jari Jupiter (yakni 70.000 kilometer). Dengan orbit seperti ini kesimpulan mengejutkan berikutnya pun muncul: komet Shoemaker-Levy 9 akan menumbuk Jupiter kala hendak menjangkau titik perijove orbitnya.

Analisis memperlihatkan bahwa 21 kepingan inti komet Shoemaker-Levy 9, yang dimensinya bervariasi antara sekecil 45 meter hingga sebesar 1.270 meter, sebelumnya telah melintas di titik perijove-nya yang sejarak hanya 110.000 kilometer dari pusat Jupiter atau hanya 40.000 kilometer dari parasnya. Momen itu terjadi pada 7 Juli 1992 TU. Dengan jarak sedekat itu, gaya tidal Jupiter berdampak menghancurkan sehingga inti komet pun terpecah-belah ke dalam 21 keping besar. Analisis lebih lanjut juga memperlihatkan komet Shoemaker-Levy 9 mungkin telah mengedari Jupiter sejak 1970 TU. Yakni tatkala ia terperangkap gravitasi Jupiter akibat melintas terlalu dekat hingga dipaksa untuk berubah total menjadi mengedari Jupiter. Semula komet ini mengelilingi Matahari sebagai komet keluarga Jupiter. Sejak 1970 TU itu komet Shoemaker-Levy 9 telah menyelesaikan 9 putaran mengelilingi Jupiter dalam orbit yang ganjil, yakni sangat lonjong, berinklinasi sangat besar dan sangat takstabil. Sebelum terpecah-belah, inti komet Shoemaker-Levy 9 mungkin berdiameter 1,4 kilometer.

Gambar 4. Saat-saat salah satu keping inti komet Shoemaker-Levy 9 menumbuk Jupiter, menghasilkan bola api tumbukan yang sangat terang dalam spektrum cahaya inframerah (kiri). Titik terang di di sisi kanan cakram Jupiter adalah Io, salah satu satelit alamiahnya. Sumber; Max Planck Instutite for Astronomy, 1994.

Gambar 4. Saat-saat salah satu keping inti komet Shoemaker-Levy 9 menumbuk Jupiter, menghasilkan bola api tumbukan yang sangat terang dalam spektrum cahaya inframerah (kiri). Titik terang di di sisi kanan cakram Jupiter adalah Io, salah satu satelit alamiahnya. Sumber; Max Planck Instutite for Astronomy, 1994.

Tumbukan akhirnya terjadi pula sesuai dengan yang diprakirakan sebelumnya, yakni pada 16 hingga 22 Juli 1994 TU. Peristiwa ini menyedot perhatian yang teramat besar. Inilah untuk pertama kalinya umat manusia menyaksikan langsung kedahsyatan tubrukan kosmik kala benda langit mini (dalam hal ini komet) menumbuk sebuah planet dengan kedahsyatan yang tak pernah terbayangkan sebelumnya. Bumi mengalami kejadian serupa 65 juta tahun silam, yang melumat habis kehidupan kawanan dinosaurus hingga punah beserta 75 % kelimpahan makhluk hidup lainnya dalam momen yang dikenal sebagai Peristiwa Kapur-Tersier. Keping-keping komet Shoemaker-Levy 9 berjatuhan ke Jupiter dengan kecepatan 60 km/detik (216.000 km/jam). Total energi kinetik yang dilepaskannya mencapai 300 ribu megaton TNT, atau setara dengan kedahsyatan Letusan Toba Muda 74.000 tahun silam. Tumbukan menghasilkan bercak-bercak hitam mirip mata bengkak, terbesar selebar 12.000 kilometer atau seukuran Bumi kita! Bercak-bercak ini bertahan hingga berbulan-bulan kemudian. Sementara efek dari tumbukan itu sendiri bahkan masih bisa diamati dari Bumi hingga 15 tahun kemudian dalam bentuk melimpahnya kadar air di atmosfer belahan Jupiter bagian selatan.

Gambar 5. Jejak tumbukan komet Shoemaker-Levy 9 di Jupiter. Kiri: bercak-bercak hitam jejak tumbukan sejumlah kepingan inti komet (dilabeli dengan huruf-huruf tertentu) di hemisfer selatan Jupiter. Diabadikan teleskop antariksa Hubble dalam spektrum sinar ultraungu (panjang gelombang 2.550 Angstrom) pada 21 Juli 1994 TU. Kanan: distribusi kerapatan molekul air (per sentimeter persegi) di Jupiter pada 2009 TU, diabadikan dengan teleskop antariksa Herschel. Nampak konsentrasi molekul air di hemisfer selatan Jupiter, jejak yang masih tersisa dari peristiwa tumbukan dahsyat 15 tahun sebelumnya. Sumber: NASA, 1994 & ESA, 2009.

Gambar 5. Jejak tumbukan komet Shoemaker-Levy 9 di Jupiter. Kiri: bercak-bercak hitam jejak tumbukan sejumlah kepingan inti komet (dilabeli dengan huruf-huruf tertentu) di hemisfer selatan Jupiter. Diabadikan teleskop antariksa Hubble dalam spektrum sinar ultraungu (panjang gelombang 2.550 Angstrom) pada 21 Juli 1994 TU. Kanan: distribusi kerapatan molekul air (per sentimeter persegi) di Jupiter pada 2009 TU, diabadikan dengan teleskop antariksa Herschel. Nampak konsentrasi molekul air di hemisfer selatan Jupiter, jejak yang masih tersisa dari peristiwa tumbukan dahsyat 15 tahun sebelumnya. Sumber: NASA, 1994 & ESA, 2009.

Asteroid

Selain tumbukan komet Shoemaker-Levy 9 pada 1994 TU, Jupiter sesungguhnya telah teramati mengalami peristiwa tumbukan dengan benda langit mini hingga sedikitnya enam kali (terhitung sebelum 2016 TU). Peristiwa tumbukan pertama terjadi pada 5 Maret 1981 TU. Peristiwa itu sempat diindra wantariksa (wahana antariksa) Voyager 2 pasca melintas dekat Jupiter dalam perjalanannya mengarungi tata surya kita. Voyager 2 merekam kelipan redup, yang kemudian diidentifikasi sebagai meteor di Jupiter. Analisis memperlihatkan meteor tersebut semula adalah meteoroid yang mungkin berasal dari kepingan asteroid ataupun komet mati. Meteoroid ini kecil saja, diameternya hanya 44 sentimeter (apabila dari komet mati) dengan massa hanya 11 kilogram. Saat memasuki atmosfer Jupiter, ia melepaskan energi kinetik 5.000 kilogram TNT atau setara bom konvensional di Bumi.

Gambar 6. Dinamisnya bercak hitam jejak Tumbukan Wesley dalam 10 hari pertama, diabadikan teleskop IRTF NASA di Hawaii (Amerika Serikat) dan teleskop Carlos Sanchez di Canary (Spanyol) secara terpisah pada spektrum sinar inframerah dekat. Nampak perubahan bentuk bercak dari hari ke hari yang disebabkan oleh sirkulasi dalam atmosfer Jupiter. Sumber: Sanchez-Lavega dkk, 2011.

Gambar 6. Dinamisnya bercak hitam jejak Tumbukan Wesley dalam 10 hari pertama, diabadikan teleskop IRTF NASA di Hawaii (Amerika Serikat) dan teleskop Carlos Sanchez di Canary (Spanyol) secara terpisah pada spektrum sinar inframerah dekat. Nampak perubahan bentuk bercak dari hari ke hari yang disebabkan oleh sirkulasi dalam atmosfer Jupiter. Sumber: Sanchez-Lavega dkk, 2011.

Peristiwa kedua adalah tumbukan komet Shoemaker-Levy 9. Sementara peristiwa ketiga adalah kejadian 19 Juli 2009 TU, yang tak kalah menyita perhatian. Ia dikenal sebagai Tumbukan Wesley karena pertama kali dilaporkan Anthony Wesley, pemrogram komputer yang juga astronom amatir dari Murrumbateman (Australia). Selagi mengamati Jupiter dengan teleskop refraktor (pembias) berlensa obyektif 38 sentimeter yang terhubung kamera, Wesley menyadari hadirnya bercak hitam di hemisfer selatan Jupiter pada pukul 20:30 WIB. Observasi lebih lanjut melalui Teleskop Keck dan IRTF (infra red telescope facility) NASA, keduanya bertempat di puncak Gunung Manua Kea di Kepulauan Hawaii (Amerika Serikat), memastikan eksistensi bercak hitam yang dilaporkan Wesley. Bercak tersebut mengandung tanda-tanda yang serupa dengan bercak-bercak produk tumbukan komet Shoemaker-Levy 9 tepat 15 tahun sebelumnya. Sehingga jelas berasal dari peristiwa tumbukan.

Observasi lebih lanjut dan analisisnya memperlihatkan Tumbukan Wesley disebabkan oleh sekeping asteroid, terlihat dari jejak kaya silikat, silika dan hidrokarbon yang tertinggal dalam bercak serta minimnya karbon monoksida. Asteroid tersebut berukuran 500 meter dengan massa 65 juta ton. Ia jatuh menumbuk sisi jauh Jupiter, yakni hemisfer Jupiter yang sedang mengalami malam hari. Kejadian itu berlangsung dalam rentang waktu antara pukul 16:00 hingga 18:00 WIB. Wesley menjadi sosok pertama yang beruntung menyaksikan jejak tumbukannya. Tumbukan melepaskan energi luar biasa besar, yakni 28.000 megaton TNT atau hampir menyamai energi Letusan Tambora 1815. Tumbukan menciptakan bercak hitam seluas 190 juta kilometer persegi, atau seukuran Samudera Pasifik di Bumi. Area tersebut terpanaskan hingga 3° sampai 4° Celcius di atas suhu normalnya. Tumbukan Wesley sekaligus menjungkirbalikkan anggapan semula yang telah berakar kuat, dimana peluang guna mendeteksi peristiwa tumbukan di Jupiter berbasis teleskop kecil hingga medium (yang banyak digunakan kalangan astronom amatir) dianggap mustahil.

Wesley jugalah yang pertama kali mendeteksi adanya peristiwa tumbukan keempat. Yakni kala ia merekam kelipan cahaya singkat di dekat pinggir barat cakram Jupiter pada 4 Juni 2010 TU pukul 03:31 WIB. Wesley menggunakan radas (instrumen) yang sama persis dengan saat ia mendeteksi peristiwa tumbukan setahun sebelumnya. Namun berbeda dengan peristiwa Tumbukan Wesley, kali ini kelipan cahaya singkat itu tak diikuti munculnya fenomena bercak hitam atau sejenisnya. Mujurnya tak hanya Wesley yang merekam peristiwa ini. Seorang Christopher Go, astronom amatir dari Cebu (Filipina), pun mengamati Jupiter pada saat yang sama. Go bersenjatakan teleskop 28 sentimeter yang dilengkapi kamera. Rekamannya juga memperlihatkan kelipan cahaya singkat, pada waktu yang persis sama dengan hasil rekaman Wesley.

Gambar 7. Kelipan cahaya dari tumbukan 4 Juni 2010 di Jupiter dalam citra yang diekstrak dari rekaman observasi Anthony Wesley (Australia) dan Christopher Go (Filipina) pada saat yang sama. Kedua citra telah menjalani pemrosesan citra untuk meningkatkan kualitasnya. Sumber: Hueso dkk, 2013.

Gambar 7. Kelipan cahaya dari tumbukan 4 Juni 2010 di Jupiter dalam citra yang diekstrak dari rekaman observasi Anthony Wesley (Australia) dan Christopher Go (Filipina) pada saat yang sama. Kedua citra telah menjalani pemrosesan citra untuk meningkatkan kualitasnya. Sumber: Hueso dkk, 2013.

Berbekal dua rekaman video yang berbeda ini, maka kejadian tumbukan di Jupiter dapat dipastikan. Kelipan cahaya singkat tersebut adalah meteor-terang (fireball) di Jupiter. Semula ia merupakan meteoroid yang berasal dari kepingan asteroid ataupun komet mati. Diameter meteoroidnya adalah 18,2 meter (apabila dari komet mati), atau setara dengan meteoroid penyebab Peristiwa Chelyabinsk 2013. Dengan massa 790 ton, meteoroid ini melepaskan energi 340 kiloton TNT saat memasuki atmosfer Jupiter sebagai meteor-terang. Sukses Wesley dan Go memperlihatkan bahwa kini manusia memiliki peluang untuk mendeteksi tumbukan benda langit di Jupiter meski meteoroidnya relatif kecil.

Peristiwa tumbukan kelima juga terjadi pada 2010 TU, tepatnya pada 21 Agustus 2010 TU pukul 01:21 WIB. Kali ini giliran para astronom amatir Jepang yang tampil ke panggung. Awalnya Masayuki Takichawa dari Kumamoto yang melaporkan terdeteksinya kelipan cahaya singkat, pada posisi hampir di tengah cakram Jupiter, saat merekam planet itu dengan bersenjatakan teleskop refraktor berlensa obyektifnya 15 sentimeter dan terhubung kamera. Berjam-jam kemudian, konfirmasi datang dari dua astronom amatir berbeda, yakni dari Kazuo Aoki dari Tokyo dan Masayuki Ichimaru dari Toyama. Aoki dan Ichimaru masing-masing menggunakan teleskop refraktor berlensa obyektif berdiameter 23,5 sentimeter dan 12,5 sentimeter (!). Konfirmasi keempat datang dari Takanori Wakamatsu dari Arita. Dengan rekaman yang melimpah, kini dipahami bahwa peristiwa tersebut disebabkan oleh tumbukan meteoroid yang berasal dari kepingan asteroid ataupun komet mati. Diameternya sebesar 16,7 meter (apabila dari komet mati) dengan massa 608 ton. Saat masuk ke atmosfer Jupiter sebagai meteor-terang, ia melepaskan energi hingga 260 kiloton TNT atau 13 kali lebih dahsyat ketimbang letusan bom nuklir Hiroshima.

Gambar 8. Kelipan cahaya dari tumbukan 21 Agustus 2010 di Jupiter dalam citra yang diekstrak dari rekaman observasi Masayuki Takichawa, Kazuo Aoki dan Masayuki Ichimaru (ketiganya dari Jepang). Ketiga citra telah menjalani pemrosesan citra untuk meningkatkan kualitasnya. Benda langit kecil di sisi kanan bawah citra Takichawa dan Aoki adalah Ganymede, satelit alamiah terbesar Jupiter. Sumber: Hueso dkk, 2013.

Gambar 8. Kelipan cahaya dari tumbukan 21 Agustus 2010 di Jupiter dalam citra yang diekstrak dari rekaman observasi Masayuki Takichawa, Kazuo Aoki dan Masayuki Ichimaru (ketiganya dari Jepang). Ketiga citra telah menjalani pemrosesan citra untuk meningkatkan kualitasnya. Benda langit kecil di sisi kanan bawah citra Takichawa dan Aoki adalah Ganymede, satelit alamiah terbesar Jupiter. Sumber: Hueso dkk, 2013.

Dan peristiwa yang terakhir, yakni peristiwa tumbukan keenam, terjadi pada 2012 TU. Tepatnya pada 10 September 2012 pukul 18:35 WIB. Kali ini astronom-astronom amatir Amerika Serikat yang kebagian peranan. Dan berbeda dengan lima peristiwa sebelumnya, peristiwa keenam ini menjadi momen teramatinya tumbukan di Jupiter secara langsung (lewat mata) tanpa rekaman video. Adalah Dan Peterson dari kota kecil Racine (negara bagian Wisconsin) yang berkesempatan menyaksikannya melalui teleskop reflektor becermin obyektif 25 sentimeter. Kelipan cahaya singkat itu berdurasi 2 detik dan terjadi di tepi timur cakram Jupiter. Kelipan tersebut memiliki magnitudo semu sekitar +6, hampir setara magnitudo semu Europa (salah satu satelit alamiah Jupiter) yang ada didekatnya. Berjam-jam kemudian, rekaman videonya diunggah seorang George Hall dari kota Dallas (negara bagian Texas). Dengan rekaman ini maka kejadian tersebut dapat dianalisis lebih lanjut. Peristiwa tumbukan keenam tersebut disebabkan oleh meteoroid berdiameter 19,3 meter (apabila dari komet mati) dengan massa 940 ton yang masuk ke atmosfer Jupiter. Ia melepaskan energi hingga 405 kiloton TNT atau 20 kali lebih dahsyat ketimbang letusan bom nuklir Hiroshima.

Gambar 9. Kelipan cahaya dari tumbukan 10 September 2012 di Jupiter dalam citra yang diekstrak dari rekaman observasi George Hall (Amerika Serikat). Citra ini telah menjalani pemrosesan untuk meningkatkan kualitasnya. Sumber: Hueso dkk, 2013.

Gambar 9. Kelipan cahaya dari tumbukan 10 September 2012 di Jupiter dalam citra yang diekstrak dari rekaman observasi George Hall (Amerika Serikat). Citra ini telah menjalani pemrosesan untuk meningkatkan kualitasnya. Sumber: Hueso dkk, 2013.

Kekerapan

Rekaman hasil observasi Kernbauer dan McKeon memang belum masuk ke meja analisis. Tetapi karena mengandung ciri-ciri yang mirip dengan sedikitnya tiga peristiwa tumbukan terakhir di Jupiter, maka diduga kuat apa yang terekam dalam observasi Kernbauer dan McKeon adalah sebuah peristiwa tumbukan. Jika benar demikian, maka inilah peristiwa tumbukan ketujuh yang pernah teramati umat manusia di Jupiter.

Bagaimana nasib meteoroid, baik yang berasal dari komet maupun asteroid, kala menumbuk Jupiter? Meski dimensinya jauh lebih besar ketimbang Bumi dan demikian halnya massanya, Jupiter bukanlah planet seperti Bumi. Ia tidak memiliki paras (permukaan) keras layaknya Bumi. Struktur Jupiter berlapis-lapis, terbentuk oleh gas yang sifatnya bergantung pada tekanannya. Apa yang selama ini disebut paras Jupiter sejatinya adalah titik-titik yang memiliki tekanan gas 1 bar (setara tekanan atmosfer di paras Bumi). Dari paras ini hingga ke kedalaman tertentu Jupiter masih tetap merupakan lapisan gas. Tekanan gas dalam lapisan gas ini kian membesar sering bertambahnya kedalaman. Saat tekanannya cukup besar, di bawah lapisan gas ini mulailah eksis lapisan Hidrogen cair. Lapisan ini terbentuk tatkala besarnya tekanan gas menyebabkan molekul-molekul gas dipaksa saling mendekat sangat rapat. Di bawah lapisan Hidrogen cair ini terdapat lapisan Hidrogen metalik cair. Pada lapisan ini tekanan gasnya telah demikian besar, yakni minimal 250.000 atmosfer. Tekanan sebesar itu membuat Hidrogen cair mulai menampakkan sifat-sifat ikatan logam, karena inti-inti atom Hidrogennya telah kehilangan ikatan terhadap elektron-elektronnya. Lapisan ini bersifat penghantar listrik. Barulah di bawah lapisan ini, tepatnya di pusat Jupiter, kita akan bersua dengan satu-satunya bagian Jupiter yang padat. Yakni inti Jupiter.

Gambar 10. Bagaimana nasib sebuah meteoroid kecil yang menerobos masuk ke dalam atmosfer Jupiter dalam simulasi Hueso dkk (2013). 0,1 detik setelah memasuki atmosfer, meteoroid berubah menjadi meteor-terang dengan bentuk yang masih utuh di elevasi sekitar 204 kilometer dpj sembari mulai menghamburkan sebagian massanya dan hempasan gelombang kejut ke atmosfer. 0,5 detik setelah memasuki atmosfer, meteor-terang mulai memipih di elevasi sekitar 175 kilometer dpj. Kuantitas hamburan massa dan gelombang kejutnya kian meningkat. 0,75 detik setelah memasuki atmosfer, meteor-terang telah terfragmentasi demikian brutal di elevasi sekitar 160 kilometer dpj. 1,25 detik setelah memasuki atmosfer, meteor-terang telah teruapkan tak bersisa di elevasi sekitar 130 kilometer dpj. Hanya gelombang kejutnya yang masih menjalar. 1,6 detik setelah memasuki atmosfer, baik meteor-terang maupun gelombang kejutnya telah benar-benar menghilang di dalam atmosfer Jupiter. Sumber: Hueso dkk, 2013.

Gambar 10. Bagaimana nasib sebuah meteoroid kecil yang menerobos masuk ke dalam atmosfer Jupiter dalam simulasi Hueso dkk (2013). 0,1 detik setelah memasuki atmosfer, meteoroid berubah menjadi meteor-terang dengan bentuk yang masih utuh di elevasi sekitar 204 kilometer dpj sembari mulai menghamburkan sebagian massanya dan hempasan gelombang kejut ke atmosfer. 0,5 detik setelah memasuki atmosfer, meteor-terang mulai memipih di elevasi sekitar 175 kilometer dpj. Kuantitas hamburan massa dan gelombang kejutnya kian meningkat. 0,75 detik setelah memasuki atmosfer, meteor-terang telah terfragmentasi demikian brutal di elevasi sekitar 160 kilometer dpj. 1,25 detik setelah memasuki atmosfer, meteor-terang telah teruapkan tak bersisa di elevasi sekitar 130 kilometer dpj. Hanya gelombang kejutnya yang masih menjalar. 1,6 detik setelah memasuki atmosfer, baik meteor-terang maupun gelombang kejutnya telah benar-benar menghilang di dalam atmosfer Jupiter. Sumber: Hueso dkk, 2013.

Dengan dominasi gas di parasnya, bagaimana nasib sebuah meteoroid yang jatuh menumbuk Jupiter?

Pada dasarnya mirip dengan apa yang terjadi di Bumi. Saat sebuah meteoroid kecil, yakni yang diameternya kurang dari 20 meter, menerobos masuk atmosfer Jupiter maka simulasi Hueso dkk (2013) memperlihatkan ia akan mulai terpecah-belah (terfragmentasi) sejak elevasi sekitar 160 kilometer dpj (dari paras Jupiter). Fragmentasi itu kian brutal hingga mencapai puncaknya pada elevasi sekitar 120 kilometer dpj. Setiap pecahan lantas akan teruapkan oleh tekanan ram yang terbentuk. Pecahan terakhir akan sepenuhnya menghilang dalam rentang elevasi antara 100 hingga 80 kilometer dpj. Seluruh material meteoroid kecil lantas tercampur-baur dengan gas-gas dalam Jupiter. Pada meteoroid lebih besar atau bahkan raksasa, misalnya seperti dalam tumbukan komet Shoemaker-Levy 9, meteoroid menembus jauh lebih dalam lagi. Dan bahkan bisa mencapai paras Jupiter ataupun menembus lebih dalam lagi ke dalam lapisan gas. Namun tiadanya permukaan padat membuat hantaman meteroid raksasa pun tak meninggalkan jejak kawah. Hanya material meteoroidnya yang terdispersi ke dalam atmosfer atau lapisan gas untuk kemudian tersebar seiring dinamika atmosfer Jupiter.

Seberapa sering Jupiter menghadapi tumbukan meteoroid kecil? Menurut simulasi Hueso dkk, jika ukuran meteoroidnya ada di antara 5 hingga 20 meter dan bila menggunakan radas observasi astronomi amatir seperti saat ini, maka kekerapan tumbukan di Jupiter yang berpotensi untuk diamati adalah antara 12 hingga 60 kali per tahun. Sebanyak inilah jumlah kejadian tumbukan di Jupiter yang bisa disaksikan manusia, tentunya dalam kondisi ideal. Yakni kala langit benar-benar cerah dan gangguan polusi cahaya minimal.

Referensi :

Beatty. 2016. Another Impact on Jupiter? Sky & Telescope 29 March 2016, Observing News & Celestial Events.

Hueso dkk. 2013. Impact Flux on Jupiter, from Superbolides to Large Scale Collisions. Astronomy & Astrophysics vol. 560, no. A55 (2013), 14 pp.

Crawford. 1997. Comet Shoemaker-Levy 9 Fragment Size and Mass Estimates from Light Flux Observations. 28th Lunar and Planetary Science Conference, conference paper, p.267.

Cavalie dkk. 2013. Spatial Distribution of Water in the Stratosphere of Jupiter from Herschel HIFI and PACS Observations. Astronomy & Astrophysics vol. 553, no. A21 (2013), 16 pp.

Sanchez-Lavega dkk. 2011. Longterm Evolution of the Aerosol Debris Cloud Produced by the 2009 Impact of Jupiter. Icarus, vol. 214 no. 2 (August 2011), p 462-476.

Chelyabinsk Mars, Kala Asteroid 100 Ton Jatuh di Planet Merah

Jika bentuknya dianggap sebagai bola sempurna, bongkahan batu padat yang semula melayang-layang di antariksa dan kita kenal sebagai asteroid itu memiliki dimensi sekitar 400 cm. Dengan demikian ia sebanding dengan ukuran sebuah truk sedang yang kita kendarai sehari-hari di Bumi. Jika massa jenisnya 3 gram dalam setiap sentimeter kubiknya, maka massa asteroid itu adalah 100 ton. Semula bongkahan batu ini beredar mengelilingi Matahari sebagaimana halnya anggota tata surya kita lainnya. Namun sebagai asteroid, orbitnya cukup lonjong dan miring (terhadap ekliptika) dibanding planet-planet, sehingga relatif takstabil. Ia mudah diganggu oleh gravitasi planet-planet yang berada di dekat lintasannya. Sehingga perlahan namun pasti orbitnya mulai berubah sehingga ia menempuh lintasan yang berbeda dibanding sebelumnya.

Pada suatu masa, perubahan orbit itu memaksanya menempuh lintasan yang langsung berpotongan dengan orbit planet Mars. Dan pada saat yang sama baik si asteroid maupun sang planet itu sedang berada di titik potong orbit tersebut. Tanpa bisa ditolak lagi, bongkahan batu jumbo untuk ukuran kita ini pun melesat ke arah planet tetangga dekat Bumi itu dengan kecepatan lumayan tinggi, sekitar 7 km/detik alias 25.200 km/jam. Dengan begitu si asteroid yang kemudian menjadi meteoroid ini melesat secepat lebih dari 20 kali kecepatan suara. Lapisan-lapisan udara Mars yang tipis tak sanggup menahan meteoroid ini meskipun sudah berusaha habis-habisan menggerus dan menguapkannya.

Gambar 1. Kawah bergaris tengah 48,5 meter di Mars yang terbentuk akibat hantaman meteoroid antara 27 hingga 28 Maret 2012, diabadikan oleh instrumen HiRISE wahana MRO. Panduan arah, atas = utara, kanan = timur. Di sebelah selatan kawah ini nampak kawah yang lebih kecil namun terbentuk pada saat yang sama. Terlihat pula adanya pencaran material produk tumbukan ke arah utara-timur laut. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 1. Kawah bergaris tengah 48,5 meter di Mars yang terbentuk akibat hantaman meteoroid antara 27 hingga 28 Maret 2012, diabadikan oleh instrumen HiRISE wahana MRO. Panduan arah, atas = utara, kanan = timur. Di sebelah selatan kawah ini nampak kawah yang lebih kecil namun terbentuk pada saat yang sama. Terlihat pula adanya pencaran material produk tumbukan ke arah utara-timur laut. Sumber: NASA, 2014.

Hingga akhirnya meteoroid (yang kini telah menjadi meteor) pun terpecah-belah dan sangat terhambat kala masih di ketinggian udara Mars. Maka sebagian energi kinetiknya pun terlepas dalam tempo singkat, mengesankan sebagai ledakan di udara (airburst). Ini mirip yang terjadi di atas kawasan Chelyabinsk (Rusia) pada 15 Februari 2013 silam. Bedanya, energi ledakan di udara Mars ini lebih kecil. Begitupun masih tersisa beragam bongkahan, yang terbesar seukuran sekitar 150 cm. Dengan kecepatan tinggi bongkahan terbesar ini pun akhirnya jatuh mencium tanah berpasir di planet merah dengan kerasnya. Sebuah cekungan (kawah) berdiameter 48,5 meter segera terbentuk, diiringi dengan pelepasan energi lebih dari 140 GigaJoule atau setara kekuatan ledakan sebuah bom jumbo dengan kandungan bahan peledak tingkat tinggi trinitrotolena (TNT) sebesar lebih dari 30 ton. Sementara bongkahan terbesar melubangi tanah Mars, kekuatan ledakan di udara Mars menghempaskan gelombang kejut (shockwave) yang menghantam dan mengubah permukaan tanah Mars hingga radius 8 kilometer dari ground zero (proyeksi titik ledakan di daratan Mars).

Gambar 2. Lokasi kawah bergaris tengah 48,5 meter dalam peta global Mars, dilabeli dengan 27-Mar-12. Panduan arah, atas = utara, kanan = timur. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan citra Mars dari NASA, 2006.

Gambar 2. Lokasi kawah bergaris tengah 48,5 meter dalam peta global Mars, dilabeli dengan 27-Mar-12. Panduan arah, atas = utara, kanan = timur. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan citra Mars dari NASA, 2006.

Skenario film terbaru? Bukan. Ini kisah nyata. Asteroid tersebut memang benar-benar menjatuhi Mars pada 2 tahun silam, tepatnya antara tanggal 26 dan 27 Maret 2012. Ia jatuh di sisi selatan-barat daya dari kaki Gunung Olympus, gunung berapi raksasa yang puncaknya menjulang setinggi 24 kilometer dari garis dasar hingga menjadikannya gunung terjangkung di seantero tata surya. Namun peristiwa itu baru kita ketahui pada bulan Maret 2013 lalu melalui mata tajam instrumen MRO (Mars Reconaissance Orbiter), wahana penyelidik Mars milik NASA (AS) yang mulai bertugas semenjak Maret 2006 di planet merah itu.

Jejak ledakan di udara dan tumbukan asteroid tersebut pertama kali terlihat lewat citra instrumen MARCI (Mars Color Imager). MARCI merupakan instrumen yang dirancang guna mengidentifikasi cuaca Mars dan perubahannya dari hari ke hari. Ini adalah informasi yang krusial bagi operasi robot-robot penjelajah Mars yang masih aktif seperti Opportunity (Mars Exploration Rover-B) dan Curiosity (Mars Science Laboratory). Saat menganalisis citra MARCI, astronom Bruce Cantor yang juga salah satu pakar cuaca Mars menemukan bintik hitam dengan beberapa alur pencar yang berlokasi di dekat garis khatulistiwa Mars, di sisi selatan kawasan Nix Olympica yang menjadi tempat bersemayamnya gunung berapi raksasa Olympus. Bintik itu memiliki ciri-ciri yang sama dengan sejumlah titik di permukaan Mars yang baru-baru ini kejatuhan asteroid sehingga terbentuk kawah.

Gambar 3. Perbandingan citra MARCI wahana MRO per 27 dan 28 Maret 2012 yang mengungkap terbentuknya kawah 48,5 meter di sisi selatan Gunung Olympus disertai dengan kejadian ledakan di udara mirip peristiwa Chelyabinsk (Rusia) 15 Februari 2013 silam. Panduan arah, atas = utara, kanan = timur. Nampak bintik hitam dengan 3 alur pencaran tanah yang merentang hingga radius 8 km dari pusat bintik. Di pusat bintik inilah terdapat kawah 48,5 meter. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 3. Perbandingan citra MARCI wahana MRO per 27 dan 28 Maret 2012 yang mengungkap terbentuknya kawah 48,5 meter di sisi selatan Gunung Olympus disertai dengan kejadian ledakan di udara mirip peristiwa Chelyabinsk (Rusia) 15 Februari 2013 silam. Panduan arah, atas = utara, kanan = timur. Nampak bintik hitam dengan 3 alur pencaran tanah yang merentang hingga radius 8 km dari pusat bintik. Di pusat bintik inilah terdapat kawah 48,5 meter. Sumber: NASA, 2014.

Analisis terhadap arsip citra MARCI menunjukkan bintik itu telah ada lebih dari setahun terakhir, namun belum terbentuk pada 5 tahun lalu. Dengan menggunakan 40 citra yang berbeda, Bruce Cantor akhirnya berhasil melokalisir waktu terbentuknya bintik hitam itu, yakni antara tanggal 27 hingga 18 Maret 2012. Perbandingan dengan menggunakan citra-citra Mars yang juga diproduksi wahana MRO namun menggunakan instrumen lain, yakni CTX (Camera Context), pun menghasilkan kesimpulan serupa. Berbekal data ini maka mata tertajam wahana MRO, yakni instrumen HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) pun diarahkan untuk mengabadikannya. Dan terkuaklah fakta: di pusat bintik hitam itu terdapat dua kawah baru yang tak pernah ada sebelum 27 Maret 2012. Kawah yang terbesar berdiameter 48,5 meter. Ini sekaligus menjadi kawah kontemporer terbesar yang pernah dijumpai di Mars.

Bumi

Gambar 4. Perbandingan citra CTX antara sebelum dan sesudah 28 Maret 2012. Panduan arah, atas = utara, kanan = timur. Nampak kawah 48,5 meter (dalam kotak putih) dengan kawah lain yang lebih kecil tepat di sisi selatannya. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 4. Perbandingan citra CTX antara sebelum dan sesudah 28 Maret 2012. Panduan arah, atas = utara, kanan = timur. Nampak kawah 48,5 meter (dalam kotak putih) dengan kawah lain yang lebih kecil tepat di sisi selatannya. Sumber: NASA, 2014.

Meski tak pernah benar-benar menyaksikan secara langsung detik-detik jatuhnya meteoroid di Mars, karena memang tak dirancang untuk itu, namun wahana MRO telah menguak banyak jejak yang ditinggalkan peristiwa tersebut pada era kontemporer, lebih tepatnya semenjak 2006 hingga sekarang. Sepanjang masa itu MRO telah menemukan setidaknya 400 kawah tumbukan terbaru, atau rata-rata ditemukan 11 kawah baru dalam setiap 2 bulan operasi MRO.

Penemuan kawah-kawah Mars memiliki banyak manfaat. Salah satunya guna menguak rahasia di balik tanah Mars, misalnya ketebalan es abadi (permafrost). Juga untuk mengetahui seberapa sering Mars kejatuhan meteoroid. Informasi tersebut penting artinya saat kita berencana untuk mendarat sekaligus membangun koloni manusia di sana. Dengan atmosfer yang lebih tipis, meteoroid di Mars tidak mengalami hambatan sebesar meteoroid di Bumi sehingga potensi sampai di permukaan Mars jauh lebih besar. Maka potensi bahayanya terhadap manusia pun lebih tinggi ketimbang di Bumi.

Bagaimana jika asteroid seperti itu jatuh ke Bumi? Mari kita simulasikan. Kecepatan rata-rata tumbukan asteroid ke Bumi adalah lebih tinggi, yakni 20 km/detik (relatif terhadap Bumi) atau lebih dari 73.000 km/jam. Namun dengan lapisan udara lebih tebal dan lebih pekat, maka kala sebuah meteoroid dengan massa 100 ton mencoba menembus atmosfer Bumi kita, ia akan terpanaskan lebih hebat hingga tergerus dan teruapkan sedikit demi sedikit. Tekanan yang diberikan atmosfer pun kian besar seiring kian jauhnya meteoroid memasuki atmosfer. Di ketinggian 57 km dpl (dari paras air laut rata-rata), tekanan yang sangat besar mulai memecah-belah meter menjadi bongkahan dan kepingan beraneka ragam ukuran. Dan pada ketinggian sekitar 40 km dpl, terjadi ledakan di udara (airburst) yang melepaskan hampir seluruh energi kinetiknya yang sebesar 5 kiloton TNT alias setara seperempat kekuatan bom nuklir yang diledakkan di atas kota Hiroshima pada akhir Perang Dunia 2.

Pasca ledakan di udara itu, massa meteor yang masih tersisa pada umumnya tinggal 1 % dari massa awal, atau setara 1 ton. Namun itu tidak berupa bongkahan utuh, melainkan terdistribusi dalam ribuan hingga puluhan ribu keping dengan perilaku yang sepenuhnya dikendalikan oleh gravitasi Bumi. Sehingga kala mereka berjatuhan mengguyur permukaan Bumi di titik targetnya, potensi kerusakan yang ditimbulkannya telah jauh lebih kecil.

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.

Webster & Brown. 2014. NASA Mars Weathercam Helps Find Big New Crater. NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California.

Melosh & Beyer. 2002. Crater Calculator. Lunar Planetary Laboratory, University of Arizona.

Meteor (Camelopardalids) Akan Menubruk Bulan

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

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

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

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

Bulan

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Referensi :

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

 

Kawah Meteor Baru (Lagi) di Bulan

Sebuah kawah meteor kembali terbentuk di permukaan Bulan. Dibanding kawah meteor sebelumnya yang lahir pada 17 Maret 2013, kawah terbaru ini dua kali lebih besar. Diameternya berkisar antara 46 hingga 56 meter, atau setara dengan separuh lapangan sepakbola. Energi yang dilepaskannya kala terbentuk mencapai 15.600 kilogram TNT (trinitrotoluena), atau lebih dahsyat ketimbang bom konvensional terkuat yang ada dalam gudang arsenal militer AS pada saat ini.

Gambar 1. Saat kilatan cahaya produk tumbukan meteoroid di permukaan Bulan pada 11 September 2013 pukul 20:07:28,7 UTC terekam melalui sepasang teleskop reflektor masing-masing dengan cermin berdiameter 36 cm (kiri) dan 28 cm (kanan). Sumber: Madiedo dkk, 2014.

Gambar 1. Saat kilatan cahaya produk tumbukan meteoroid di permukaan Bulan pada 11 September 2013 pukul 20:07:28,7 UTC terekam melalui sepasang teleskop reflektor masing-masing dengan cermin berdiameter 36 cm (kiri) dan 28 cm (kanan). Sumber: Madiedo dkk, 2014.

Sepasang teleskop pemantul (reflektor) di Observatorium Sevilla, Spanyol bagian selatan, sedang menjalankan tugas rutinnya memonitor Bulan sebagai bagian dari proyek MIDAS saat sebuah kilatan cahaya terang mengerjap dalam pandangannya. Semenjak 2009 Spanyol mulai mengarahkan pandangannya ke Bulan lebih serius di bawah tajuk MIDAS (Moon Impact Detection and Analysis System) sebagai analog dari program sejenis di daratan AS yang diselenggarakan oleh NASA Meteoroid Environment Office. Mengikuti namanya, MIDAS bertujuan untuk memantau dan mendeteksi kekerapan peristiwa tumbukan benda langit di Bulan. Hal tersebut diimbangi pengembangan sistem robotik untuk mendeteksinya yang melibatkan beberapa teleskop yang dilengkapi kamera beresolusi tinggi dan saling terhubung satu sama lain.

Selain untuk kepentingan ilmiah khususnya guna lebih memahami persebaran tumbukan benda langit di segenap penjuru permukaan Bulan dan mendeduksi asal-usulnya apakah dari remah-remah komet ataupun pecahan asteroid, program MIDAS juga memiliki kepentingan praktis, yakni sebagai dasar untuk mengurangi potensi hantaman benda langit pada setiap kegiatan eksplorasi manusia di permukaan Bulan hingga sekecil mungkin. Dengan tiadanya selimut udara signifikan yang melindungi permukaan Bulan, maka hantaman benda langit berukuran kecil sekalipun akan sangat merusak karena tak ada yang mampu menghambat kecepatannya.

Asal

Sepasang teleskop MIDAS di Sevilla mendeteksi kilatan cahaya pada wajah Bulan yang gelap di 11 September 2013 pukul 20:07:28,7 UTC (atau pada 12 September 2013 pukul 03:07:28,7 WIB). Saat itu Bulan baru berumur 6 hari pasca konjungsi dengan fase 40 %, sehingga masih berbentuk sabit dengan lebih dari separuh wajah cakram Bulan yang terlihat dari Bumi tak tersinari cahaya Matahari. Kilatan cahaya tersebut cukup terang (magnitudo +2,9) sehingga secara teoritis dapat dilihat manusia dengan mudah kala ia sedang mengarahkan pandangan ke Bulan meski tanpa dibantu teleskop sekalipun. Kilatan cahaya tersebut juga memiliki durasi cukup lama yakni hingga 8,3 detik. Dengan kedua teleskop yang terpisah merekamnya pada saat yang sama, dapat dipastikan bahwa kilatan cahaya tersebut memang mengerjap dari Bulan dan bukan karena fenomena di dalam atmosfer Bumi. Dan karena tidak ada bayangan yang timbul di permukaan Bulan bersamaan dengan kilatan cahaya ini, maka dapat dipastikan bahwa kilatan tersebut terjadi di permukaan Bulan.

Gambar 2. Bagaimana kilatan cahaya produk peristiwa 11 September 2013 di Bulan berkembang dari waktu ke waktu dalam dua detik pertama. Sumber: Madiedo dkk, 2014.

Gambar 2. Bagaimana kilatan cahaya produk peristiwa 11 September 2013 di Bulan berkembang dari waktu ke waktu dalam dua detik pertama. Sumber: Madiedo dkk, 2014.

Kilatan di permukaan Bulan selalu dihasilkan oleh tumbukan benda langit (meteoroid) ke permukaan satelit alamiah Bumi tersebut. Tumbukan meteoroid ke Bulan sudah berkali-kali teramati terutama dalam momen hujan meteor periodik (shower) seperti misalnya hujan meteor Leonid tahun 1999. Tapi tumbukan tersebut umumnya memproduksi kilatan cahaya redup (magnitudo +5) dengan durasi jauh lebih singkat (maksimum 0,2 detik). Sehingga apa yang terekam dari Sevilla ini merupakan peristiwa tumbukan meteoroid yang tak biasa. Kilatan tersebut muncul dari kawasan Mare Nubium bagian barat laut, tepatnya dari koordinat 17,2 LSB (lintang selatan Bulan) dan 20,5 BBB (bujur barat Bulan), yang secara geografis berada di sebelah timur kawah Lubiniezky H (diameter 4 km). Analisis lebih lanjut memperlihatkan kilatan tersebut terbentuk akibat tumbukan meteoroid yang melepaskan energi hingga 65 GigaJoule. Dari energi tersebut hanya 0,2 % saja yang berubah menjadi energi cahaya dalam segenap rentang panjang gelombang. Energi 65 GigaJoule setara dengan 15.600 kilogram TNT, sehingga tumbukan meteoroid ini lebih dahsyat ketimbang ledakan bom konvensional terkuat dalam militer AS hingga saat ini, yakni GBU 43/B MOAB (Massive Ordnance Air Blast) yang kekuatannya ‘hanya’ 11.000 kilogram TNT.

Gambar 3. Awan jamur (mushroom cloud) produk ujicoba peledakan bom GBU 43/B Massive Ordnance Air Blast, dilihat dari kejauhan. Bom ini berkekuatan 11.00 kilogram TNT. Bandingkan dengan peristiwa 11 September 2013 di Bulan yang melepaskan energi hingga 15.600 kilogram TNT. Sumber: US DoD, 2003.

Gambar 3. Awan jamur (mushroom cloud) produk ujicoba peledakan bom GBU 43/B Massive Ordnance Air Blast, dilihat dari kejauhan. Bom ini berkekuatan 11.00 kilogram TNT. Bandingkan dengan peristiwa 11 September 2013 di Bulan yang melepaskan energi hingga 15.600 kilogram TNT. Sumber: US DoD, 2003.

Sejauh ini hasil pemantauan program MIDAS itu belum mampu menentukan asal-usul meteoroid yang bertanggung jawab atas peristiwa 11 September 2013 di Bulan. Hanya bisa diduga bahwa meteoroid tersebut mungkin bagian dari hujan meteor yakni hujan meteor September Perseid, namun juga bisa berasal dari sumber sporadis. Bila merupakan bagian dari meteoroid September Perseid, maka meteoroidnya memiliki masa 46 kilogram, diameter 36 cm dan melesat pada kecepatan 53,2 km/detik (191.500 km/jam) dengan sudut jatuh 39 derajat saat menyentuh permukaan Bulan. Sebaliknya jika merupakan bagian dari meteoroid sporadis yang tak tergolong hujan meteor periodik tertentu, maka massanya 450 kilogram, diameter berkisar antara 61 hingga 142 cm dan melejit pada kecepatan 17 km/detik (61.200 km/jam) dengan sudut jatuh saat menyentuh permukaan Bulan adalah sebesar 45 derajat.

Perbedaan asal-usul akan berimbas pada perbedaan dimensi kawah yang terbentuk. Jika berasal dari meteoroid September Perseid, maka kawah yang terbentuk akan berdiameter 46 meter. Sedangkan bila berasal dari meteoroid sporadis, dimensi kawahnya akan bervariasi di antara 47 meter hingga 56 meter. Untuk memastikan asal-usulnya maka dibutuhkan observasi langsung terhadap kawah ini. Beruntung saat ini di orbit Bulan terdapat wahana LRO (Lunar Reconaissance Orbiter) milik NASA (AS) yang sanggup mencitra permukaan Bulan dengan resolusi sangat tinggi. LRO pula yang mengungkap detail kejadian serupa dalam setengah tahun sebelumnya (yakni peristiwa 17 Maret 2013) walaupun dimensi kawahnya lebih kecil. Kita masih menunggu kapan wahana LRO melintas di atas Mare Nubium khususnya di atas titik tumbukan yang diperkirakan.

Gambar 4. Citra satelit kawasan Mare Nubium dengan garis-garis lintang Bulan dan bujur Bulan serta nama-nama kawahnya. Loksi peristiwa 11 September 2013 ditunjukkan dengan tanda panah. Sumber peta: USGS, 2014.

Gambar 4. Citra satelit kawasan Mare Nubium dengan garis-garis lintang Bulan dan bujur Bulan serta nama-nama kawahnya. Loksi peristiwa 11 September 2013 ditunjukkan dengan tanda panah. Sumber peta: USGS, 2014.

Bumi

Bagaimana jika meteoroid serupa masuk ke dalam atmosfer Bumi ?

Berbeda dengan Bulan, saat meteoroid tersebut memasuki atmosfer Bumi, selimut udara tebal yang menyelubungi planet biru kita bekerja demikian rupa sehingga meteoroid tak sempat jatuh ke permukaan tanah sebagai meteorit. Perbedaan tempat memang membuat meteoroid tersebut bakal memasuki atmosfer Bumi dengan kecepatan lebih besar. Jika berupa meteoroid September Perseid, maka kecepatannya mencapai 66,5 km/detik (239.200 km/jam). Namun meteoroid ini hanya akan berubah menjadi meteor-terang (fireball) yang berpijar hingga mencapai magnitudo -9 atau hanya 3,4 % kecerlangan Bulan purnama. Meteor-terang ini akan habis menguap di ketinggian 80 km dpl (dari permukaan laut) setelah mulai terpecah-belah dan mencapai puncak kecerlangannya di ketinggian 90 km dpl. Energi kinetik yang dilepaskannya mencapai 100 GigaJoule atau setara 24.300 kilogram TNT. Sebaliknya jika berasal dari meteroroid sporadis, maka kecepatannya 22,9 km/detik (82.400 km/jam) dengan energi kinetik 120 GigaJoule atau setara 28.300 kilogram TNT. Bila berasal dari remah-remah komet (massa jenis 0,3 gram per centimeter kubik) maka meteor-terang yang dihasilkannya akan mulai terpecah-belah sekaligus mencapai puncak kecerlangan pada ketinggian 102 km dpl dengan magnitudo -7,7 atau 19 kali lebih terang dibanding Venus. Meteor-terang kemudian habis menguap di ketinggian 80 km dpl. Sedangkan jika berasal dari pecahan asteroid (massa jenis 3,7 gram per centimeter kubik) maka meteor-terangnya bakal menembus atmosfer lebih jauh dan akan mulai terpecah-belah sekaligus mencapai puncak kecerlangan pada ketinggian 60 km dpl dengan magnitudo -7,6 atau 16 kali lebih terang dibanding Venus. Meteor-terang kemudian habis menguap di ketinggian 55 km dpl.

Gambar 5. Citra satelit lokasi peristiwa 11 September 2013 di Bulan yang ditandai sebagai titik kuning. Bingkai merah menunjukkan implementasi nilai galat posisi lokasi peristiwa tersebut, yang sebesar 0,2 derajat baik dalam garis lintang Bulan maupun bujur Bulan. Panjang sisi bingkai merah setara dengan 12 km. Sementara garis-garis tegak hitam merupakan garis bujur Bulan, yakni garis 21 BBB (kiri) dan 20 BBB (kanan). Sumber peta: WMS Image Map, 2014.

Gambar 5. Citra satelit lokasi peristiwa 11 September 2013 di Bulan yang ditandai sebagai titik kuning. Bingkai merah menunjukkan implementasi nilai galat posisi lokasi peristiwa tersebut, yang sebesar 0,2 derajat baik dalam garis lintang Bulan maupun bujur Bulan. Panjang sisi bingkai merah setara dengan 12 km. Sementara garis-garis tegak hitam merupakan garis bujur Bulan, yakni garis 21 BBB (kiri) dan 20 BBB (kanan). Sumber peta: WMS Image Map, 2014.

Sehingga baik berasal dari remah-remah komet maupun pecahan asteroid, meteoroid seperti yang terlibat dalam peristiwa 11 September 2013 di Bulan takkan berhasil mencapai permukaan Bumi karena sudah keburu menguap habis dalam atmosfer. Pada titik ini kita memang harus bersyukur. Dengan selimut udara demikian tebal menyelubungi Bumi kita sebagai atmosfer, sebongkah batuan yang saat jatuh di Bulan mampu melubangi permukaannya dan menciptakan kawah yang tergolong besar bagi ukuran kita, yakni setara separuh lapangan sepakbola, ternyata di Bumi tak berkutik sama sekali dan hanya bisa menjadi meteor-terang yang lantas lenyap karena habis menguap di ketinggian antara 55 hingga 80 km dpl.

Referensi :

Madiedo dkk. 2014. A Large Lunar Impact Blast on 2013 September 11. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2014), 23 Feb 2014.

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.