Bakosurtanal

Memantau Dinamika Bumi Melalui Sinyal Gayaberat

Bumi itu dinamis, tidak hanya bergerak dinamis terhadap planet-planet lain di sistem tata surya, melainkan setiap bagian dari bumi itu sendiri adalah bagian yang tidak pernah diam dan berubah dari waktu ke waktu.  Masing-masing lapisan pembentuk bumi itu sendiri berdinamika mulai dari inti bumi yang kondisinya cair membara hingga lapisan permukaan yang keras dan padat itu. Dinamika ini menyebabkan adanya beragam jenis batuan, terbentuknya pegunungan, cekungan minyak, pergerakan lempeng tektonik, patahan, gempa, tsunami, dan fenomena alam lainnya.

Berbagai sensor peralatan sudah terpasang untuk mencoba memahami sinyal dinamika bumi.  Diantara peralatan yang terpasang masing-masing memiliki keterbatasan, ada yang sensitif memantau perubahan di permukaan namun lemah dalam menangkap sinyal yang ditimbulkan dinamika bumi ke lapisan yang terdalam.  Peralatan yang ideal adalah dapat menangkap sinyal gerakan bumi yang terjadi dari permukaan hingga ke bagian inti bumi sehingga sinyal tersebut dapat dianalisa untuk memahami lebih menyeluruh bagaimana mekanisme dinamika bumi itu dapat dijelaskan.  Superconducting Gravimeter (SG) adalah salah satu jawaban teknologi untuk menjawab kebutuhan ini.  Peralatan ini sangat sensitif sehingga perubahan gayaberat yang sangat kecil dalam fraksi satu per milyar kali (nano Gal) akan dapat terekam sehingga dengan kemampuan seakurat ini maka peralatan yang ditempatkan dipermukaan bumi ini akan dapat menangkap sinyal perubahan yang datang dari aktivitas inti bumi.

BAKOSURTANAL bekerja sama dengan Department of Geophysics Kyoto University, Jepang memasang peralatan SG di Laboratorium Gayaberat BAKOSURTANAL, yang diresmikan pada 26 November 2008 oleh Kepala BAKOSURTANAL Ir. Rudolf W. Matindas, MSc dan Prof.Yoichi Fukuda dari Kyoto University.  Stasiun pengamatan SG ini akan menjadi bagian dari Global Geodynamics Project (GGP) yang bertujuan memonitor perubahan medan gayaberat bumi secara terus menerus mulai dari skala detik hingga tahunan. Dari 20 stasiun pengamatan SG GGP, stasiun pengamatan SG di BAKOSURTANAL merupakan satu-satunya stasiun yang terletak di belahan khatulistiwa dan sekaligus wilayah yang aktifitas tektoniknya termasuk yang tertinggi di dunia. 

SG sedapat mungkin akan dijaga dapat beroperasi dengan gangguan minimal sehingga rekaman data tidak akan terputus paling tidak selama 6 tahun penuh.  Sebab terputusnya data dalam masa singkat pun akan menjadi faktor yang menggangu dalam mendapatkan pola perubahan yang terjadi dalam 6 tahun yaitu satu periode bumi berayun dalam pusat rotasinya (free wobble rotation).  Tentu ini akan menjadi tantangan berat dalam memelihara peralatan yang sensitif ini.

Prinsip Kerja
Cara kerja SG hampir sama dengan gravimeter konvensional, yang membedakannya adalah komponen yang bekerja merespon gayaberat bumi.  Seperti pada gravimeter konvensional, umumnya komponen yang merespon perubahan gayaberat bumi adalah neraca pegas. Perubahan gayaberat akan menyebabkan panjang pegas berubah namun kelemahannya pegas ini akan melemah dan melar sehingga mengurangi ketelitian pengukuran.  Untuk mengatasi faktor kelemahan sistem pegas ini, dalam teknologi SG, pegas mekanis diganti oleh bola niobium yang ukurannya kurang lebih sebesar kelereng.  Niobium akan terjaga selalu berada dalam posisi stabil melayang oleh pengaruh medan magnet yang sangat stabil dalam kondisi suhu minus 277 . Dalam kondisi yang dipertahankan super dingin dalam tangki yang berisi helium cair, bola niobium ini akan bergerak naik turun seiring dengan perubahan gayaberat bumi yang menjadi data rekaman pengukuran. 

Data gayaberat yang terukur direkam secara digital pada komponen memori komputer yang terkoneksi dengan jaringan internet.  Melalui koneksi internet inilah data dapat diakses secara real time bukan hanya oleh peneliti di BAKOSURTANAL dan University of Kyoto, melainkan juga tersedia bagai para peneliti di seluruh dunia yang tergabung dalam Global Geodynamics Project.

Keunggulan
SG memiliki 4 keunggulan, yang pertama dapat menangkap sinyal perubahan gayaberat/gelombang gravitasi yang disebabkan aktifitas inti bumi dan pengaruhnya terhadap ukuran gayaberat di permukaan. Perubahan gayaberat oleh aktivitas  inti ini sangat kecil sehingga hanya alat sesensitif SG yang dapat menangkap sinyal penting ini.

Kedua, perubahan nilai gayaberat bumi dapat memberikan gambaran interaksi perubahan atmosfer. Perubahan massa atmosfer sesuai dengan kondisi cuaca akan memperlihatkan jejaknya terhadap sinyal gayaberat yang tertangkap sensor SG.  Tertangkapnya sinyal ini akan menjadi topik yang penting dalam penelitian interaksi perubahan massa atmosfer ke bagian padat bumi.  Ketiga, dapat termonitornya pasang surut bumi akibat gaya tarik menarik benda benda langit terhadap massa bumi. Hal ini akan menjadi bagian terpenting dalam penelitian apakah konstelasi bumi terhadap planet lain berpengaruh dalam perilaku kerak bumi termasuk menyelidiki dugaan bahwa posisi planet-planet lain terhadap bumi berperan dalam memicu gempa bumi.  Keempat, kemampuan SG mendeteksi gempa-gempa kecil dan besar.  Terbukti, sejak SG dipasang di laboratorium gayaberat BAKOSURTANAL, yaitu September 2008, telah banyak sinyal gempa yang terekam termasuk Gempa Gorontalo yang baru-baru ini terjadi.

Gambar 1. Rekaman Data Gayaberat Superconducting Gravimeter pada Gempa Gorontalo Magnitude 7.7 SR yang terjadi pada 17 November 2008

Stasiun SG ini akan melengkapi peralatan pemantau kebumian dalam jaringan global di perkantoran BAKOSURTANAL di Cibinong yang dioperasikan dalam rangka kerja sama internasional.  Stasiun global yang sebelumnya sudah ada adalah Stasiun Tetap Pemantau GPS sebagai bagian dari program International GPS Service (IGS) untuk memantau pola pergerakan kerak bumi dan titik acuan koordinat nasional dan global, stasiun pemantau DORIS yang dioperasikan untuk menjadi acuan dalam pengoperasian satelit Perancis, dan stasiun pengukuran absolut yang dipakai sebagai acuan bagi pengukuran gayaberat nasional. 

Diharapkan dengan keberadaan taman peralatan kebumian yang sangat presisi ini, misteri dinamika bumi di Indonesia akan dapat diselidiki dan dapat meningkatkan partisipasi peneliti kebumian di Indonesia untuk berpartisipasi dalam riset bersama dengan peneliti internasional.

-00-

Contact Person:
• Ir. Rudolf W Matindas (Kepala BAKOSURTANAL)
• Ir. Henny Lilywati MsurvSc (Deputi BIDS)
• Ir. Rustandi P (Kapus Geodesi dan Geodinamika)
• Dr. Parluhutan Manurung (Kepala Bidang Medan Gayaberat dan Pasang Surut) – 0815 1000 2628