Gempa bumi berkekuatan 9,0 skala Richter yang melanda Jepang pada tanggal 11 Maret 2011, menyebabkan pergerakan yang berkepanjangan di tanah negara tersebut. Sekitar 15 menit setelah gempa utama, pada pukul 14.46 waktu setempat, seluruh wilayah Jepang bergerak ke arah timur, seperti yang ditunjukkan oleh data yang dikumpulkan stasiun GPS.
Perubahan ini, meski tidak kentara, bervariasi antara 5 dan 6 milimeter, terbukti permanen. Pada saat itu, sebagian besar fenomena tersebut luput dari perhatian atau ditafsirkan sebagai kegagalan dalam pencatatan. Namun, ahli geofisika Sunyoung Park, dari Universitas Chicago, yakin bahwa sinyal yang ditangkap, yang menunjukkan perpindahan ini, mengungkap kejadian nyata.
Sebuah penelitian baru-baru ini menegaskan bahwa pergerakan tanah ini merupakan fenomena seismik yang “luar biasa” dan belum pernah terjadi sebelumnya dalam dokumentasi ilmiah hingga saat ini.
“Keistimewaan dari perpindahan ini adalah seluruh wilayah Jepang berpindah secara seragam dan pada waktu yang sama,” jelas Park, pemimpin investigasi.
Ahli geofisika juga menunjukkan bahwa pergerakan yang mencapai pulau-pulau utama Jepang dari Hokkaido hingga Kyushu, di area seluas sekitar 3 ribu kilometer, tidak terjadi bersamaan dengan gempa aslinya, dan muncul sebelum gempa susulan yang paling relevan.
Setelah bertahun-tahun menganalisis data GPS dan catatan seismik, Park dan timnya menyimpulkan bahwa gelombang yang disebabkan oleh getaran menyebar ke inti bumi dan kemudian kembali ke permukaan, menggeser empat lempeng tektonik penting.
Para seismolog telah menyadari bahwa gelombang yang dihasilkan oleh gempa bumi besar mampu merambat melalui bagian dalam planet dan dipantulkan ke inti luar, yaitu lapisan logam cair. Namun, kepercayaan umum adalah bahwa energi ini hilang sebelum mencapai kerak bumi kembali.
Kebaruannya terletak pada jenis gelombang ini yang dapat menembus dalam-dalam dan memicu peristiwa seismik; terlebih lagi, episode ini unik karena perluasannya yang sangat besar, jelas Park.
Gempa bumi diketahui menyebabkan pergerakan yang intens di dalam tanah, menimbulkan retakan dan menggeser wilayah yang luas hingga beberapa sentimeter. Namun, pergerakan ini cenderung lebih terbatas secara geografis dibandingkan peristiwa berskala nasional yang diidentifikasi oleh penelitian Park dan rekannya.
Goran Ekstrom, ahli geofisika di Universitas Columbia, mencontohkan, pada gempa tahun 2011, dua lempeng tektonik yang bergesekan di bawah Jepang bergerak kurang lebih 10 meter.
“Pergerakan yang dipercepat ini menjadi penyebab terjadinya gempa dan tsunami, selain mendorong pulau Honshu, pulau terbesar di Jepang, sekitar 20 sentimeter ke arah timur,” komentar Ekstrom, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.
Perpindahan yang diungkapkan oleh Park dan timnya, meskipun skalanya lebih kecil, menonjol karena terjadi di wilayah yang sangat luas, dan merupakan perpindahan terluas yang pernah didokumentasikan. Fenomena ini melepaskan energi yang sebanding dengan gempa berkekuatan 7,5 SR, seperti diungkapkan dalam keterangan resmi.
Memahami risiko seismik baru yang diidentifikasi di Jepang
Gempa bumi bulan Maret 2011, yang pusat gempanya berada di 372 kilometer timur laut Tokyo, dianggap sebagai gempa terparah dalam sejarah Jepang, yang mengakibatkan tsunami kolosal, krisis nuklir, dan hilangnya sekitar 20.000 nyawa. Ahli Geofisika Park menyoroti perlunya pihak berwenang untuk mewaspadai sumber risiko seismik yang baru dan tidak diketahui ini.
Berbeda dengan gempa susulan yang merupakan gempa susulan yang sulit diprediksi, perjalanan pulang pergi gelombang menuju inti bumi yang berjarak kurang lebih 5.800 kilometer ini membutuhkan waktu sekitar 15 menit. Interval waktu ini menawarkan jendela penting untuk deteksi dan, berpotensi, persiapan, yang membedakan fenomena ini dari peristiwa seismik lainnya.
Oleh karena itu, fenomena tersebut dikonfigurasikan sebagai peristiwa seismik yang mempunyai potensi untuk diprediksi dan direncanakan untuk mengurangi dampaknya. Namun karena wilayah distribusi energinya yang luas, getaran tersebut dirasakan dengan intensitas yang lebih kecil dan kerusakan yang ditimbulkan lebih kecil dibandingkan gempa konvensional berkekuatan 7,5 SR yang cenderung memusatkan energinya di wilayah yang lebih terbatas.
“Kalaupun ada kerusakan, akan cukup rumit untuk membedakannya dengan kerusakan akibat guncangan utama dan gempa susulan,” kata Park.
Perpindahan yang tercatat pada tahun 2011 akibat gelombang seismik yang merambat hingga ke inti bumi berdampak pada wilayah konvergensi lempeng tektonik Pasifik dan Okhotsk, serta batas antara Laut Filipina dan lempeng Eurasia.
Lempeng tektonik merupakan bagian kerak bumi yang bergerak secara bertahap dan terus menerus. Ada kemungkinan bahwa intensitas getaran awal gempa memfasilitasi munculnya gelombang yang berasal dari inti, mengaktifkan kembali patahan yang dekat dengan gempa utama dan menimbulkan pergerakan di daerah pertemuan lempeng yang lebih jauh, seperti yang ditunjukkan oleh Park.
Jepang memiliki jaringan stasiun pemantauan seismik dan satelit yang “luar biasa”, yang memungkinkan untuk merekam fenomena ini, kata Vedran Lekić, profesor di Departemen Ilmu Geologi, Lingkungan dan Planet di Universitas Maryland. Namun, ia mempertimbangkan bahwa “kejadian seperti ini mungkin terjadi di lokasi lain dengan peralatan yang terbatas, sehingga menghalangi dokumentasi yang konklusif.”
Hingga saat ini, pergerakan tanah dalam sistem patahan yang luas, seperti yang terjadi di wilayah Jepang, tidak pernah dikaitkan dengan datangnya gelombang seismik yang dipantulkan oleh inti, Lekić menjelaskan melalui email, yang bukan merupakan bagian dari penelitian.
Park dan kolaboratornya menegaskan bahwa mereka menganalisis teori lain untuk menjelaskan perpindahan Jepang ke arah timur, seperti terjadinya tanah longsor di bawah air. Namun, mereka menyimpulkan bahwa dampak peristiwa seperti ini akan lebih bersifat lokal.
Jika interpretasi datanya benar, penelitian tersebut memperoleh “banyak relevansi”, kata Amanda Thomas, ahli geofisika di Universitas California di Davis, yang juga bukan bagian dari penelitian terbaru.
“Implikasi utama dari penelitian ini adalah bahwa gempa bumi besar dapat terus mempengaruhi sistem patahan dengan cara yang tidak terduga selama beberapa menit setelah keruntuhan awal, tidak hanya melalui gempa susulan, namun juga melalui aliran gelombang seismik yang datang kemudian,” katanya.
“Pemahaman kami tentang cara kerja kesalahan masih belum lengkap, dan jenis observasi ini menambah potongan baru pada teka-teki kompleks ini,” simpulnya.