Ketika garis-garis hijau bercahaya misterius menerangi langit Finlandia pada tahun 2018, itu tidak luput dari perhatian oleh pemburu aurora avid. Pola cahaya itu tidak dikenal dan anehnya sempurna, menjangkau ke arah cakrawala seperti seperangkat bukit pasir surgawi.
Benar saja, pertunjukan cahaya yang dijuluki oleh para ilmuwan warga sebagai "bukit pasir" ternyata merupakan jenis aurora baru. Aurora ini dibentuk oleh tarian dramatis gelombang gravitasi dan atom oksigen, menurut temuan baru yang diterbitkan hari ini (29 Januari) dalam jurnal AGU Advances.
Jalan menuju penemuan dimulai bertahun-tahun yang lalu ketika sekelompok penggemar aurora mengirim email ke Minna Palmroth, seorang profesor fisika ruang komputasi di Universitas Helsinki, memintanya untuk bergabung dengan grup Facebook mereka. Hasil? Mintalah Palmroth menjelaskan fisika di balik aurora yang mereka potret.
Palmroth senang melakukannya. Setelah beberapa saat, dia menyadari jawabannya menjadi berulang - jadi dia terus menerbitkan buku panduan aurora. Tetapi pada Oktober 2018, pemburu aurora kembali kepadanya dengan gambar aurora yang membingungkan.
"Lalu saya menyadari bahwa oh tidak ... saya belum pernah melihat ini sebelumnya," kata Palmroth kepada Live Science. Saat pertama kali dilihat, garis-garis ini terlihat sebagai akibat dari gelombang gravitasi, atau gangguan kepadatan di atmosfer bagian atas. Atmosfer bagian atas bergaris-garis dengan banyak gelombang gravitasi berbeda yang berjalan ke arah yang berbeda dan memiliki frekuensi dan ukuran yang berbeda. Tapi penjelasan itu sepertinya tidak mungkin, karena ombaknya menyebar secara merata.
Jadi Palmroth dan timnya mengadakan kampanye untuk malam 7 Oktober, mengumpulkan ilmuwan dan warga di seluruh Finlandia untuk memotret bukit pasir. Dengan menganalisis foto-foto ini, tim mulai memahami fisika di balik fenomena tersebut.
Ini bukan pertama kalinya pemburu aurora mengidentifikasi fenomena langit baru; ilmuwan warga juga menemukan cahaya langit dijuluki STEVE pada tahun 2018.
"Kolaborasi dengan ilmuwan warga semakin penting karena mereka dapat menjadi 'sensor ponsel' yang mengejar aurora yang menarik dengan mudah dan menangkap fitur baru yang sebelumnya tidak disadari oleh para ilmuwan," kata Toshi Nishimura, seorang profesor peneliti teknik elektro dan komputer di Boston Pusat Fisika Luar Angkasa Universitas, yang bukan bagian dari penelitian.
Gelombang gravitasi yang tak terlihat
Auroras terjadi ketika matahari melemparkan partikel bermuatan ke planet kita. Partikel-partikel itu bergerak di sepanjang garis medan magnet di kutub planet kita dan membanting ke atom dan molekul di atmosfer kita, menyebabkan molekul-molekul itu memancarkan cahaya. Pertunjukan cahaya yang memukau ini dapat hadir dalam berbagai bentuk dan warna; oksigen bersinar dalam warna hijau dan merah sedangkan nitrogen bercahaya biru dan ungu, menurut NASA. Para astronom juga menggunakan bentuk aurora untuk mempelajari apa yang terjadi di atmosfer atas tempat mereka terbentuk.
Sementara sebagian besar aurora memanjang secara vertikal, bukit pasir memanjang ke arah khatulistiwa secara horizontal dalam gelombang bergelombang. Tidak ada yang pernah mengamati struktur seperti gelombang di aurora sebelumnya, kata Palmroth.
Para ilmuwan berteori bahwa bukit-bukit pasir menerangi sejenis gelombang gravitasi atmosfer langka yang disebut lubang mesosfer. Lubang-lubang mesosfer ini terjadi ketika gelombang gravitasi yang naik di atmosfer menjadi bengkok dan terjepit di antara dua lapisan atmosfer yang relatif lebih dingin - lapisan inversi, tinggi 49,7 mil (80 kilometer), dan tinggi mesopause, tinggi 62 mil (100 km) .
Dalam saluran ini, gelombang merambat secara horizontal dan jarak jauh tanpa mereda, menciptakan lipatan bolak-balik yang diperkaya dengan oksigen atau kehabisan oksigen. Ketika elektron-elektron dari matahari mengalir masuk, lipatan-lipatan dengan tingkat oksigen yang lebih tinggi menyala lebih dari pada tempat-tempat yang kekurangan oksigen, menciptakan garis-garis yang khas.
"Ini adalah pengamatan yang sangat menarik," kata Steven Miller, wakil direktur dari Cooperative Institute for Research in the Atmosphere di Colorado State University, yang bukan bagian dari penelitian. "Reaksi pertama saya ketika melihat foto-foto adalah bahwa itu mungkin gelombang gravitasi atmosfer yang sedang 'disorot' oleh aktivitas auroral - tampaknya ini adalah hipotesis penulis juga."
Lubang bor di atmosfer dapat menjelaskan pola-pola yang terlihat di bukit pasir, tetapi "Saya menduga bahwa 'bukit pasir' sebenarnya adalah bagian dari wilayah gelombang gravitasi atmosfer yang jauh lebih luas yang kebetulan disoroti oleh aurora," kata Miller kepada Live Science.
Dengan menggunakan bintang di foto sebagai titik referensi, tim dapat menghitung ketinggian bukit pasir hingga sekitar 100 km, yang merupakan ciri khas aurora. Tapi wilayah atmosfer yang dipelajari dengan buruk ini terlalu tinggi untuk diukur dengan radar dan balon, dan terlalu rendah untuk mengirim pesawat ruang angkasa tanpa terbakar. Jadi kadang-kadang disebut "ignorosphere," kata Palmroth.
"Ini adalah pertama kalinya gelombang gravitasi ini diamati," kata Palmroth. "Secara umum, bor itu adalah fenomena yang jarang terjadi." Tetapi mengamati bukit pasir bisa mengungkapkan lebih banyak tentang membosankan, kata Palmroth.
Sebagai contoh, para ilmuwan menemukan bahwa bukit-bukit pasir terjadi pada waktu yang sama dan di wilayah yang sama di mana energi elektromagnetik dari transfer ke atmosfer atas, yang diduga Palmroth dapat dihubungkan dengan penciptaan lubang mesosfer lapisan inversi. "Kami ingin melihat apakah ini benar," katanya.
