Ilmuwan di Singapura Bakal Ungkap Gempa Sumatera 1861 yang Bertahan 32 Tahun

Studi baru ini mengandalkan juru tulis tak terduga dari pergeseran tektonik Bumi: karang.

Beberapa jenis karang, seperti Porites, seperti jari, tumbuh ke luar dan ke atas sampai mereka berlama-lama tepat di bawah permukaan air. Jika air naik, karang dengan cepat tumbuh ke atas lagi. Jika air turun, karang yang terpapar udara mati, sementara bagian yang terendam terus tumbuh ke luar.

Karena karang ini massal dalam lapisan, seperti pohon yang tumbuh di cincin konsentris, para ilmuwan dapat menggunakan kerangka mereka untuk memetakan perubahan ketinggian air relatif dari waktu ke waktu.

"Mereka pada dasarnya bertindak seperti pengukur pasang surut alami," kata Hill.

Perubahan permukaan laut dapat berasal dari faktor-faktor yang didorong oleh perubahan iklim, seperti gletser yang mencair, atau dari pergeseran ketinggian lanskap. Di lepas pantai barat Sumatera, justru disebabkan oleh pergerakan lempeng tektonik.

Di zona ini, lempeng tektonik Australia terjun di bawah lempeng Sunda, tetapi terjebak di sepanjang zona tepat di bawah busur pulau-pulau Indonesia. Ketika lempengan-lempengan bertabrakan, lempengan turun menarik di tanah di atas. Ini melenturkan permukaan, yang menarik tepi lempengan lebih rendah ke laut, tetapi menyebabkan bagian lain dari lempengan naik.

Jika 'ketegangan' itu membangun begitu tinggi sehingga gempa bumi merobek wilayah itu, tanah akan tiba-tiba bergeser, membalikkan efek dan mengirim beberapa daerah pesisir menembak ke atas. Pergeseran seperti itu terjadi setelah gempa berkekuatan 8,7 skala richter mencengkeram Sumatera pada 2005.

"Ketika terumbu karang bergerak naik dalam gempa, seluruh ekosistem dibiarkan persis di tempatnya," tulis rekan penulis studi Aron Meltzner dalam sebuah blog tentang pengalaman lapangannya pada tahun 2005 saat menjadi seorang mahasiswa Ph.D. di CalTech.

Karang bercabang, landak laut, kerang, kepiting, dan ikan semuanya terbaring mati atau mati, terpapar di tanah yang hampir kering.

Meltzner, yang sekarang menjadi ahli geologi di Nanyang Technological University di Singapura, kembali mempelajari karang-karang di sekitar Sumatera dari tahun ke tahun untuk menguraikan banyak catatan yang mereka pegang. Dalam sebuah studi tahun 2015, ia dan rekan-rekannya mendokumentasikan pergeseran tiba-tiba pergerakan tanah menjelang gempa raksasa 1861.

Sebelum 1829, tanah di dekat pulau Simeulue tenggelam sekitar satu hingga dua milimeter setiap tahun, berdasarkan data karang. Tetapi kemudian tingkat melompat tiba-tiba, dengan tanah tenggelam hingga 10 milimeter setahun sampai gempa 1861 merobek wilayah itu. Tim awalnya berpikir perubahan itu karena daerah yang bergeser di mana dua lempeng tektonik mengunci bersama-sama, tetapi mereka tidak yakin penyebab yang tepat.

Pada tahun 2016, Mallick dari Nanyang Technological University mengalihkan perhatian baru pada data karang. Dengan memodelkan fisika zona subduksi dan pergerakan cairan di sepanjang patahan, para peneliti menemukan bahwa perubahan cepat disebabkan oleh pelepasan strain bawaan — awal gempa gerak lambat.

Gempa bumi lambat baru diakui sejak akhir 1990-an, ketika mereka awalnya tercatat di Barat Laut Pasifik Amerika Utara dan di wilayah Nankai di lepas pantai Jepang. Pelepasan energi bertahap mereka berarti mereka menyebabkan pergeseran halus di permukaan, sehingga mereka tidak ditemukan sampai teknologi GPS telah cukup membaik untuk memetakan perubahan kecil tersebut.

Namun semakin banyak tempat yang dilihat para peneliti sejak saat itu, semakin banyak gempa bumi lambat yang mereka temukan, dari pantai Selandia Baru ke Kosta Rika dan bahkan Alaska. "Kami melihat slip seismik di mana-mana," kata Lucille Bruhat, seorang ahli geofisika di Ecole Normale Supérieure (ENS) di Paris, Prancis, yang bukan bagian dari tim studi.

Gerak gempa lambat mengambil banyak rasa yang berbeda. Di Cascadia dan Nankai, gempa lambat menyerang dengan keteraturan yang luar biasa, mengaduk setiap 14 bulan atau lebih di Cascadia dan setiap tiga hingga enam bulan di Nankai. Di kedua lokasi, gempa berdurasi panjang ini juga disertai dengan banyaknya gempa kecil yang dikenal sebagai getaran.

Bruhat menganalogikan prosesnya dengan seseorang yang berjalan melintasi lantai kayu. "Anda bergerak dan kayu retak di sekitar Anda," katanya. "Semua retakan akan menjadi getaran."

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan juga menemukan bahwa durasi gempa lambat dapat sangat berbeda. Di Alaska, misalnya, para peneliti menemukan satu peristiwa yang berlangsung setidaknya sembilan tahun, hanya menyadari mereka sedang melihat gempa lambat setelah permukaan merayap terhenti pada 2004, kata Mallick. Peristiwa yang baru ditemukan di dekat Sumatera mendorong kemungkinan durasi gempa lambat lebih jauh dari sebelumnya.

"Banyak orang telah menyarankan bahwa peristiwa yang lebih besar dan lebih lama ini dimungkinkan," kata Laura Wallace, seorang ahli geofisika di University of Texas di Austin dan GNS Science di Selandia Baru, yang bukan bagian dari tim studi. Tetapi pemantauan terus menerus terhadap gerakan tanah di dekat zona subduksi hanya terjadi dalam beberapa dekade terakhir atau lebih, yang berarti "kami benar-benar hanya melihat snapshot kecil pada waktunya," katanya.

Memahami peristiwa gempa lambat ini sangat penting untuk memahami potensi risiko mereka dalam memicu gempa yang lebih besar. Gempa slow-slip mendahului banyak gempa terkuat yang pernah tercatat, termasuk gempa bumi Indonesia 9,1; gempa Bumi Sumantra-Adaman pada 2004, gempa bumi berkekuatan 9,1 Tōhoku jepang pada 2011, dan gempa Iquique magnitudo 8,2 yang merusak Cile pada 2014.

"Ini topik hangat saat ini di lapangan," kata Noel Bartlow, ahli geofisika yang berspesialisasi dalam gempa lambat di University of Kansas yang bukan bagian dari tim studi. Tetapi justru menunjukkan bahwa peristiwa gempa slow-slip sebenarnya dapat memicu bergidik geologis yang lebih besar, yang telah lama menimbulkan tantangan. Tidak setiap gempa lambat menyebabkan goyangan besar.

"Buktinya agak berkembang, tetapi masih terbatas pada beberapa studi kasus," katanya.

Bagian dari masalah adalah bahwa menangkap gempa berumur panjang dalam aksinya itu tidak mudah. Gempa panjang dalam studi baru merayap di sepanjang bagian dangkal dari fault, yang terletak di bawah air jauh dari tanah, Bartlow menjelaskan. Tetapi stasiun GPS tradisional tidak berguna di dasar laut karena sinyal mereka tidak menembus sangat jauh melalui air. Dan beberapa titik di Bumi memiliki catatan alami gerakan seperti itu mirip dengan karang Indonesia.

Ada instrumen yang dapat membantu, tetapi harganya mahal, kata Bartlow. Dia berencana untuk mencari peristiwa slow-slip dangkal serupa di lepas pantai Pasifik Barat Laut dengan instrumen yang menggunakan serat optik untuk mengukur ketegangan permukaan.

Meskipun pemantauan sering dianggap sebagai "hal-hal yang kurang seksi" yang dapat dilakukan para ilmuwan, Hill mengatakan, sangat penting untuk memahami planet kita dalam semua kompleksitasnya.

"Setiap kali kita berpikir kita memahami tektonik, maka Bumi akan melemparkan kejutan lain pada kita," kata Hill. "Semakin banyak kami mengumpulkan kumpulan data yang sangat panjang ini, semakin banyak kejutan seperti ini yang akan kami dapatkan."