Akhirnya! Ilmuwan Temukan Cara Memprediksi Letusan Gunung Berapi

Suara.com - Kristal lava yang meletus dari gunung berapi lebih dari setengah abad lalu, diklaim dari sebuah studi baru dapat mengungkap rahasia kapan mereka mungkin meletus lagi.

Dilansir laman Dailymail, Senin (7/12/2020), ilmuwan AS menganalisis kristal yang terbentuk di dalam sejenis batuan berpori yang meledak dari gunung berapi Klauea di Hawaii pada 1959.

Menurut para ahli, kristal tersebut memiliki bentuk aneh, bersama dengan simulasi pemodelan komputer, dapat memprediksi letusan yang berpotensi fatal di masa depan.

Meskipun kristal diambil dari letusan Klauea pada 1959, gunung berapi tersebut masih aktif dan menghancurkan lebih dari 500 rumah di sekitar saat meletus pada 2018.

"Saya selalu curiga bahwa kristal-kristal ini jauh lebih menarik dan penting daripada yang kita pikir," kata penulis studi Profesor Jenny Suckale, asisten profesor di Sekolah Ilmu Bumi, Energi & Lingkungan Stanford.

Sebenarnya, dia menambahkan, dapat menyimpulkan atribut kuantitatif aliran sebelum letusan dari data kristal ini dan mempelajari tentang proses yang menyebabkan letusan tanpa mengebor gunung berapi.

"Bagi saya itu adalah cawan suci dalam vulkanologi," ujarnya.

Para ilmuwan yang ingin memahami bagaimana dan kapan gunung berapi bisa meletus, terhambat oleh fakta bahwa banyak proses vulkanik yang terjadi jauh di bawah tanah. Saat letusan, penanda di bawah tanah bisa memberikan petunjuk yang mengarah ke ledakan sering kali dihancurkan.

Tetapi kristal vulkanik dapat membantu menguji model komputer aliran magma, yang dapat mengungkapkan wawasan tentang letusan masa lalu dan mungkin membantu memprediksi letusan di masa depan.

Tim Stanford menganalisis kristal yang diambil dari dalam scoria, batuan beku - yang berarti terbentuk melalui pendinginan dan pemadatan magma atau lava. Scoria berwarna gelap dan terdiri dari rongga bulat seperti gelembung yang dikenal sebagai vesikel.

Vesikel terbentuk ketika gas yang terlarut dalam magma cair - yang dikenal sebagai lava setelah mencapai permukaan - keluar selama letusan, menciptakan gelembung saat batuan mendingin dan mengeras. Vesikel ini bisa kosong, tetapi terkadang mengandung kristal kecil yang terbentuk secara alami.

Vesikel terbentuk begitu cepat sehingga kristal apa pun di dalamnya tidak dapat tumbuh, secara efektif menangkap apa yang terjadi selama letusan.

Para peneliti mempelajari kristal berukuran milimeter yang terdiri dari mineral, disebut olivin, yang ditemukan terkubur setelah letusan gunung Kilauea pada 1959 di Hawaii. Karena scoria dapat terlempar beberapa ratus kaki dari gunung berapi, sampel-sampel ini relatif mudah dikumpulkan.

Analisis kristal mengungkapkan bahwa mereka berorientasi pada pola yang 'aneh tetapi sangat konsisten', di mana sudut besar antara kristal yang saling tumbuh.

"Kebanyakan, kristal sejajar satu sama lain, seperti sandwich. Kristal ini lebih terlihat seperti tenda dengan sudut sekitar 80 derajat yang memisahkannya," kata Profesor Suckale.

Menurutnya, hal itu tidak biasa karena menciptakan luas permukaan yang besar untuk agregat kristal dan karenanya gaya hambat hidrodinamik yang signifikan.

Orientasi ganjil ini mungkin disebabkan oleh gelombang dalam magma bawah permukaan yang mempengaruhi arah kristal dalam aliran. Dengan menggunakan pemodelan komputer, peneliti mensimulasikan proses fisik ini untuk pertama kalinya.

Profesor Suckale awalnya terinspirasi oleh Michelle DiBenedetto, seorang ahli dinamika fluida dari Stanford, yang karyanya berfokus pada pengangkutan dan perilaku partikel mikroplastik non-bola dalam gelombang.

Dia merekrut DiBenedetto untuk melihat apakah teori tersebut dapat diterapkan pada orientasi kristal aneh dari Kilauea Iki, sebuah lubang kawah di sebelah kaldera puncak utama gunung berapi Kilauea.

Simulasi memberikan dasar untuk memahami aliran saluran Kilauea, saluran tubular di mana magma panas di bawah tanah naik ke permukaan bumi. Agar tetap cair, material di dalam gunung berapi harus terus bergerak.

Analisis tim menunjukkan kesejajaran kristal yang aneh disebabkan oleh magma yang bergerak dalam dua arah sekaligus, dengan satu aliran langsung di atas yang lain, daripada mengalir melalui saluran dalam satu aliran yang tetap.

Para peneliti sebelumnya berspekulasi ini bisa terjadi, tetapi kurangnya akses langsung ke saluran cair menghalangi bukti konklusif, menurut Profesor Suckale.

"Data ini penting untuk memajukan penelitian masa depan kami tentang bahaya ini karena jika saya dapat mengukur gelombang, saya dapat membatasi aliran magma - dan kristal ini memungkinkan saya untuk mencapai gelombang itu," katanya.

Memantau Kilauea dari perspektif bahaya merupakan tantangan yang terus berlangsung karena letusan gunung berapi aktif yang tidak dapat diprediksi.

Alih-alih membocorkan lahar secara terus menerus, justru terjadi semburan berkala yang mengakibatkan aliran lahar yang membahayakan penduduk di sisi tenggara pulau terbesar Hawaii, yang juga disebut Hawaii tetapi dijuluki Pulau Besar.

Meski Klauea terus meletus selama puluhan tahun, letusan di Kabupaten Puna memasuki fase baru yang luar biasa pada 3 Mei 2018. Lava pijar ditembakkan hampir dua ratus kaki di udara dan dimuntahkan lebih dari 13 mil persegi di sepanjang pantai timur pulau terbesar Hawaii yang berpenduduk padat.

Pemerintah Hawaii melaporkan tingkat sulfur dioksida beracun yang tinggi di daerah itu, yang memengaruhi beberapa responden pertama. Kabel listrik dilaporkan telah meleleh dari tiang karena panas, dengan laporan lain menggambarkan aliran lava mengalir melalui hutan dan jalan.

Pelacakan misorientasi kristal di berbagai tahap letusan Kilauea di masa depan dapat memungkinkan para ilmuwan untuk menyimpulkan kondisi aliran saluran dari waktu ke waktu, kata para peneliti.

"Tidak ada yang tahu kapan episode berikutnya akan dimulai atau seberapa buruk itu akan terjadi - dan itu semua bergantung pada detail dinamika saluran," kata Suckale.

Studi ini telah dipublikasikan di Science Advances.