Kredit gambar: ESA
Ketika gempa kuat menggegarkan tanah di Alaska setahun yang lalu, itu juga membuat atmosfer bumi bergetar. Ionosfer bermula pada 75 km dan ketinggian hingga 1.000 km, dan ini menguatkan setiap gangguan yang terjadi di tanah di bawahnya - gangguan satu milimeter di tanah boleh menjadi ayunan 100 meter pada ketinggian 75 km. Ini memberi para saintis alat baru untuk mengesan gempa bumi di seluruh dunia.
Gempa ganas yang menghancurkan lebuh raya di Alaska membuat langit bergetar dan juga daratan, sebuah kajian yang disokong oleh ESA mengesahkan.
Fakta ini dapat membantu meningkatkan teknik pengesanan gempa di daerah yang tidak memiliki jaringan gempa, termasuk dasar laut.
Pasukan dari Institut de Physique du Globe de Paris dan Institut Teknologi California telah berjaya menggunakan konstelasi satelit Sistem Penentududukan Global (GPS) untuk memetakan gangguan di ionosfera berikutan gempa berkekuatan 7.9 pada bulan November lalu di Denali, Alaska.
Makalah mereka telah diterbitkan dalam jurnal saintifik Geophysical Research Letters. Penyelidikan itu sendiri dilakukan untuk menyokong Projek Perintis Aplikasi Cuaca Angkasa ESA, yang bertujuan untuk mengembangkan sistem pemantauan operasi untuk keadaan ruang yang dapat mempengaruhi kehidupan di Bumi.
Ionosfera adalah kawasan atmosfera yang dipenuhi dengan zarah-zarah bermuatan yang menyelimuti Bumi antara ketinggian sekitar 75 hingga 1000 km. Ia memiliki kemampuan terkenal untuk mengganggu gelombang radio yang melaluinya.
Dalam kes tertentu isyarat navigasi GPS, yang diterima di Bumi dari satelit yang mengorbit, turun naik ionosfera? dikenali sebagai ‘ionospheric scintillations’ - berpotensi menyebabkan kelewatan isyarat, kesalahan navigasi atau dalam kes-kes yang melampau selama beberapa jam penguncian perkhidmatan di lokasi tertentu.
Tetapi sementara gangguan seperti itu boleh menjadi ketidaknyamanan bagi pengguna GPS biasa, ini merupakan kebaikan bagi para saintis. Dengan mengukur peralihan skala yang jauh lebih kecil dalam masa penyebaran isyarat GPS - disebabkan oleh variasi ketumpatan elektron tempatan ketika isyarat melewati ionosfera - para penyelidik mempunyai alat untuk memetakan turun naik ionosfera dalam waktu dekat.
Pasukan Perancis dan AS menggunakan rangkaian padat beratus-ratus penerima GPS tetap di seluruh California. Jaringan ini pada awalnya dibentuk untuk mengukur pergerakan tanah kecil karena aktivitas geologi, tetapi mereka juga dapat digunakan untuk memplot struktur ionosfera di tiga dimensi dan secara terperinci.
Kemudian ketika gempa Denali terjadi pada 3 November 2002, tim berpeluang menggunakan teknik ini untuk menyelidiki sifat khas ionosfera lain, kemampuannya bekerja seperti penguat semula jadi gelombang seismik yang bergerak melintasi permukaan Bumi.
Terdapat beberapa jenis gelombang seismik yang menggerakkan tanah semasa gempa bumi, skala terbesar dan yang melakukan sebahagian besar pergerakan dikenali sebagai Gelombang Rayleigh. Gelombang jenis ini bergelombang di sepanjang tanah ke atas dan ke bawah dan dari sisi ke sisi, dengan cara yang sama seperti gelombang yang bergulir di sepanjang lautan.
Penyelidikan sebelumnya telah membuktikan bahawa gelombang kejutan dari Gelombang Rayleigh seterusnya menimbulkan gangguan skala besar di ionosfera. Perpindahan puncak ke puncak satu milimeter di permukaan tanah dapat mengatur ayunan lebih besar dari 100 meter pada ketinggian 150 km.
Apa yang dapat dilakukan oleh pasukan berikutan gempa Denali adalah mengesan permukaan gelombang khas yang bergerak melalui ionosfera. "Dengan menggunakan jaringan, kami dapat memperhatikan penyebaran gelombang," jelas pengarang bersama Vesna Ducic. "Kami juga dapat memisahkan isyarat kandungan elektron jumlah kecil dari variasi kandungan elektron total yang sangat besar yang berkaitan dengan variasi ionosfera harian."
Pasukan melihat isyarat dua hingga tiga kali lebih besar daripada tahap kebisingan, tiba sekitar 660 hingga 670 saat selepas kedatangan Gelombang Rayleigh di tanah. Dan kerana sekitar enam satelit GPS dapat dilihat oleh setiap penerima darat, mereka dapat mengira ketinggian gangguan maksimum? sekitar 290 hingga 300 km ke atas.
Isyarat lemah dan hanya diambil sampel setiap 30 saat, dengan resolusi maksimum 50 km dan kadar bunyi keseluruhan tinggi. Tetapi isyarat ionosfera yang diperhatikan mempunyai corak jelas yang sesuai dengan model tingkah laku seismik. Harapannya adalah teknik ini dapat diperbaiki di masa depan, dan digunakan untuk mengesan gempa bumi di daerah tanpa pengesan seismik, seperti laut dalam atau pulau-pulau dekat.
"Dalam kerangka Galileo kami berencana untuk mengembangkan penelitian ini ,? kata Ducic. “Galileo akan menggandakan jumlah satelit dan oleh itu akan memungkinkan peta ionosfera yang lebih tepat. Kami juga dapat meramalkan bahawa Eropah akan mengembangkan rangkaian stesen Galileo / GPS yang padat yang akan mengambil bahagian dalam pemantauan fenomena ini.
"ESA, bersama dengan Kementerian Penyelidikan Perancis dan CNES telah memutuskan untuk membiayai projek pra-operasi yang disebut SPECTER - Perkhidmatan dan Produk untuk Indeks Isi Elektronik Ionosfera dan Troposfera di Eropah dari GPS - yang dikhaskan untuk pemetaan resolusi tinggi ionosfera. Kami akan melakukan pemetaan di atas Eropah dan juga California.
"Siasatan ini akan menyokong DEMETER CNES (Deteksi Pelepasan Elektro-Magnetik yang Dipancarkan dari Kawasan Gempa) oleh agensi angkasa Perancis, yang akan dilancarkan pada tahun 2004 dan dikhaskan untuk pengesanan di ionosfera isyarat seismik, gunung berapi dan buatan manusia. Kegiatan ESA ini akan dilakukan dalam rangka Projek Percubaan Aplikasi Cuaca Angkasa. "
Projek Perintis Aplikasi Cuaca Angkasa adalah inisiatif ESA yang telah mulai mengembangkan berbagai layanan berorientasi aplikasi berdasarkan pemantauan cuaca ruang angkasa.
Perkhidmatan yang dibiayai bersama yang sedang dikembangkan - yang mana proyek ini adalah satu - juga termasuk meramalkan gangguan pada sistem kuasa dan komunikasi, dan pemberian amaran awal kepada operator kapal angkasa mengenai bahaya yang ditimbulkan oleh peningkatan aktiviti cuaca matahari dan ruang angkasa. Harapannya adalah bahawa perkhidmatan pengesanan seismik berdasarkan pengukuran ionosfera dapat di masa depan menambah sumber daya yang ada di Eropah dan di tempat lain.
Sumber Asal: Siaran Berita ESA
