(Kandidat) Kawah Tumbukan Benda Langit di Majalengka

Di perbatasan kabupaten Majalengka dan Sumedang (Jawa Barat), tepatnya di Daerah Aliran Sungai (DAS) Cilutung pada koordinat 6º 50’ LS 108º 11’ BT, telah lama dijumpai struktur geomorfologi berbentuk melingkar dengan ukuran cukup besar. Jejak–jejak lingkaran tersebut mengesankan sebagai kawah dan ada yang berbentuk nyaris utuh, namun ada pula yang kurang dari separuh. Dalam citra Google Earth bentuk–bentuk ini nampak cukup jelas. Di dalam kawasan seluas 12,7 x 12,7 km2 dijumpai 5 buah kawah masing–masing kawah A (diameter 8,5 km), kawah B (diameter 3,9 km), kawah C (diameter 4,3 km), kawah D (diameter 3,5 km) dan kawah E (diameter 4,9 km). Kawah A dan E terpisah dari lainnya sementara kawah B, C dan D saling tumpang tindih.

Citra kompleks kawah Majalengka berdasarkan Google Earth, lengkap dengan kelima kawah dan labelnya. Kompleks kawah Majalengka adalah kawah tumbukan benda langit pertama di Indonesia. Kredit foto : Koesoemadinata, 2011 dengan modifikasi oleh Sudibyo, 2011

Dalam peta geologi terbitan Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi (P3G) Bandung tahun 1973 jejak kelima kawah tersebut telah terpetakan dimana dasarnya dilapisi sedimen yang menjadi bagian formasi Citalang dengan usia tergolong muda dalam skala waktu geologi, yakni Pliosen (4 juta tahun). Sehingga kawah–kawah tersebut kemungkinan berusia 4 juta tahun. Bentuk–bentuk melingkar tersebut saat itu ditafsirkan sebagai gejala pematahan menanjak/menaik (thrust–faulting) yang berbentuk melengkung. Sejumlah geolog berasumsi struktur–struktur melingkar ini terbentuk akibat bekerjanya tektonik lengseran (gliding tectonics).

Belakangan asumsi tektonik lengseran sulit untuk dipertahankan, mengingat dengan bentuk struktur yang melengkung ke segenap penjuru arah mata angin maka terdapat kesulitan untuk mencari lokasi pusat bebannya. Atas dasar demikian, geolog senior RP. Koesoemadinata mengemukakan hipotesis baru, bahwa penyebab terbentuknya kelima kawah tersebut bukanlah gaya endogen dari dalam Bumi, melainkan faktor terestrial berupa tumbukan benda langit berkecepatan sangat tinggi (hypervelocity impacts).

Asumsi ini sangat menarik, mengingat dari 175 buah kawah (atau kompleks kawah) tumbukan benda langit yang telah terbukti di permukaan Bumi seperti didata Planetary Space Science Data Center University of New Brunswick (Canada), tak satupun yang berada di Asia Tenggara khususnya Indonesia. Padahal dengan luas wilayah demikian besar dan sejarah geologi yang panjang (merentang hingga masa lebih dari 100 juta tahun silam), adalah aneh bila di Indonesia tidak ditemukan jejak tumbukan benda langit mengingat fenomena ini merupakan salah satu proses fundamental pembentuk permukaan Bumi. Salah satu problem terkait ketiadaan penemuan tersebut adalah jarangnya penelitian yang terfokus, apalagi dengan sejarah geologinya maka amat dimungkinkan kawah–kawah produk tumbukan benda langit di Indonesia (khususnya yang berumur lebih dari sejuta tahun) telah tererosi berat. Sehingga hanya tersisa jejak–jejaknya saja yang tak kasat mata dan hanya bisa diidentifikasi lewat metode–metode geofisika seperti survei seismik, gravitasi maupun magnetik yang mahal.

Perbandingan bentuk kompleks kawah tumbukan benda langit yang bolide–nya terfragmentasi di atmosfer Bumi seperti diperlihatkan kompleks kawah Henbury di Australia (atas) dengan yang yang bolide–nya terfragmentasi di angkasa akibat melanggar orbit Roche seperti diperlihatkan untaian kawah di Ganymede. Kredit foto : PASSC dan NASA, 2011

Kompleks kawah tumbukan benda langit di Bumi, khususnya yang menempati wilayah sempit, terbentuk oleh benda langit yang mengalami pemecahbelahan dalam lingkungan atmosfer Bumi. Proses ini terjadi tatkala benda langit yang jatuh (dengan kecepatan antara 11 km/detik hingga 72 km/detik) menjumpai atmosfer Bumi sehingga menghadapi tekanan ram (tekanan udara yang terbentuk di depan obyek berkecepatan sangat tinggi). Tekanan ram kian membesar seiring kian dalamnya sebuah benda langit menerobos atmosfer sehingga menjumpai lapisan–lapisan udara yang kian padat. Pada benda langit kecil (meteoroid), tekanan ram mampu membuat keseluruhan atau sebagian besar massa beda mengalami ablasi, yakni mengalami pemanasan demikian hebat sehingga teruapkan/terlepas ke lingkungan sekitar sebagai butir–butir debu mikroskopis, sementara sisanya mengalami fragmentasi (pemecahbelahan) yang umumnya terjadi di antara ketinggian 70 km hingga 30 km.

Sebaliknya pada bolide hanya sebagian kecil massa yang mengalami ablasi. Sebagian besar lainnya terus menerobos atmosfer Bumi sebagai bongkahan utuh sampai ke titik dimana tekanan ram melampaui yield strength bolide sehingga terjadilah fragmentasi pada ketinggian lebih dari 100 km. Fragmentasi memproduksi sejumlah pecahan besar yang selanjutnya jatuh ke Bumi secara berdekatan. Sejumlah kompleks kawah tumbukan berusia sangat muda (Holosen) terbentuk lewat mekanisme demikian, misalnya saja kompleks kawah Macha (Russia), Campo del Cielo (Argentina), Henbury (Australia), Wabar (Saudi Arabia) maupun Sikhote–Alin (Russia). Sebaliknya, bila pemecahan terjadi di angkasa (misalnya akibat bekerjanya gaya tidal saat benda langit melanggar batas orbit Roche), kompleks kawah tumbukannya akan berbentuk barisan kawah menyerupai untaian tasbih (berjejeran) yang menempati area lebih luas, seperti yang salah satunya bisa dijumpai di Ganymede (salah satu satelit Jupiter).

Dengan demikian kompleks kawah Majalengka mungkin dibentuk oleh bolide yang terfragmentasi di ketinggian atmosfer. Dan dengan bentuk tiap kawah yang sferis mendekati lingkaran, maka bisa dikatakan bolide pembentuknya jatuh dari altitud tinggi bila dilihat dari titik target. Eugene M. Shoemaker, bapak astrogeologi sekaligus salah satu pendiri cabang ilmu tumbukan benda langit, menggarisbawahi bolide yang menghantam Bumi rata–rata berasal dari altitud 45º, namun data empirik memperlihatkan kawah tumbukan sferis bisa dibentuk oleh bolide yang jatuh dari altitud 20º hingga 90º terhadap permukaan Bumi yang menjadi targetnya.

Perbandingan bentuk punggungan melingkar di kawah Wabar (kiri) dan kawah A Majalengka (kanan). Meskipun berbeda tipe, nampak bahwa kedua tepi kawah menampilkan fitur serupa yakni bergelombang (tanda kotak), yang dalam kawah A Majalengka bisa ditafsirkan sebagai undakan–undakan kawah kompleks. Kredit foto : Wynn, 1998 dan Koesoemadinata, 2011

Simulasi
Dengan anggapan target tumbukan memiliki densitas sama dengan densitas bolide yakni 2 gram/cm3 dengan 10 % massanya terablasi, densitas udara di permukaan laut 0,001 gram/cm3, skala tinggi atmosferik 8 km, drag coefficient 2, perilaku bolide di atmosfer menyerupai peristiwa Tunguska 1908 dengan pancake–factor 10, rasio diameter kawah tumbukan terhadap bolide 20:1, rasio konversi energi tumbukan ke energi seismik 0,01 % dan rasio konversi energi tumbukan ke energi termal 0,3 %, maka simulasi dengan pendekatan pemodelan fisika ledakan nuklir (dengan mengesampingkan radiasinya) mengindikasikan bahwa bolide pembentuk kompleks kawah Majalengka semula merupakan benda langit minor berdiameter 500 m dengan massa 120 juta ton yang melayang di angkasa pada kecepatan inisial 50 km/detik. Terhadap titik target Majalengka (purba), bolide jatuh dari altitud 20º pada kecepatan relatif 51 km/detik. Dalam perjalanannya menembus atmosfer, terjadi fragmentasi pada ketinggian 144 km, seperti diindikasikan dari parameter If yang nilainya hampir mendekati nol (tepatnya 6 x 10-6). Agar bolide tidak mengalami fragmentasi maka parameter If harus bernilai lebih dari 1.

Fragmentasi tidak mengubah banyak kecepatan setiap fragmen yang terbentuk sehingga mereka lantas jatuh membentur Bumi dengan hebatnya. Total energi tumbukan mencapai 1,42 x 1020 Joule atau 34.000 megaton TNT, setara dengan energi letusan Gunung Tambora 1815, dimana 74 % diantaranya merupakan energi tumbukan kawah A. Tumbukan tiap fragmen pada targetnya menyebabkan evaporasi baik pada target maupun fragmen bolide lewat fase kompresi. Selanjutnya mayoritas energi tumbukan dihantarkan ke target dalam fase ekskavasi dan membentuk kawah transien. Kawah transien ini bersifat sementara dan bentuknya kemudian dimodifikasi oleh gravitasi Bumi pada fase modifikasi sehingga menjadi kawah kompleks, yang ditandai oleh munculnya kubah pusat (central–peak) ditengahnya sekaligus runtuhnya punggungan melingkar (crater ring) yang mengelilingi tepiannya menjadi sejumlah undakan yang sekilas menyerupai hasil pensesaran anjak.

Dihitung dari kawah A sebagai kawah terbesar, tumbukan melepaskan panas luar biasa yang dikenal sebagai radiasi termal, yang membakar hutan seluas 76.500 km2 disekelilingnya. Tumbukan juga melepaskan gelombang kejut (shockwave) yang menghajar hutan seluas 17.700 km2 di sekelilingnya hingga rata dengan tanah. Namun dampak yang terasakan di seluruh permukaan Bumi terjadi tatkala tumbukan melepaskan debu produk tumbukan (ejecta) sebanyak 65 km3, hampir separuh material vulkanik letusan Gunung Tambora 1815. Ejecta membumbung tinggi hingga ke lapisan stratosfer selanjutnya tersebar secara lateral dan berperan sebagai tabir surya yang memblokir cahaya Matahari bersama dengan butir–butir asam sulfat yang turut terbentuk. Akibatnya intensitas cahaya Matahari yang sampai di permukaan Bumi pun berkurang sehingga menyebabkan penurunan suhu rata–rata permukaan Bumi. Fenomena ini dalam model TTAPS (sebagai akronim dari kelima ilmuwan pengusulnya yakni Turco, Toon, Pollack, Ackerman dan Sagan) dikenal sebagai musim dingin nuklir yang bersifat global dengan dampak mungkin menyerupai dampak letusan Gunung Tambora 1815.

Pembuktian

Kunci untuk membuktikan sebuah struktur geologi sebagai kawah tumbukan benda langit. Atas : lembaran–lembaran datar pada kristal kuarsa yang termetamorfosis dan hanya bisa dilihat secara mikroskopik, sampel dari kawah Riess (Jerman). Tengah : shatter cones yang bisa dilihat secara makroskopik, sampel dari kawah Wells Creek (AS). Bawah: suevit (breksi tumbukan), sampel dari kawah Riess (Jerman).

Selain bentuk sferisnya, ada beberapa ciri menonjol pada kompleks kawah Majalengka yang mirip ciri–ciri kawah tumbukan benda langit. Pada kawah A misalnya, dijumpai lengkungan yang berundak–undak dan mengesankan sebagai punggungan melingkar yang menjadi batas kawah. Sementara pada kawah D dijumpai sisa–sisa kubah tepat di pusat kawah, yang mirip dengan central–peak dalam kawah tumbukan benda langit.

Namun membuktikan kompleks kawah Majalengka sebagai hasil tumbukan benda langit masa silam tidak terletak pada analisis kemiripan bentuknya maupun ciri–cirinya, melainkan pada eksistensi mineral–mineral kunci yang tidak terdapat dalam struktur geologi lainnya. Tumbukan benda langit melibatkan energi kinetik sangat besar yang menyamai magnitud ledakan nuklir sehingga dampaknya pun menyerupai ledakan nuklir (minus radiasinya). Terbentuknya gelombang kejut menghasilkan tekanan ekstratinggi (overpressure) di titik tumbuk dalam orde ratusan ribu hingga jutaan ton tiap m2, sehingga sanggup mengubah batuan target menjadi batuan malihan dinamik (metamorf tekanan) tingkat tinggi.

Butir–butir pasir (SiO2) akan tertekan hebat menjadi felspar (pada tekanan 5 juta ton/m2) atau koesit (pada tekanan 200 ribu ton/m2). Secara mikroskopis mineral tersebut juga memiliki fitur berupa lembaran–lembaran (laminasi) datar, yang dikenal sebagai planar deformation features (PDF). Dalam orde tekanan lebih rendah, secara makroskopis akan terbentuk shatter cones yakni batuan yang menyerupai kerucut terpecah atau ekor kuda. Pada tekanan jauh lebih tinggi, batuan bisa meleleh (menyerupai lava), untuk kemudian membeku kembali setelah tercampur dengan bongkah–bongkah produk tumbukan sehingga menghasilkan breksi tumbukan/breksi polimiktik (suevit).

Sehingga, pembuktian apakah kompleks kawah Majalengka merupakan jejak tumbukan benda langit atau bukan bergantung pada adakah mineral koesit atau felspar, atau lapisan–lapisan mendatar, atau shatter cones. Jika salah satu atau ketiga–tiganya dijumpai, maka hipotesis itu pun terbukti.

Ditulis oleh

Muh. Ma'rufin Sudibyo

Muh. Ma'rufin Sudibyo

Orang biasa saja yang suka menatap bintang dan terus berusaha mencoba menjadi komunikator sains. Saat ini aktif di Badan Hisab dan Rukyat Nasional Kementerian Agama Republik Indonesia. Juga aktif berkecimpung dalam Lembaga Falakiyah dan ketua tim ahli Badan Hisab dan Rukyat Daerah (BHRD) Kebumen, Jawa Tengah. Aktif pula di Lembaga Pengkajian dan Pengembangan Ilmu Falak Rukyatul Hilal Indonesia (LP2IF RHI), klub astronomi Jogja Astro Club dan konsorsium International Crescent Observations Project (ICOP). Juga sedang menjalankan tugas sebagai Badan Pengelola Geopark Nasional Karangsambung-Karangbolong dan Komite Tanggap Bencana Alam Kebumen.

Tulis komentar dan diskusi...