Para Detektif yang Berburu Gunung Berapi Bawah Laut

Pada Januari 2022, ledakan gunung berapi bawah laut raksasa mengguncang Tonga di Pasifik. Bagaimana para ilmuwan menemukan di mana dan kapan gunung api yang berikutnya akan meledak?

Pada musim panas tahun 1883, sebuah kaldera di Selat Sunda, yang terletak di antara Pulau Jawa dan Sumatra, bergerak semakin bergejolak, melepaskan gumpalan besar abu dan uap ke langit.

Kemudian, pada tanggal 26 Agustus, sebuah gunung berapi bawah laut mengeluarkan sekitar 25 km3 (enam kubik mil) puing-puing, abu batu apung yang meluncur dan aliran lava yang mendidih melintasi pemukiman terdekat.

Letusan itu menewaskan puluhan ribu orang. Krakatau tetap menjadi salah satu letusan bawah laut paling mematikan dalam sejarah.

Hampir satu setengah abad kemudian, pada 15 Januari 2022, raksasa bawah laut lainnya terbangun dari tidurnya, kali ini di lepas pantai Tonga. Namun, letusan Hunga Tonga-Hunga Ha'apai dan tsunami yang diakibatkannya berbeda.

Ahli vulkanologi dapat mendokumentasikan pelepasan gunung bawah laut yang ganas ini secara real time, dan apa yang mereka temukan mengejutkan mereka.

Negara Pasifik Selatan itu terisolasi dari seluruh dunia setelah kabel komunikasi bawah laut terputus oleh letusan tersebut, tetapi satelit menangkap ratusan pelepasan petir yang keluar dari awan abu gunung berapi.

Sensor jarak jauh merekam gelombang kejut kuat yang bergema hingga ke seluruh dunia selama berhari-hari. Sebuah kolom abu naik ke ketinggian yang belum pernah terlihat sebelumnya, bergelayut di bagian terluar atmosfer planet.

Letusan Hunga Tonga menjadi bencana kemanusiaan bagi hampir 100.000 orang yang tinggal di Tonga - dan sebuah kisah misteri dan kewaspadaan mulai terbuka bagi dunia.

Letusan ini juga mendorong para ilmuwan untuk memikirkan kembali ide-ide mereka tentang bahaya yang ditimbulkan oleh banyak gunung berapi bawah laut yang bersembunyi di bawah lautan.

Sekarang, perburuan sedang dilakukan untuk menemukan gunung-gunung di bawah laut untuk melindungi daratan dan lautan.

Dengan metode deteksi yang semakin canggih, para ahli vulkanologi berharap dapat memperbaiki sistem peringatan dini, menentukan dampak lingkungan, mengurangi bahaya yang ditimbulkan oleh letusan, dan membantu pemulihan ekosistem.

Siapakah orang-orang yang berusaha menemukan lokasi gunung berapi bawah laut berikutnya bersembunyi? Dan ke mana mereka melihat selanjutnya?

Gunung berapi di laut dalam jauh lebih sulit ditemukan daripada yang di permukaan tanah; memang, kita tahu lebih banyak tentang permukaan Bulan daripada yang kita ketahui tentang dasar laut.

Tapi letusan Hunga Tonga telah membuat komunitas ilmiah tergerak dan menggarisbawahi perlunya eksplorasi lebih lanjut dari alam yang belum dipetakan ini.

Pada April 2022, Institut Nasional Penelitian Air dan Atmosfer (Niwa) Selandia Baru meluncurkan pelayaran laut ke lokasi letusan dramatis Tonga. Kapal mereka, RV Tangaroa, menyurvei ribuan kilometer persegi dasar laut dan mengumpulkan gambar video dan sampel fisik, yang sekarang sedang dipelajari di darat.

Mengingat wilayah ini sangat aktif secara seismik, Niwa berada dalam posisi unik untuk menyelidiki dampak dramatis Hunga Tonga.

"Sebelum pelayaran kami, kami hanya memiliki informasi anekdotal dari perahu-perahu kecil yang keluar dari daratan Tonga," kata Mike Williams, kepala ilmuwan lautan di Niwa.

Gunung berapi bawah laut sering melesak turun karena bebannya sendiri. Ketika air laut bercampur dengan magma, ini dapat menyebabkan keruntuhan eksplosif, yang pada gilirannya dapat menghasilkan tsunami (dan menciptakan uap berbahaya di darat).

"Bayangkan sebuah kaleng kue berbentuk cincin, dan satu sisinya meledak di luar kalengnya," jelas Williams.

Para peneliti di Tangaroa punya beberapa tujuan mendesak: memetakan situs, mengambil endapan vulkanik untuk membantu memahami struktur kimia dan geologi letusan, dan memeriksa dampak kaldera pada dasar laut di sekitarnya.

"Kami tiba di gunung berapi itu saat fajar, dan melihat matahari terbit di atas dua puncak bergerigi yang mengeluarkan api dan malapetaka dan kekerasan," kata Kevin Mackay, ahli vulkanologi veteran dan pemimpin pelayaran Niwa.

Begitu kapal mencapai kaldera luar Hunga Tonga, Deep Towed Instrument System (DTIS) yang dioperasikan dari jarak jauh menyusuri sisi-sisi gunung laut. Di sana, kapal tak berawak meluncur ke dasar laut seperti torpedo dengan sayap, memungkinkan tim untuk merekam rekaman video dan mengambil sampel.

"Itu agak menakutkan," kata Mackay. "Risiko konstan letusan kecil di bawah kapal baja kami berarti kami bisa, kapan saja, tenggelam dalam sekejap mata."

Keberangkatan percobaan tim instrumentasi baru ini memungkinkan mereka untuk mengendus tanda-tanda vulkanik lainnya dan mendokumentasikan perubahan struktur Hunga Tonga, yang ternyata agak dramatis.

"Sebelum letusan, kaldera tingginya sekitar 120 m (396 kaki). Sekarang kedalamannya satu kilometer," kata Mackay.

"Selain itu, kami menemukan aliran piroklastik - aliran deras, padat, dan kuat yang mengalir di sepanjang dasar laut - setidaknya 60 km, memancar dari semua sudut."

Pelayaran Niwa adalah bagian dari Proyek Pemetaan Dasar Laut Letusan Tonga, sebuah upaya yang didanai oleh Nippon Foundation, sebuah organisasi nirlaba yang berbasis di Jepang yang telah membantu penelitian bawah air sejak tahun 1962.

Program ini juga didukung oleh General Bathymetric Chart of the Oceans (Gebco), sebuah organisasi yang bertujuan untuk memetakan dasar laut dunia pada tahun 2030.

Walaupun Niwa tidak secara aktif memantau gunung berapi bawah laut, organisasi tersebut memiliki program penelitian aktif yang diarahkan untuk menyelidiki gunung bawah laut, banyak di antaranya adalah gunung berapi yang sudah punah.

Tidak banyak letusan bawah laut yang telah didokumentasikan karena biasanya tersembunyi di bawah bermil-mil air laut. Namun, letusan yang telah diamati oleh para ilmuwan, dapat memberi kita petunjuk tentang bencana di masa depan.

Pada tahun 2018, misalnya, letusan bawah laut di Pulau Mayotte Prancis memunculkan gunung bawah laut baru yang kolosal, mengungkapkan tingkat kegempaan yang tinggi di wilayah tersebut.

Mayotte sekarang terus dipantau, aktivitasnya diperbarui secara berkala oleh sekelompok ilmuwan di Revosima, sebuah platform terkoordinasi yang mengawasi bahaya vulkanik seperti aliran magma, suhu dan keasaman air, serta seismisitas.

Upaya seperti Revosima sangat penting untuk letusan yang sedang berlangsung, tetapi biayanya luar biasa mahal. Waktu dan operasi pelayaran kapal dapat menghabiskan biaya hingga €50.000 (Rp780 juta) per hari. Pemasangan kabel di dekat lokasi vulkanik (yang memungkinkan pengumpulan data lokal) dapat menghabiskan biaya jutaan dolar. Infrastruktur butuh waktu bertahun-tahun untuk didanai dan dibangun.

Tetapi penelitian ini sangat penting - tidak hanya agar kita dapat memastikan bahaya yang ditimbulkan oleh gunung berapi aktif kepada manusia, tetapi juga agar kita dapat mengembangkan pemahaman yang lebih baik tentang dampak lingkungannya.

Cara terjadinya fenomena alam ini dapat memberi tahu kita tentang bagaimana ekosistem pulih, karena letusan gunung berapi cenderung mengikuti pola perusakan yang serupa dengan gangguan manusia seperti penambangan, pukat laut, penangkapan ikan, dan operasi ekstraktif lainnya. Sebagian besar dampak gunung berapi bawah laut mungkin berasal dari pengadukan dasar laut atau karena dasar laut diselimuti oleh sedimen, misalnya.

"Orang-orang tertarik pada gunung berapi karena mereka berisiko," kata Javier Escartin, peneliti batimetri di Laboratoire de Géologie di Ecole Normale Supérieure di Paris.

"Secara umum, gunung berapi dalam tidak menimbulkan banyak bahaya; yang lebih berbahaya adalah yang berada di dekat permukaan laut atau yang muncul di atasnya."

Sekitar 1.500 gunung berapi yang berpotensi aktif tersebar di seluruh dunia (sekitar 500 di antaranya telah meletus dalam waktu yang bisa tercatat), tetapi itu tidak memperhitungkan sabuk gunung berapi yang berkelanjutan di dasar laut - yang jumlahnya ratusan.

Banyak dari gunung-gunung ini kemungkinan terletak di sepanjang Lingkar Pasifik, di apa yang disebut Cincin Api yang mengelilingi Samudra Pasifik.

Yang paling berbahaya adalah gunung berapi yang ada di pulau-pulau vulkanik tempat manusia tinggal.

"Bayangkan ledakan dengan skala seperti Tonga di Mediterania atau Hawaii," kata Escartin.

"Kematian dan kehancuran, kerusakan ekonomi dan sistem transportasi… tetapi tentu saja kita tidak dapat mempelajari gunung berapi jika kita tidak tahu di mana mereka berada."

Bagaimana para ahli vulkanologi mencari gunung api bawah laut yang belum ditemukan ini, terutama ketika data batimetri relatif jarang?

Pemantauan hidroakustik adalah salah satu jawabannya. Ketika gunung berapi meletus di bawah air, ia menghasilkan energi akustik: ketika lava sepanas 1.200C (2.192F) berinteraksi dengan air laut yang hampir membeku, ia menguap, menyebabkan ledakan suara - dari retakan tajam dan dentuman gemuruh hingga gemuruh lambat.

Energi seismik diubah menjadi energi akustik bawah air di batas antara dasar laut dengan air, semacam zona Goldilocks bagi mereka yang mendengarkan getaran bawah air.

Pada kedalaman sekitar 1.000 m (3.300 kaki), tekanan, suhu, dan salinitas bergabung untuk memperlambat pergerakan suara melalui air, memfasilitasi transmisinya.

Zona ini dikenal sebagai Saluran Sound Fixing and Ranging (Sofar). Paus menggunakan saluran akustik yang sama ini untuk berkomunikasi satu sama lain di bawah air.

Hidrofon, atau mikrofon bawah air, dapat mendeteksi sinyal akustik dari gelombang suara yang dihasilkan oleh konversi energi seismik di sepanjang saluran Sofar.

Data akustik ini memberikan petunjuk tentang penempatan aliran lava, peringatan potensi letusan yang akan datang atau yang sedang berlangsung.

Para peneliti memahami runtuhnya pulau-pulau vulkanik sebagai bagian dari sejarah geologis mereka, dan kita tahu bahwa sisi-sisinya terlepas dan runtuh ke laut, mengakibatkan tanah longsor, gempa bumi, dan tsunami besar.

"Meskipun kita belum pernah mengalami satu peristiwa besar dalam sejarah yang tercatat, konsekuensinya bisa menjadi bencana besar," kata Escartin.

Sementara itu, ahli geologi dan vulkanologi melanjutkan pekerjaan detektif bawah air mereka dengan "TKP" yang tersedia bagi mereka.

Misalnya Gunung Laut Aksial, gunung berapi aktif di lepas pantai Barat Laut Pasifik Amerika Serikat, dan gunung berapi bawah laut paling aktif yang pernah diketahui.

Dengan letusan yang didokumentasikan pada tahun 1998, 2011, dan 2015, ia adalah gunung berapi bawah laut yang paling banyak disurvei di dunia.

Perekam tekanan bawah menunjukkan bahwa Axial perlahan mengempis, sementara kendaraan yang dioperasikan dari jarak jauh telah menemukan aliran lava baru, menunjukkan bahwa letusan lain dapat terjadi dalam waktu yang tidak terlalu lama.

Amerika Serikat menyelenggarakan Program Bantuan Bencana Gunung Berapi, yang mencakup ahli geologi, ahli vulkanologi, dan ahli lainnya dalam semua aspek penilaian bahaya gunung berapi, pemantauan, dan tanggap darurat gunung berapi.

Banyak pemerintah memiliki tim serupa. Calon pemburu gunung berapi amatir dapat berkonsultasi dengan panduan praktis USG untuk gunung berapi, termasuk mengajukan pertanyaan-pertanyaan tentang letusan yang digambarkan dalam film (ternyata para ilmuwan tidak dapat benar-benar berlayar melintasi lava yang menggelegak dalam kehidupan nyata).

Namun pedoman untuk tsunami bawah laut yang disebabkan oleh gunung berapi masih sedang ditulis.

"Hunga Tonga meletus tidak sesuai dengan teori tipenya," kata Mackay, "dan itulah yang membingungkan kami: gunung berapi ini tidak berperilaku seperti yang dikatakan buku teks."

Letusan di Tonga lebih eksplosif daripada gunung berapi super, tetapi bukannya meledak, gunung berapi itu tetap utuh, mendorong ahli vulkanologi untuk menilai kembali teori mereka tentang mekanisme apa yang mungkin menyebabkan kekerasan seperti itu.

Lebih membingungkan lagi adalah fakta bahwa energi Hunga Tonga tersebar dalam pola vertikal belaka alih-alih keluar melintasi dasar laut.

"Ledakan seperti tembakan senapan ke langit ini unik," kata Mackay.

Ledakan besar Hunga Tonga tidak hanya menghasilkan gelombang laut, tetapi juga menghasilkan gelombang suara dan gelombang atmosfer, juga osilasi yang memancar keluar.

Gelombang ini mencapai lebih dari 100km ke atmosfer dan bergerak ke luar angkasa dengan kecepatan kira-kira dua kali lebih cepat dari pesawat jet.

Bahkan lebih tidak biasa, "ombaknya tidak mengikuti pola tradisional", kata Williams.

"Ombaknya seperti menyimpan lebih banyak energi dan menciptakan gelombang yang terekam dengan baik, bahkan sampai sejauh Lapisan Es Ross di Antartika."

Para peneliti masih mencoba untuk mengumpulkan serangkaian peristiwa yang menciptakan, dengan metrik apa pun yang dapat dibayangkan, salah satu letusan paling dahsyat abad ini.

Ledakan Hunga Tonga diperkirakan telah melepaskan energi yang setara dengan 10 juta ton TNT, paroxysm abu dan air laut yang marah, praktis mencekik pulau itu.

Letusan itu tidak hanya mengganggu infrastruktur lokal, mencemari pasokan air dan memutus jalan raya; namun memberi efek riak ke seluruh dunia.

Bumi dipenuhi dengan gunung berapi bawah laut lainnya yang tak terhitung jumlahnya, salah satunya bisa melepaskan amarahnya tanpa pemberitahuan.

Dengan mempelajari Hunga Tonga, kita dapat mempelajari lebih lanjut tentang tindakan perlindungan apa yang harus diambil ketika menghadapi bom waktu bawah air lainnya, yang hingga sekarang terus berdetak.

-

Versi bahasa Inggris artikel ini berjudul The detectives hunting for underwater volcanoes dapat Anda baca di BBC Future.