Dampak dari Tumbukan Meteorit Raksasa Terungkap

Kami menemukan bahwa gelombang terganggu oleh fitur permukaan dan mengambil struktur yang lebih kasar, yang artinya lebih sedikit energi yang terkonsentrasi pada antipoda tersebut.

---

Berusaha untuk lebih memahami tingkat kematian dan kehancuran yang akan dihasilkan meteorit besar jika menghantam bumi, peneliti Universitas Princeton telah mengembangkan sebuah model baru yang tidak hanya lebih akurat mensimulasikan dampak seismik tumbukan, tetapi juga membantu mengungkapkan informasi baru tentang permukaan dan interior planet berdasarkan tumbukan di masa lalu.

Para peneliti Princeton menciptakan model pertama untuk memperhitungkan bentuk elips bumi, fitur permukaan serta kedalaman laut dalam simulasi tentang bagaimana gelombang seismik yang dihasilkan tabrakan meteorit akan menyebar ke seluruh planet ini. Sedangkan proyeksi saat ini hanya bergantung pada model bola dunia tanpa fitur dan tanpa adanya gangguan pada dampak meteorit, lapor para peneliti dalam Geophysical Journal International edisi Oktober.

Para peneliti – yang berbasis di laboratorium Jeroen Tromp, Profesor Geologi Blair di Departemen Ilmu Bumi Princeton – mensimulasikan serangan meteorit yang menghasilkan kawah Chicxulub di Meksiko, sebuah tumbukan berkekuatan 2 juta kali lebih kuat daripada bom hidrogen yang diyakini banyak ilmuwan telah memicu kepunahan massal dinosaurus 65 juta tahun yang lalu. Rendering planet menunjukkan bahwa gelombang seismik dari tumbukan akan tersebar dan tidak fokus, sehingga perpindahan darat,tsunami, serta aktivitas seismik dan vulkanik kurang parah dari teori sebelumnya.

Simulasi Princeton juga dapat membantu para peneliti memperoleh wawasan pada permukaan yang tak terlihat serta rincian interior planet dan bulan lainnya, lapor para penulis. Simulasi dapat menentukan kekuatan fokus antipodal meteorit – kawasan dunia di seberang kawah di mana energi dari tumbukan awal datang bersamaan. Para peneliti menemukan bahwa titik ini ditentukan oleh bagaimana fitur dan komposisi bola terpukul langsung dan menyerap gelombang seismik. Para ilmuwan bisa mengidentifikasi karakteristik planet atau bulan dengan membandingkan kawah pada sisa-sisa titik antipodal dan menghitung bagaimana dampak gelombang menyebar.

Model Princeton menunjukkan (di sebelah kiri) bahwa struktur permukaan bumi pada saat tumbukan meteorit yang menghasilkan kawah Chicxulub di Meksiko akan menempatkan Deccan Traps di India barat titik antipodal kawah, bukan kebalikan langsung dari tumbukan. Sejalan dengan itu, model menunjukkan (di kanan) bahwa meteorit menghantam timur jauh dari titik antipodal untuk Deccan Traps, yang menyisakan gunung berapi besar diperkirakan telah memberi kontribusi pada peristiwa kepunahan massal pada akhir periode Kapur. Model ini juga mengungkapkan bahwa tumbukan Chicxulub, ketika permukaan dan bentuk bumi dipertimbangkan, akan memiliki kemungkinan yang terlalu kecil untuk menyebabkan Deccan Traps. (Kredit: Conor Myhrvold)

Penulis Matthias Meschede dari Universitas Munich mengembangkan model di Princeton melalui Program Visiting Student Research Collaborators universitas, bersama rekan-penulis Conor Myhrvold. Meschede menggambarkan temuan ini sebagai berikut:

“Kami telah mengembangkan model pertama untuk menjelaskan bagaimana fitur dan bentuk permukaan bumi akan mempengaruhi penyebaran aktivitas seismik mengikuti tumbukan meteorit. Untuk Bumi, perhitungan ini biasanya dibuat dengan menggunakan model bulat yang halus dan sempurna, tapi kami menemukan bahwa fitur permukaan sebuah planet atau bulan memiliki pengaruh besar pada goncangan dari sebuah meteorit besar, jadi sangat penting untuk memperhitungkannya.

“Setelah tumbukan meteorit, gelombang seismik melakukan perjalanan di seluruh permukaan bumi seperti batu yang dilemparkan ke dalam air. Gelombang ini melakukan perjalanan di seluruh dunia dan bertemu pada satu titik di sisi berlawanan tumbukan yang dikenal sebagai antipoda. Model kami menunjukkan bahwa, karena bumi berbentuk elips dan permukaannya mengheterogenkan perjalanan gelombang dengan kecepatan yang berbeda-beda di daerah yang berbeda, maka hal ini mengubah akhir dari gelombang di sisi lain dunia dan mengubah pula amplitudo gelombang ketika mereka sampai di sana. Gelombang ini juga dipengaruhi oleh interior. Efek pada sisi yang berlawanan adalah hasil dari struktur yang lengkap.

“Kami mulai dengan menanyakan apakah meteorit yang menghantam bumi di dekat Chicxulub dapat terhubung ke teori kepunahan massal lainnya pada zaman akhir-Kapur. Sebagai contoh, ada sebuah teori yang menonjol bahwa meteorit memicu letusan besar gunung-gunung berapi yang mengubah iklim. Letusan-letusan ini diperkirakan berasal dari Deccan Traps India, kira-kira di sisi bumi yang berlawanan dengan kawah Chicxulub saat itu. Karena Amerika Utara lebih dekat dengan Eropa, dan India lebih dekat dengan Madagaskar selama periode Cretaceous, bagaimanapun juga, tampaknya perlu dipertanyakan bahwa Deccan Traps pernah berada pada antipoda tumbukan Chicxulub tersebut.

“Mengenai kepunahan massal, kami melihat dari pengukuran kami ini bahwa tumbukan yang hanya berukuran Chicxulub saja akan terlalu kecil untuk menyebabkan letusan gunung berapi besar seperti yang terjadi di Deccan Traps. Model kami menunjukkan bahwa antipodal yang memfokuskan gelombang seismik dari tumbukan adalah terlalu berlebihan dalam perhitungan sebelumnya, yang menggunakan model bola-bumi.

“Perpindahan maksimum daratan bumi pada titik ini yang telah dihitung menjadi 15 meter, adalah terlalu ekstrim. Hasil pertama dari model kami menunjukkan bahwa perpindahan ini hanya sekitar tiga sampai lima meter. Pada model bulat, semua gelombang datang bersamaan tepat pada satu titik dan, sebagai hasilnya, memiliki amplitudo yang besar. Kami menemukan bahwa gelombang terganggu oleh fitur permukaan dan mengambil struktur yang lebih kasar, yang artinya lebih sedikit energi yang terkonsentrasi pada antipoda tersebut.

“Tapi hasil kami melampaui Chicxulub. Pada prinsipnya, kini kami bisa memperkirakan seberapa besar meteorit akan menyebabkan peristiwa bencana. Sebagai contoh, kami menemukan bahwa jika Anda meningkatkan radius meteorit Chicxulub dengan faktor lima sambil mempertahankan kecepatan dan kepadatan yang sama, maka itu akan sudah cukup besar bagi setidaknya bebatuan fraktur pada sisi berlawanan planet. Model kami dapat digunakan untuk memperkirakan besar dan efek tumbukan lainnya di masa lalu. Sebuah model yang sama dapat digunakan untuk mempelajari contoh-contoh lain struktur antipodal dalam tata surya, seperti kawasan asing yang berlawanan dengan kawah raksasa Basin Caloris di planet Merkurius.

“Juga, model seperti itu dapat membantu memeriksa interior bulan atau planet dengan membandingkan ukuran kawah dengan jumlah gangguan antipodal – pada dasarnya, Anda hanya perlu dua gambar. Satu dapat mengkorelasikan tumbukan besar tertentu dengan mengobservasi efek antipodal – yang tergantung pada fitur permukaan objek – dan lebih memahami heterogenitas permukaan dengan bagaimana energi itu didistribusikan di antara dua titik tersebut. Itu dapat mengungkapkan informasi tentang, tidak hanya struktur permukaan objek pada saat tumbukan, tetapi juga interior, seperti seandainya planet ini memiliki inti keras.”

Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation dan Layanan Pertukaran Akademis Jerman.

Kredit: Universitas Princeton
Jurnal: Matthias A. Meschede, Conor L. Myhrvold, Jeroen Tromp. Antipodal focusing of seismic waves due to large meteorite impacts on Earth. Geophysical Journal International, 2011; 187 (1): 529 DOI: 10.1111/j.1365-246X.2011.05170.x