Benarkah Gempa Bumi Bisa Memindahkan Jutaan Karbon ke Palung Laut?

Liputan6.com, Tokyo - Pada 2011, gempa bermagnitudo 9,0 berkecamuk di lepas pantai Tohoku, Jepang, dan memicu tsunami besar yang menewaskan lebih dari 15.000 orang.

Efek global dari gempa Tohoku --yang sekarang dianggap sebagai lindu terkuat keempat sejak pendataan dimulai pada 1900-- masih dipelajari.

Sejak saat itu, para ilmuwan memperkirakan bahwa gempa tersebut telah mendorong pulau utama Jepang sejauh 2,4 meter ke arah timur, menjebloskan daratannya sedalam 25 cm dari porosnya dan memperpendek hari menjadi sepersejuta detik, NASA melaporkan pada tahun 2011.

Tetapi bagi Arata Kioka, seorang ahli geologi di University of Innsbruck di Austria, efek gempa paling menarik dan misterius tidak dapat dilihat dengan satelit, tapi hanya dapat diukur di jurang terdalam samudra.

Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan pada 7 Februari di jurnal Scientific Reports, Kioka dan rekan-rekannya mengunjungi Japan Trench --zona subduksi (di mana satu lempeng tektonik berada di bawah lempeng yang lain) di laut Pasifik, yang berada lebih dari 8.000 meter di titik terdalamnya.

Ia ingin menentukan banyaknya bahan organik yang dibuang di lokasi tersebut oleh gempa bersejarah itu. Tim menemukan bahwa sekitar satu teragram --atau 1 juta ton-- karbon telah dibuang ke palung (Japan Trench) setelah gempa bumi Tohoku dan gempa susulan berikutnya.

"Ini jauh lebih dari yang kami harapkan," kata Kioka kepada Live Science, yang dikutip oleh Liputan6.com pada Selasa (19/2/2019).

Tempat Terdalam Bumi

Jumlah besar karbon yang direlokasi oleh gempa bumi mungkin memainkan peran penting dalam siklus karbon global --proses alami dan lambat yang membuat karbon berputar melalui atmosfer, lautan dan semua makhluk hidup di Bumi, kata Kioka.

Palung Jepang adalah bagian dari zona hadal (terinspirasi dari Hades, dewa Yunani dari dunia bawah laut), yang mencakup tempat-tempat yang tersembunyi di lebih dari 3,7 mil (6 kilometer) di bawah permukaan laut.

"Zona hadal hanya menempati 2 persen dari total luas permukaan dasar laut," jelas Kioka kepada Live Science. "Dan area ini mungkin kurang dieksplorasi, ketimbang Bulan atau Mars."

Pada serangkaian misi yang didanai oleh beberapa lembaga sains internasional, Kioka dan rekan-rekannya menjelajahi Palung Jepang sebanyak enam kali, antara 2012 dan 2016.

Selama pelayaran ini, kru menggunakan dua sistem sonar yang berbeda untuk membuat peta resolusi tinggi tentang kedalaman palung.

Trik ini memungkinkan mereka untuk memperkirakan banyaknya sedimen baru yang telah ditambahkan ke dasar palung, seiring berjalannya waktu usai gempa dahsyat 2011 silam.

Untuk melihat perubahan kandungan kimia dalam sedimen itu, tim riset menggali beberapa inti sedimen dengan cara memanjang, dari bagian bawah palung.

Dalam panjang hingga 10 meter, masing-masing inti ini berfungsi sebagai semacam lapisan geologis yang menunjukkan cara serpihan-serpihan materi dari daratan dan laut menumpuk di bagian bawah palung.

Beberapa meter sedimen tampaknya telah dibuang ke palung pada tahun 2011, menurut Kioka. Ketika timnya menganalisis sampel sedimen ini di laboratorium yang ada di Jerman, mereka dapat menghitung jumlah karbon di setiap intinya.

Kru memperkirakan bahwa jumlah total karbon yang ditambahkan di seluruh palung mencapai satu juta ton.

Sebagai perbandingan, sekitar 4 juta ton karbon dikirim ke laut setiap tahun dari pegunungan Himalaya melalui sungai Gangga-Brahmaputra, Kioka dan rekan-rekannya menulis dalam studi mereka.

Seperempat dari jumlah itu akan berakhir di Palung Jepang setelah peristiwa seismik tunggal pada 2011.

Namun, Kioka dan rekannya masih belum mengetahui bagaimana karbon yang dibuang ke tempat-tempat terdalam Bumi masuk ke dalam siklus yang lebih luas.

Kendati demikian, zona subduksi seperti Palung Jepang mungkin telah membukakan sedimen karbon jalur yang relatif cepat ke interior Bumi, di mana akhirnya dapat dilepaskan ke atmosfer planet ini sebagai karbon dioksida selama letusan gunung berapi.

Saksikan video pilihan berikut ini:

Sementara itu, sebuah penelitian baru mengungkapkan fitur dunia bawah tanah yang menyerupai struktur di permukaan Bumi. Jauh dari iklim panas yang menggelegak, ternyata ada banyak gunung di dalam planet ini.

Ahli geofisika dari Princeton University di Amerika Serikat dan Chinese Academy of Sciences menggunakan gema gempa besar yang melanda Bolivia pada dua dekade lalu, untuk menyatukan topografi di bawah Bumi.

Pada 9 Juni 1994, lindu bermagnitudo 8,2 mengguncang wilayah Amazon yang berpenduduk jarang di Amerika Selatan. Ini adalah gempa terparah yang pernah melanda Bolivia sepanjang sejarah, dengan guncangan dirasakan hingga ke Kanada.

"Gempa bumi sebesar ini tidak sering terjadi," kata ahli geografi Jessica Irving, seperti dikutip dari Live Science, Sabtu 16 Februari 2019.

Titik fokus gempa diperkirakan ada di kedalaman di bawah 650 kilometer (sekitar 400 mil). Tidak seperti gempa yang menggiling kerak Bumi, energi dari "monster" ini juga dapat mengguncang seluruh mantel Bumi bak semangkuk jeli.

Getaran gempa itu menjadi salah satu yang pertama diukur pada jaringan seismik modern, memberikan para peneliti rekaman gelombang yang belum pernah terjadi sebelumnya, yang memantul melalui interior planet kita.

Para periset menggambarkannya seperti gelombang suara ultrasonik yang mampu mengungkapkan perbedaan kepadatan jaringan di dalam tubuh, gelombang besar yang berdenyut melalui cairan di dalam Bumi saat keraknya bergetar, dapat digunakan untuk mengumpulkan bukti tentang apa yang terjadi di bawah Bumi.

Hanya baru-baru ini, para ahli geologi menggunakan penanda dalam gelombang ini untuk menentukan kekakuan inti Bumi. Mereka mengambil keuntungan dari intensitas gempa 1994 untuk mendeteksi hamburan gelombang, ketika guncangan lindu berpindah di antara lapisan dan mengungkapkan rincian batas atau zona transisi.

"Kita tahu bahwa hampir semua benda memiliki kekasaran permukaan dan karenanya menyebarkan cahaya. Itulah mengapa kita dapat melihat benda-benda ini --hamburan gelombang membawa informasi tentang kekasaran permukaan," kata penulis utama studi ini, Wenbo Wu, seorang ahli geologi di California Institute of Technology.

"Kami menyelidiki gelombang seismik yang tersebar, bergerak di dalam Bumi, untuk membatasi kekasaran batas Bumi sejauh 660 kilometer," imbuhnya.

Pada kedalaman tersebut, ada pembagian antara bagian bawah mantel yang lebih kaku dan zona atas yang tidak terlalu banyak tekanan, yang menciptakan diskontinuitas yang ditandai oleh munculnya berbagai mineral.

"Lubang terdalam yang pernah kami gali adalah sedalam 12 kilometer (7,5 mil), jadi tanpa terowongan skala Jules Verne, kami tidak tahu seperti apa zona transisi ini. Sampai sekarang," lanjut Wu menerangkan.

Berdasarkan gelombang yang melintasi batas (zona transisi), para peneliti telah menyimpulkan bahwa titik pertemuan antara bagian atas dan bawah mantel Bumi adalah rangkaian gunung berbentuk zig-zag.

"Dengan kata lain, topografi yang lebih kuat daripada Pegunungan Rocky atau Appalachia ada di batas 660 kilometer," kata Wu.

Garis 'bergerigi' ini memiliki implikasi signifikan bagi pembentukan Bumi. Sebagian besar massa planet kita terdiri dari mantel, jadi mengetahui bagaimana proses percampurannya dan perubahannya dengan mentransfer panas, bisa memberi tahu para ilmuwan tentang cara Bumi berkembang dari waktu ke waktu.

Sementara itu, dengan mengetahui perincian gunung bawah tanah ini dapat menentukan nasib berbagai model yang menggambarkan sejarah geologi Bumi, yang terus berubah.

"Apa yang menarik dari hasil ini adalah bahwa mereka memberi kami informasi baru untuk memahami nasib lempeng tektonik kuno yang telah turun ke mantel, dan di mana bahan mantel kuno mungkin masih berada," Irving menjabarkan.

"Mungkin itu bukan tempat yang mudah untuk dijelajahi, tetapi dunia yang hilang di bawah kaki kita masih menyimpan petunjuk tentang masa lalu umat manusia, jika kita tahu ke mana harus mencari," pungkasnya.

Penelitian tersebut kini telah dipublikasikan di jurnal ilmiah Science (Anda dapat mengunjungi tautan berikut: science.sciencemag.org/content/363/6428/736).