Rahasia Pembentukan Kulit Bumi Terungkap

PARA ilmuwan untuk pertama kalinya dalam sejarah berhasil menyaksikan secara langsung proses terbentuknya kerak samudra baru di dasar laut, sebuah peristiwa geologi yang selama ini hanya dipahami melalui teori, simulasi komputer, dan bukti-bukti tidak langsung.

Keberhasilan tersebut menjadi tonggak penting dalam ilmu kebumian karena membuka “jendela” baru untuk memahami bagaimana Bumi terus memperbarui permukaannya melalui aktivitas tektonik yang berlangsung jauh di bawah lautan.

Temuan yang dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Nature itu merupakan hasil penelitian tim internasional yang dipimpin ahli geofisika kelautan Jean-Yves Royer dari Centre National de la Recherche Scientifique atau French National Center for Scientific Research (CNRS), Prancis. Penelitian mereka  berhasil merekam secara rinci proses lahirnya kerak samudra baru di kawasan Southeast Indian Ridge, salah satu punggungan tengah samudra yang terletak di antara Australia dan Antartika.

Menurut Royer, pencapaian tersebut bahkan melampaui seluruh ekspektasi tim peneliti. Awalnya mereka hanya berharap dapat mengamati perubahan kecil pada dasar laut yang terjadi secara bertahap. Ia bahkan tidak membayangkan akan berhasil merekam peristiwa itu.

“Kami sama sekali tidak membayangkan akan berhasil merekam peristiwa sebesar ini. Kami hanya berharap dapat mengukur peregangan perlahan pada punggungan tengah samudra, mungkin hanya beberapa sentimeter, yang memungkinkan tegangan tektonik terus menumpuk sebelum akhirnya dilepaskan,” ujar Royer dikutip dari Science Alert.

Sebaliknya, tim justru berhasil merekam peristiwa yang diperkirakan hanya terjadi sekali dalam beberapa dekade. Mereka menyaksikan dasar laut bergeser hingga beberapa meter hanya dalam hitungan hari.

Pabrik Pembentuk Kerak Bumi

Kerak samudra merupakan lapisan batuan yang membentuk sebagian besar dasar laut di planet ini. Berbeda dengan kerak benua yang relatif lebih tua dan tebal, kerak samudra terus diperbarui melalui proses yang dikenal sebagai seafloor spreading atau penyebaran dasar laut.

Proses tersebut berlangsung di sepanjang sistem punggungan tengah samudra (mid-ocean ridge), yakni rangkaian pegunungan bawah laut yang membentang sekitar 65.000 kilometer mengelilingi Bumi. Kawasan ini menjadi batas tempat dua lempeng tektonik bergerak saling menjauh.

Ketika kedua lempeng tersebut terpisah, terbentuk celah pada dasar laut. Melalui celah inilah magma dari mantel Bumi naik ke permukaan. Setelah bersentuhan dengan air laut yang sangat dingin, magma dengan cepat mendingin dan mengeras menjadi kerak samudra baru.

Proses ini menghasilkan lebih dari dua pertiga permukaan Bumi. Artinya, sebagian besar “kulit” planet Bumi sebenarnya lahir dari aktivitas vulkanik bawah laut yang terus berlangsung selama ratusan juta tahun.

Meski merupakan salah satu proses geologi paling penting di Bumi, pembentukan kerak samudra hampir tidak pernah dapat diamati secara langsung. Penyebabnya adalah sebagian besar punggungan tengah samudra berada di kedalaman beberapa kilometer di bawah permukaan laut, wilayah yang gelap, bertekanan sangat tinggi, dan sulit dijangkau manusia.

Observatorium Bawah Laut

Untuk mengatasi tantangan tersebut, Royer bersama rekan-rekannya mengembangkan observatorium bawah laut yang diberi nama Observatory with Hydro-Acoustics and Geodesy near Amsterdam Island (OHA-GEODAMS).

Perangkat penelitian tersebut dipasang pada Februari 2024 di sekitar Pulau Amsterdam, wilayah Samudra Hindia bagian selatan. Selama bertahun-tahun, tim peneliti merancang sistem ini dengan harapan dapat menangkap salah satu momen paling langka dalam dinamika tektonik Bumi.

Observatorium terdiri atas lima hidrofon otomatis yang ditempatkan mengelilingi Dataran Vulkanik Saint Paul-Amsterdam. Hidrofon tersebut mampu mendeteksi suara bawah laut, aktivitas seismik, hingga perubahan posisi dasar laut dengan tingkat akurasi yang sangat tinggi.

Target penelitian sebenarnya cukup sederhana, yaitu mengukur peregangan perlahan pada dasar laut yang terjadi sebelum pelepasan energi tektonik. Namun hanya dua bulan setelah sistem mulai beroperasi, sesuatu yang luar biasa terjadi.

Pada April 2024, dasar laut di kawasan penelitian mendadak mengalami retakan besar. Kesempatan yang sangat langka itu memungkinkan seluruh instrumen bekerja sebagaimana yang telah dirancang selama bertahun-tahun.

Royer menggambarkan momen tersebut sebagai keberuntungan luar biasa. “Fortune favors the bold,” ujarnya, mengutip ungkapan yang berarti keberuntungan berpihak kepada mereka yang berani mengambil risiko.

Magma Menerobos Kerak

Selama sekitar 16 hari pada akhir April 2024, para peneliti mencatat serangkaian perubahan dramatis pada dasar laut. Sumbu punggungan samudra mengalami keruntuhan sehingga kantong magma yang selama puluhan tahun tersimpan di bawahnya mulai bergerak naik menuju kerak samudra.

Magma tersebut membentuk intrusi berbentuk lembaran besar yang dikenal sebagai dike. Dalam waktu kurang dari dua jam, sekitar 150 juta meter kubik magma berhasil menerobos masuk ke dalam kerak Bumi. Jumlah tersebut setara dengan puluhan ribu kolam renang ukuran Olimpiade yang dipenuhi batuan cair bersuhu lebih dari 1.000 derajat Celsius.

Pergerakan magma kemudian memicu serangkaian gempa bumi kecil, mengaktifkan kembali sesar-sesar lama yang sebelumnya tidak aktif, sekaligus menguras kantong magma di bawah punggungan. Akibat kehilangan penyangga dari bawah, dasar laut mulai mengalami penurunan dengan sangat cepat.

Ketika dike akhirnya mencapai permukaan dasar laut, lava mulai keluar dan membentuk lapisan batuan baru. Pada saat yang sama, lembah yang menandai sumbu punggungan samudra terus amblas hingga sekitar 4,2 meter.

“Inilah pertama kalinya sebuah peristiwa pembentukan kerak samudra yang melibatkan intrusi magma dan pergeseran sesar dapat diamati secara langsung dari jam ke jam,” kata Royer.

Terjadi Sangat Cepat

Salah satu temuan paling penting dari penelitian ini adalah bahwa penyebaran dasar laut ternyata tidak berlangsung secara perlahan dan kontinu seperti yang selama ini banyak diasumsikan. Selama puluhan tahun, tegangan tektonik terus menumpuk di dalam kerak Bumi layaknya pegas yang terus ditarik.  Ketika kekuatannya telah melampaui batas, seluruh energi tersebut dilepaskan dalam satu peristiwa besar yang berlangsung sangat singkat.

Para peneliti menyebut fenomena tersebut sebagai quantum event, yakni peristiwa diskret ketika sebagian besar pergerakan lempeng terjadi dalam waktu yang sangat singkat. Rata-rata laju penyebaran dasar laut di kawasan penelitian hanya sekitar 6,3 sentimeter per tahun apabila dihitung dalam jangka panjang.

Namun saat peristiwa April 2024 berlangsung, kedua sisi punggungan samudra bergerak menjauh hingga sekitar lima sentimeter setiap menit. Dengan kata lain, proses tersebut berlangsung hampir 500.000 kali lebih cepat dibandingkan kecepatan rata-rata yang selama ini dihitung para ahli.

Instrumen penelitian mencatat perpindahan horizontal antara dua hingga empat meter, setara dengan akumulasi pergerakan yang biasanya membutuhkan waktu sekitar 30 hingga 60 tahun.

Menjawab Misteri Lama Ilmu Kebumian

Penelitian ini juga berhasil menjawab salah satu teka-teki yang telah lama membingungkan para ahli geologi. Selama beberapa dekade, ilmuwan mengetahui kecepatan rata-rata pergerakan lempeng tektonik berdasarkan pengukuran satelit dan instrumen geodesi.

Ketika mereka menghitung total perpindahan yang dihasilkan oleh gempa bumi, hasilnya selalu lebih kecil dibandingkan laju penyebaran dasar laut yang sebenarnya. Selalu ada “gerakan yang hilang” yang belum dapat dijelaskan.

Melalui pengamatan langsung ini, Royer dan tim menemukan bahwa sebagian besar perpindahan kerak samudra ternyata berlangsung secara aseismik, yaitu tanpa menghasilkan gelombang seismik yang cukup kuat untuk terdeteksi sebagai gempa bumi besar.

Dari proses itu kerak Bumi ternyata dapat bergeser cukup jauh secara “diam-diam”, sementara gempa bumi hanya merepresentasikan sebagian kecil dari keseluruhan proses tersebut. Penemuan ini menjadi bukti pertama yang dapat digunakan untuk menyempurnakan berbagai model geofisika mengenai dinamika dasar laut.

Selain memperkaya pemahaman mengenai pembentukan kerak samudra, penelitian ini juga menunjukkan bahwa teknologi observatorium bawah laut kini telah cukup maju untuk menangkap proses-proses geologi yang sebelumnya dianggap hampir mustahil diamati secara langsung.

Data yang berhasil dikumpulkan akan menjadi acuan penting untuk menguji berbagai model seismik, memahami hubungan antara aktivitas magma dan gempa bumi, serta mempelajari evolusi kerak samudra di berbagai wilayah dunia. hay