Medan Magnet Bumi Alami Anomali di Wilayah Atlantik Selatan

Tidak semua permukaan Bumi ternyata memiliki kekuatan medan magnet yang merata. Sebagai dari wilayah memiliki anomali medan magnet medan magnetnya cukup lemah yang dapat berpengaruh pada orbit satelit, pesawat luar angkasa, dan juga atmosfer Bumi.

Medan magnet Bumi menjadi perisai pelindung di sekitar planet, menolak dan menjebak partikel bermuatan dari Matahari. Namun di Amerika selatan dan Samudra Atlantik bagian selatan, terdapat titik lemah yang tidak biasa di lapangan disebut Anomali Atlantik Selatan (South Atlantic Anomaly/SAA).

SAA memungkinkan partikel-partikel ini turun lebih dekat ke permukaan daripada biasanya. Radiasi partikel di wilayah ini dapat melumpuhkan komputer dan mengganggu pengumpulan data satelit yang melewatinya sebuah alasan yang mendorong para ilmuwan NASA ingin melacak dan mempelajarinya.

Selain itu, SAA juga menarik bagi ilmuwan Bumi NASA yang memantau perubahan kekuatan medan magnet di sana. Tujuannya untuk mengetahui bagaimana perubahan tersebut mempengaruhi atmosfer Bumi dan sebagai indikator tentang apa yang terjadi pada medan magnet, jauh di dalam bola dunia.

Saat ini, SAA tidak menimbulkan dampak yang terlihat pada kehidupan sehari-hari di permukaan. Namun, pengamatan dan prakiraan baru-baru ini menunjukkan bahwa wilayah tersebut meluas ke arah barat dan terus melemah intensitasnya. Lembah anomali, atau wilayah dengan kekuatan medan minimum, telah terpecah menjadi dua lobus, menciptakan tantangan tambahan untuk misi satelit.

Sejumlah ilmuwan NASA dalam kelompok penelitian geomagnet, geofisika, dan heliofisika mengamati dan memodelkan SAA, untuk memantau dan memprediksi perubahan di masa depan dan membantu mempersiapkan tantangan masa depan terhadap satelit dan manusia di luar angkasa.

Bumi sedikit seperti magnet batang, dengan kutub utara dan selatan yang mewakili polaritas magnet yang berlawanan dan garis medan magnet tak terlihat mengelilingi planet di antara keduanya. Tapi tidak seperti magnet batang, medan magnet inti tidak disejajarkan dengan sempurna melalui globe, juga tidak stabil sempurna.

Itu karena medan tersebut berasal dari inti luar Bumi, cair, kaya besi, dan bergerak kuat 1800 mil di bawah permukaan. Logam berputar ini bertindak seperti generator besar, yang disebut geodinamo, menciptakan arus listrik yang menghasilkan medan magnet.

Saat gerakan inti berubah dari waktu ke waktu, karena kondisi geodinamik yang kompleks di dalam inti dan di perbatasan dengan mantel padat di atasnya, medan magnet juga berfluktuasi dalam ruang dan waktu. Proses dinamis di inti beriak keluar ke medan magnet yang mengelilingi planet, menghasilkan SAA dan fitur lain di lingkungan dekat Bumi termasuk kemiringan dan penyimpangan kutub magnet, yang bergerak seiring waktu.

Evolusi di lapangan ini, yang terjadi pada skala waktu yang mirip dengan konveksi logam di inti luar, memberi para ilmuwan petunjuk baru untuk membantu mereka mengungkap dinamika inti yang menggerakkan geodinamo.

"Medan magnet sebenarnya adalah superposisi medan dari banyak sumber arus," kata Terry Sabaka, ahli geofisika di Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland.

Daerah di luar Bumi padat juga berkontribusi terhadap medan magnet yang teramati. Namun, kata dia, sebagian besar lapangan berasal dari inti. Gaya di inti dan kemiringan sumbu magnet bersama-sama menghasilkan anomali, area magnet yang lebih lemah memungkinkan partikel bermuatan yang terperangkap di medan magnet Bumi menukik lebih dekat ke permukaan.

Sabuk Van Allen

Matahari mengeluarkan aliran konstan partikel dan medan magnet yang dikenal sebagai angin matahari dan awan besar plasma panas dan radiasi yang disebut coronal mass ejections. Saat material surya ini mengalir melintasi ruang angkasa dan menabrak magnetosfer Bumi, ruang yang ditempati oleh medan magnet Bumi, ia dapat terperangkap dan tertahan di dua sabuk berbentuk donat di sekitar planet yang disebut Sabuk van Allen.

Sabuk van Allen menahan partikel untuk bergerak di sepanjang garis medan magnet bumi, terus menerus memantul bolak-balik dari kutub ke kutub. Sabuk terdalam dimulai sekitar 400 mil dari permukaan Bumi, yang menjaga radiasi partikelnya pada jarak yang sehat dari Bumi dan satelit yang mengorbitnya.

Namun, ketika badai partikel yang sangat kuat dari Matahari mencapai Bumi, Sabuk Van Allen dapat menjadi sangat berenergi dan medan magnet dapat berubah bentuk, memungkinkan partikel bermuatan menembus atmosfer.

"SAA yang teramati juga dapat diartikan sebagai konsekuensi dari melemahnya dominasi medan dipol di wilayah tersebut," kata Weijia Kuang, ahli geofisika dan matematikawan di Laboratorium Geodesi dan Geofisika Goddard. "Lebih khusus lagi, medan lokal dengan polaritas terbalik tumbuh kuat di wilayah SAA, sehingga membuat intensitas medan menjadi sangat lemah, lebih lemah dari wilayah sekitarnya," ujar diapada laman NASA.

Meskipun Anomali Atlantik Selatan muncul dari proses di dalam Bumi, namun memiliki efek yang jauh melampaui permukaan Bumi. Wilayah itu bisa berbahaya bagi satelit orbit rendah Bumi yang melewatinya. Jika sebuah satelit ditabrak oleh proton berenergi tinggi, ia dapat mengalami hubungan pendek dan menyebabkan peristiwa yang disebut gangguan peristiwa tunggal (single event upset/SEU).

Hal ini dapat menyebabkan fungsi satelit mengalami gangguan sementara atau dapat menyebabkan kerusakan permanen jika komponen utama terkena. Untuk menghindari kehilangan instrumen atau seluruh satelit, operator biasanya mematikan komponen yang tidak penting saat melewati SAA.

Memang, Ionospheric Connection Explorer NASA secara teratur melakukan perjalanan melalui wilayah tersebut sehingga misi terus memantau posisi SAA. Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS), yang berada di orbit rendah Bumi, juga melewati SAA. Itu terlindungi dengan baik, dan astronot aman dari bahaya saat berada di dalam.

Namun, ISS memiliki penumpang lain yang terpengaruh oleh tingkat radiasi yang lebih tinggi. Instrumen seperti misi Investigasi Dinamika Ekosistem Global (Global Ecosystem Dynamics Investigation/GEDI), mengumpulkan data dari berbagai posisi di luar ISS.

"SAA menyebabkan 'kedipan' pada detektor GEDI dan menyetel ulang papan daya instrumen sebulan sekali," kata Bryan Blair, wakil penyelidik utama misi dan ilmuwan instrumen, dan ilmuwan instrumen lidar di Goddard. "Peristiwa ini tidak membahayakan GEDI," lanjut dia.

"Kedipan detektor jarang dibandingkan dengan jumlah tembakan laser sekitar satu blip dalam sejuta tembakan dan peristiwa reset line menyebabkan hilangnya data selama beberapa jam, tetapi itu hanya terjadi setiap bulan atau lebih," ungkap dia. hay/I-1