Pada tanggal 11 Maret 2011, gempa bumi berkekuatan 9,0 skala Richter mengguncang Jepang, memicu fenomena pergerakan tanah tambahan. Sekitar 15 menit setelah gempa awal, yang tercatat pada pukul 14:46 waktu setempat, sebagian besar wilayah Jepang bergerak ke arah timur, menurut data yang dikumpulkan oleh stasiun GPS.
Pergerakan ini, meskipun halus – antara 5 dan 6 milimeter (0,20 hingga 0,24 inci) – bersifat permanen dan pada awalnya diremehkan atau dianggap sebagai kesalahan pengukuran. Namun, ahli geofisika Sunyoung Park, seorang peneliti di Universitas Chicago, menafsirkan sinyal tersebut secara berbeda, karena melihat sinyal tersebut sebagai bukti adanya perubahan nyata. Sebuah studi baru-baru ini menegaskan bahwa perpindahan tanah merupakan peristiwa seismik yang “luar biasa” dan belum pernah terjadi sebelumnya.
Park yang memimpin penyelidikan menyoroti keunikan peristiwa ini. “Yang tidak biasa dari pergerakan ini adalah pada dasarnya seluruh wilayah Jepang bergerak hampir seragam dan serentak,” kata ahli geofisika tersebut.
Peneliti lebih lanjut menjelaskan bahwa perpindahan yang meliputi daratan Jepang, yang membentang dari Hokkaido hingga Kyushu sejauh sekitar 3.000 kilometer (1.800 mil), tidak terjadi bersamaan dengan gempa utama dan mendahului gempa susulan terkait.
Setelah melakukan analisis ekstensif terhadap data seismik dan GPS, Park dan timnya mengungkapkan bahwa gelombang getaran menyebar hingga ke inti bumi. Gelombang ini kemudian kembali ke kerak bumi, menyebabkan perpindahan empat lempeng tektonik penting.
Para seismolog telah mengetahui bahwa gelombang yang dihasilkan oleh gempa bumi besar dapat melintasi planet ini dan terpantul di inti luar, yaitu lapisan logam cair. Namun, kepercayaan yang umum adalah bahwa energi ini tersebar sebelum mencapai permukaan bumi kembali.
Park menekankan sifat penemuan yang belum pernah terjadi sebelumnya. “Gelombang menyelam dalam yang memicu suatu peristiwa adalah sesuatu yang baru, dan peristiwa ini sangat tidak biasa, juga dalam artian sangat komprehensif,” kata ahli geofisika tersebut.
Gempa bumi diketahui menyebabkan pergerakan tanah yang signifikan, mengakibatkan retakan dan perpindahan wilayah yang lebih luas hingga beberapa sentimeter. Namun, pergerakan ini seringkali lebih terbatas secara geografis dibandingkan fenomena umum yang mempengaruhi seluruh Jepang, seperti yang diidentifikasi oleh tim Park.
Goran Ekstrom, ahli geofisika di Universitas Columbia, mengemukakan bahwa pada gempa tahun 2011, dua lempeng yang berinteraksi di bawah Jepang bergerak sekitar 10 meter.
Ekstrom, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut, menjelaskan bahwa “pergerakan cepat inilah yang menimbulkan gempa bumi dan tsunami, dan juga menyebabkan seluruh pulau Honshu bergeser ke arah timur sekitar 20 sentimeter,” mengacu pada pulau terbesar di kepulauan Jepang.
Perpindahan yang diidentifikasi oleh Park dan timnya, meskipun besarnya lebih kecil, namun penting karena cakupan geografisnya. Ini mewakili pergerakan paling luas yang pernah tercatat dan melepaskan sejumlah energi yang sebanding dengan gempa berkekuatan 7,5 skala Richter, menurut informasi yang dirilis dalam sebuah pernyataan.
Identifikasi kategori risiko seismik baru
Gempa bumi bulan Maret 2011, yang pusat gempanya berada 372 kilometer (231 mil) timur laut Tokyo, dianggap sebagai gempa paling dahsyat dalam sejarah Jepang. Bencana ini menyebabkan tsunami besar, krisis nuklir, dan hilangnya sekitar 20.000 nyawa. Park menekankan pentingnya para pengambil keputusan mendapat informasi tentang sumber bahaya seismik yang sebelumnya diabaikan ini.
Berbeda dengan gempa susulan yang prediksinya tidak tepat, perjalanan gelombang menuju inti bumi dan kembali – menempuh perjalanan sekitar 5.800 kilometer – memakan waktu sekitar 15 menit. Interval ini memberikan jendela untuk mengantisipasi kejadian dan kemungkinan mempersiapkan diri. Namun, karena distribusi energi seismik yang luas di wilayah yang luas, persepsi dan kerusakan yang ditimbulkan akan lebih kecil dibandingkan gempa konvensional berkekuatan 7,5 skala Richter, yang memusatkan energinya di wilayah yang lebih terbatas.
Park menyebutkan bahwa “bahkan jika terjadi kerusakan, mungkin akan sangat sulit membedakannya dengan kerusakan yang disebabkan oleh gempa utama dan gempa susulan berikutnya.”
Perpindahan yang diamati pada tahun 2011, yang disebabkan oleh gelombang seismik yang mencapai inti bumi, mempengaruhi persimpangan lempeng tektonik Pasifik dan Okhotsk, serta batas antara Laut Filipina dan lempeng Eurasia. Lempeng tektonik merupakan bagian kerak bumi yang berbatu-batu yang bergerak secara terus menerus dan bertahap.
Park berpendapat bahwa dampak kuat dari gempa utama mungkin telah memfasilitasi datangnya gelombang dari inti. Fenomena ini akan mengaktifkan kembali patahan yang dekat dengan episentrum gempa utama dan juga akan mengaktifkan pergerakan di persimpangan lempeng yang terletak pada jarak yang lebih jauh.
Vedran Lekić, profesor di departemen ilmu geologi, lingkungan dan planet di Universitas Maryland, menyoroti bahwa Jepang memiliki jaringan stasiun pemantauan seismik dan satelit yang “luar biasa”, yang memungkinkan untuk merekam peristiwa seperti ini. Namun, ia memperingatkan bahwa ada kemungkinan bahwa “fenomena semacam ini terjadi di wilayah lain yang memiliki sedikit instrumen pemantauan, sehingga tidak dapat didokumentasikan secara pasti.”
Lekić, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut, menambahkan bahwa, sepengetahuannya, pergerakan tanah pada sistem patahan yang luas, serupa dengan yang terjadi di Jepang, tidak pernah ada kaitannya dengan datangnya gelombang seismik yang terpantul dari inti bumi.
Park dan timnya menganalisis hipotesis lain mengenai perpindahan Jepang ke arah timur, seperti kemungkinan longsor kapal selam. Namun, mereka berpendapat bahwa dampak dari peristiwa semacam itu akan lebih bersifat lokal.
Amanda Thomas, ahli geofisika di University of California, Davis, yang juga tidak terlibat dalam penelitian terbaru ini, menyebut penelitian tersebut “sangat signifikan” jika interpretasi datanya dapat dikonfirmasi.
Dia menjelaskan bahwa “implikasi yang lebih luas dari penelitian ini adalah bahwa gempa bumi besar dapat terus mempengaruhi sistem patahan dengan cara yang tidak terduga selama beberapa menit setelah gempa besar terjadi, tidak hanya melalui gempa susulan tetapi juga melalui gelombang seismik yang datang kemudian.”
Dia menyimpulkan: “Kami masih belum sepenuhnya memahami cara kerja kesalahan, dan jenis observasi ini memberi kita potongan teka-teki lain.”