Erupsi Vulkanik Dingin di Komet Pons-Brooks

Setelah 70 tahun, komet Pons-Brooks kembali datang berkunjung ke tata surya bagian dalam mengikuti periodisitasnya.

Kehadiran komet Pons-Brooks kali ini diwarnai kejutan langka: terjadinya erupsi vulkanik dingin di komet. Volume magma beku yang dimuntahkannya sekitar 10 juta meter³, setara volume tipikal letusan Gunung Merapi di Jawa Tengah-DIY pada umumnya (kecuali Letusan Merapi 2010).

Vulkanisme adalah proses keluarnya magma dari kedalaman menuju paras (permukaan) padat sebuah benda langit lewat saluran alamiah yang umumnya zona lemah pada kerak benda langit di bagian tersebut. Publik mengenal vulkanisme sebagai “vulkanisme panas,” dimana magma yang dimuntahkan pada dasarnya berupa batuan cair kental bersuhu tinggi. Saat keluar ke paras, magma bertransformasi menjadi material vulkanik sebagai lava (efusif) dan piroklastika (eksplosif) di bawah dorongan gas-gas vulkanik. Fenomena demikian saat ini dijumpai di Bumi dan Io (salah satu satelit Jupiter). Ada dugaan vulkanisme serupa masih terjadi pula di Venus.

Sebaliknya vulkanisme dingin jarang dikenal, meski berlimpah pula dalam tata surya kita. Vulkanisme dingin memuntahkan ‘magma beku’ dalam rupa butir-butir air, metana maupun amonia di lingkungan yang sangat dingin membekukan. Di kedalaman, magma beku tersebut berbentuk cair. Namun begitu keluar dari paras benda langit, ia memadat membentuk butiran hingga bongkahan. Vulkanisme dingin pertama kali terdeteksi di Triton (salah satu satelit Neptunus) melalui Voyager 2. Lalu teramati juga di Enceladus (salah satu satelit Saturnus) melalui observasi Cassini. Dan kemudian terdeteksi juga di Ceres lewat kerja keras Dawn.

Komet 12 P/Pons-Brooks merupakan komet periodik yang menjadi bagian keluarga komet Halley. Ia beredar mengelilingi Matahari pada periode 71 tahun dengan orbit merentang dari orbit Venus hingga Neptunus dan sangat miring (inklinasi 74º). Sebagai komet keluarga Halley, dinamika orbit komet Pons-Brooks dipengaruhi terutama oleh planet Jupiter dan Saturnus. Akan tetapi gangguan tersebut tidaklah signifikan untuk rentang tahun 1740 hingga 2167, berdasarkan studi Carusi dkk (Carusi et.al, 1987).

Pada 21 Juli 2023, komet Pons-Brooks terdeteksi mengalami peningkatan kecerlangan secara mendadak (outburst). Komet teramati bertambah cerlang hingga 100 kali, sehingga sempat memiliki magnitudo semu antara +11 hingga +12 (semula +16 hingga +17). Pengamatan menunjukkan terbentuknya struktur tapal-kuda di bagian muka coma (bagian yang menghadap ke Matahari). Dari hari ke hari struktur tersebut berkembang meluas hingga pada puncaknya bergaris tengah sekitar 210.000 km. Pada saat yang sama pula kecerlangan komet perlahan-lahan kembali memudar.

Outburst tersebut diinterpretasikan sebagai peristiwa erupsi vulkanik dingin. Saat itu komet sedang berada pada jarak 3,9 SA dari Matahari atau sedikit di luar garis es 3,2 SA (Podolak & Zucker, 2010). Di titik tersebut paras inti komet Pons-Brooks seharusnya belum cukup hangat untuk memproduksi gas-gas volatil yang bakal membentuk struktur coma dan ekor komet. Namun dinamika bawah permukaan memungkinkan terjadinya titik panas (hotspot) yang khas hingga membentuk cairan magma dingin dengan tekanan kian besar. Pada satu saat tekanan tersebut melampaui ambang batas sehingga mengalir ke paras dengan deras sekaligus menyublim membentuk butir-butir es sekaligus menangkut material intikomet menjadi debu.

Dalam perhitungan Cariie Holt, astronom University of Marland, massa es dan debu yang disemburkan dalam erupsi vulkanik dingin di komet Pons-Brooks pada peristiwa outburst ini sekitar 10 juta ton. Dengan asumsi massa jenisnya setara air (1 g/cc), maka volume erupsi tersebut setara dengan 10 juta meter kubik. Atau setara volume tipikal erupsi Gunung Merapi di Indonesia pada umumnya (kecuali Letusan Merapi 2010). Untuk sebuah benda langit yang sangat kecil (diameter inti komet Pons-Brooks berkisar 30 km), volume erupsi vulkanik dingin tersebut tergolong sangat besar.

Erupsi vulkanik dingin yang dialami komet Pons-Brooks bukanlah kejadian pertama yang teramati di komet. Sebelumnya ada komet 29 P/Schwassmann–Wachmann (periode 14 tahun) yang telah terdeteksi mengalami outburst serupa, bahkan hingga empat kali. Dalam kasus Schwassmann–Wachmann, erupsi vulkanik dingin yang dialaminya diduga disebabkan oleh kombinasi dimensi inti komet yang sebesar 60 km, tergolong besar untuk ukuran komet-komet, dan rotasinya yang sangat lambat (12,1 hari). Sehingga memungkinkan terbentuknya titik-titik panas akibat akumulasi energi Matahari di bagian parasnya.

Lalu ada pula komet 17 P/Holmes (periode 6,8 tahun), yang telah terdeteksi mengalami 2 kali outburst (masing-masing pada 2007 dan 2015). Outburst 2007 cukup fenomenal karena menjadikan komet Holmes bertambah cerlang hingga hampir 480.000 kali lipat. Sehingga saat itu komet bahkan nampak seakan-akan menjadi bintang terang ketiga di rasi Perseus (yang kebetulan sedang dilintasinya). Berbeda dengan kasus komet Pons-Brooks dan komet Schwassmann–Wachmann, inti komet Holmes tergolong kecil (diameter hanya 3,4 km).