Kredit gambar: ESA
Ketika gempa kuat mengguncang tanah di Alaska setahun yang lalu, itu juga membuat atmosfer Bumi bergetar. Ionosfer dimulai pada 75 km dan naik hingga 1.000 km ketinggian, dan itu memperkuat gangguan yang terjadi di tanah di bawahnya - gangguan satu milimeter di tanah bisa menjadi osilasi 100 meter pada ketinggian 75 km. Ini memberi para ilmuwan alat baru untuk melacak gempa bumi di seluruh dunia.
Sebuah gempa dahsyat yang meretakkan jalan raya di Alaska membuat langit berguncang dan juga daratan, sebuah studi yang didukung ESA telah mengkonfirmasi.
Fakta ini dapat membantu meningkatkan teknik deteksi gempa di daerah yang tidak memiliki jaringan seismik, termasuk dasar laut.
Sebuah tim dari Institut de Physique du Globe de Paris dan Institut Teknologi California telah berhasil menggunakan konstelasi satelit Global Positioning System (GPS) untuk memetakan gangguan di ionosfer setelah gempa 7,9 November lalu di Denali, Alaska.
Makalah mereka telah diterbitkan dalam jurnal ilmiah Geophysical Research Letters. Penelitian itu sendiri dilakukan untuk mendukung Proyek Percontohan Aplikasi Cuaca Luar Angkasa ESA, yang bertujuan mengembangkan sistem pemantauan operasional untuk kondisi ruang yang dapat memengaruhi kehidupan di Bumi.
Ionosfer adalah wilayah atmosfer yang diisi dengan partikel bermuatan yang menyelimuti Bumi antara ketinggian sekitar 75 hingga 1000 km. Ia memiliki kemampuan penting untuk mengganggu gelombang radio yang merambat melaluinya.
Dalam kasus sinyal navigasi GPS tertentu, yang diterima di Bumi dari satelit yang mengorbit, fluktuasi ionosfer? dikenal sebagai 'kilau ionosfer' - berpotensi menyebabkan keterlambatan sinyal, kesalahan navigasi, atau dalam kasus ekstrem, beberapa jam penutupan layanan di lokasi tertentu.
Tetapi sementara gangguan seperti itu bisa menjadi ketidaknyamanan bagi pengguna GPS biasa, itu merupakan anugerah bagi para ilmuwan. Dengan mengukur pergeseran skala yang jauh lebih kecil dalam waktu propagasi sinyal GPS - yang disebabkan oleh variasi dalam kerapatan elektron lokal ketika sinyal melewati ionosfer - para peneliti memiliki alat untuk memetakan fluktuasi ionosfer dalam waktu yang hampir bersamaan.
Tim Prancis dan AS memanfaatkan jaringan padat ratusan penerima GPS tetap di seluruh California. Jaringan ini awalnya didirikan untuk mengukur gerakan tanah kecil karena aktivitas geologis, tetapi mereka juga dapat digunakan untuk memplot struktur ionosfer di tiga dimensi dan dengan detail halus.
Kemudian ketika gempa Denali terjadi pada 3 November 2002, tim memiliki kesempatan untuk menggunakan teknik ini untuk menyelidiki sifat khas lain dari ionosfer, kemampuannya untuk bekerja seperti penguat alami gelombang seismik yang bergerak melintasi permukaan bumi.
Ada beberapa jenis gelombang seismik yang menggerakkan tanah selama gempa bumi, skala terbesar dan yang sebagian besar pergerakannya dikenal sebagai Gelombang Rayleigh. Jenis gelombang ini bergulung di sepanjang tanah naik dan turun dan dari sisi ke sisi, dengan cara yang sama seperti gelombang menggulung di sepanjang lautan.
Penelitian sebelumnya telah menetapkan bahwa gelombang kejut dari Gelombang Rayleigh pada gilirannya mengatur gangguan skala besar di ionosfer. Perpindahan puncak ke puncak satu milimeter di permukaan tanah dapat mengatur osilasi yang lebih besar dari 100 meter pada ketinggian 150 km.
Apa yang tim dapat lakukan setelah gempa Denali adalah mendeteksi gelombang muka yang berbeda bergerak melalui ionosfer. “Menggunakan jaringan memungkinkan kami untuk mengamati penyebaran gelombang,” jelas rekan penulis Vesna Ducic. "Kami juga dapat memisahkan sinyal konten elektron total kecil dari variasi total konten elektron yang sangat besar terkait dengan variasi ionosfer harian."
Tim mengamati sinyal dua hingga tiga kali lebih besar dari tingkat kebisingan, tiba sekitar 660 hingga 670 detik setelah kedatangan Rayleigh Waves di tanah. Dan karena sekitar enam satelit GPS dapat dilihat oleh setiap penerima darat, mereka dapat menghitung ketinggian gangguan maksimum? sekitar 290 hingga 300 km ke atas.
Sinyal lemah dan hanya diambil sampel setiap 30 detik, dengan resolusi maksimum 50 km dan tingkat kebisingan keseluruhan tinggi. Tetapi sinyal ionosfer yang diamati memiliki pola yang jelas konsisten dengan model perilaku seismik. Harapannya adalah bahwa teknik ini dapat ditingkatkan di masa depan, dan digunakan untuk mendeteksi gempa bumi di daerah tanpa detektor seismik, seperti laut dalam atau dekat pulau.
“Dalam kerangka Galileo kami berencana untuk mengembangkan penelitian ini ,? kata Ducic. "Galileo akan menggandakan jumlah satelit dan karenanya akan memungkinkan peta ionosfer yang jauh lebih tepat. Kita juga dapat meramalkan bahwa Eropa akan mengembangkan jaringan padat stasiun Galileo / GPS yang akan mengambil bagian dalam pemantauan fenomena ini.
"ESA, bersama dengan Kementerian Riset Prancis dan CNES telah memutuskan untuk mendanai proyek pra-operasional yang disebut SPECTER - Layanan dan Produk untuk Ionosfer Konten Elektronik dan indeks Bias Troposfer di Eropa dari GPS - yang ditujukan untuk pemetaan resolusi tinggi dari ionosfir. Kami akan melakukan pemetaan di atas Eropa dan California.
"Penyelidikan ini akan mendukung DEMETER CNES badan Prancis (Deteksi Emisi Elektro-Magnetik yang Ditransmisikan dari Kawasan Gempa Bumi), yang akan diluncurkan pada tahun 2004 dan ditujukan untuk deteksi di ionosfer dari seismik, gunung berapi dan sinyal buatan manusia. Kegiatan ESA ini akan dilakukan dalam kerangka Proyek Percontohan Aplikasi Cuaca Cuaca. "
Proyek Percontohan Aplikasi Cuaca Luar Angkasa adalah inisiatif ESA yang telah mulai mengembangkan berbagai layanan berorientasi aplikasi berbasis pemantauan cuaca luar angkasa.
Layanan yang didanai bersama dalam pengembangan - di mana proyek ini adalah satu - juga termasuk perkiraan gangguan pada sistem listrik dan komunikasi, dan penyediaan peringatan dini bagi operator pesawat ruang angkasa tentang bahaya yang ditimbulkan oleh peningkatan aktivitas cuaca matahari dan ruang angkasa. Harapannya adalah bahwa layanan deteksi seismik berdasarkan pengukuran ionosfer di masa depan dapat menambah sumber daya yang ada di Eropa dan di tempat lain.
Sumber Asli: Siaran Berita ESA
