Pegunungan Bergoyang ke Lagu Seismik Bumi

Feb 03 2022
Pegunungan mungkin terlihat tenang dan tenang, tetapi penelitian menunjukkan sebaliknya. Yang besar, seperti Matterhorn, bergerak sepanjang waktu, dengan lembut berayun ke depan dan ke belakang setiap beberapa detik.
Para peneliti memasang stasiun referensi di kaki Matterhorn di Pegunungan Alpen Swiss. Jeff Moore/Universitas Utah

Dari sudut pandang manusia, gunung berdiri dengan tenang dan diam, simbol besar dari daya tahan dan keteguhan yang tak tergoyahkan.

Tetapi penelitian baru mengungkapkan bahwa gunung, pada kenyataannya, bergerak sepanjang waktu, bergoyang lembut dari ritme seismik yang mengalir melalui Bumi tempat mereka beristirahat.

Sebuah studi baru-baru ini yang diterbitkan dalam jurnal Earth and Planetary Science Letters melaporkan bahwa Matterhorn, salah satu gunung paling terkenal di planet ini, terus bergetar sekitar sekali setiap dua detik karena energi seismik ambien yang berasal dari gempa bumi dan gelombang laut di seluruh dunia. .

"Ini semacam lagu gunung yang sebenarnya," kata Jeffrey Moore , ahli geologi di University of Utah dan penulis senior studi tersebut. "Itu hanya bersenandung dengan energi ini, dan frekuensinya sangat rendah; kita tidak bisa merasakannya, kita tidak bisa mendengarnya. Itu adalah nada bumi."

Data getaran ambien berkelanjutan yang direkam dari puncak Matterhorn dipercepat hingga 80 kali agar dapat terdengar. Kredit: Jeff Moore/University of Utah

Merekam 'Nyanyian Gunung'

Setiap benda "ingin" bergetar pada frekuensi tertentu tergantung pada bentuknya dan terbuat dari apa (sifat yang dikenal sebagai resonansi ). Contoh familiar termasuk garpu tala dan gelas anggur; ketika energi dari frekuensi resonansi mengenai objek, itu bergetar lebih keras. Moore dan rekan-rekannya berhipotesis bahwa gunung - seperti gedung tinggi, jembatan, dan struktur besar lainnya - juga bergetar pada resonansi yang dapat diprediksi berdasarkan bentuk topografinya.

Tetapi tidak seperti dunia teknik sipil, di mana seseorang dapat menguji frekuensi apa yang beresonansi dengan menempatkan shaker besar pada struktur atau menunggu kendaraan melewatinya, tidak praktis untuk membangkitkan sesuatu yang begitu besar seperti gunung.

Sebaliknya, Moore dan tim kolaborator internasionalnya berusaha mengukur efek aktivitas seismik ambien di salah satu gunung paling ekstrem: Matterhorn.

Para peneliti telah menempatkan semua jenis sensor di Matterhorn. Di sini Jan Beutel terlihat selama pekerjaan pemeliharaan pada jaringan sensor PermaSense, yang terus-menerus mengalirkan data tentang kondisi permukaan batu yang curam, permafrost, dan iklim.

Terletak di perbatasan Italia dan Swiss di Pegunungan Alpen, Matterhorn yang berbentuk piramida adalah gunung yang paling banyak difoto di dunia . Itu menjulang hampir 15.000 kaki (4.500 meter) di ketinggian, dan keempat wajahnya menghadap ke arah mata angin.

Para peneliti menggunakan helikopter di Matterhorn untuk memasang satu seismometer bertenaga surya kira-kira seukuran "secangkir besar kopi" di puncak. Satu lagi ditempatkan di bawah papan lantai gubuk beberapa ratus meter di bawah puncak, dan yang ketiga ditempatkan di kaki gunung sebagai referensi, kata Samuel Weber , seorang peneliti di Institut WSL untuk Penelitian Salju dan Longsor di Swiss dan penulis utama studi tersebut.

Seismometer terus merekam gerakan dan memungkinkan tim untuk mengekstrak frekuensi dan arah resonansi.

Pergerakannya kecil, pada urutan nanometer pada garis dasar hingga milimeter selama gempa bumi, kata Moore. "Tapi itu sangat nyata. Itu selalu terjadi."

Pengukuran menunjukkan bahwa Matterhorn secara konsisten berosilasi ke arah utara-selatan pada frekuensi 0,42 hertz, atau sedikit kurang dari sekali setiap dua detik, dan ke arah timur-barat pada frekuensi yang sama.

Membandingkan pergerakan di puncak gunung dengan pengukuran dari seismometer referensi di dasarnya, para peneliti menemukan bahwa puncak bergerak lebih banyak daripada dasarnya.

"Cukup mengejutkan bahwa kami mengukur pergerakan di puncak, yang 14 kali lebih kuat daripada di sebelah gunung," kata Weber.

Para peneliti juga melakukan pengukuran di Grosser Mythen , gunung Swiss yang bentuknya sama (walaupun lebih kecil), dan menemukan resonansi yang serupa.

"Saya hanya berpikir ini adalah kombinasi pilihan yang cerdas dalam hal lokasi yang sangat ikonik dan penempatan instrumen yang cermat," kata David Wald , seismolog dari US Geological Survey yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Memilih gunung yang mulus seperti Matterhorn juga menghilangkan masalah yang dibawa oleh tanah dan sedimen, yang akan menambah lapisan kerumitan lain dalam mengukur gerakan.

Animasi ini menunjukkan bidang deformasi mode 1 simulasi (sangat berlebihan) dari Matterhorn pada 0,43 Hz; peta warna menunjukkan perpindahan modal relatif.

Apa yang Membuat Pegunungan Hum

Getaran dasar pegunungan seperti Matterhorn disebabkan oleh dengungan energi seismik.

"Banyak dari ini berasal dari gempa bumi yang mengguncang seluruh dunia, dan gempa bumi yang sangat jauh mampu menyebarkan energi dan frekuensi rendah," kata Moore. "Mereka hanya berdering di seluruh dunia terus-menerus."

Tetapi data juga menunjuk ke sumber lain yang tidak terduga: lautan.

Gelombang laut yang bergerak melintasi dasar laut menciptakan latar belakang osilasi seismik yang berkelanjutan, yang dikenal sebagai mikroseisme , yang dapat diukur di seluruh dunia, kata Moore. Menariknya, microseism memiliki frekuensi yang mirip dengan resonansi Matterhorn.

"Jadi hal yang menarik adalah ada ... beberapa hubungan antara lautan dunia dan eksitasi gunung ini," kata Moore.

Penelitian ini memiliki aplikasi praktis dalam memahami bagaimana gempa bumi dapat mempengaruhi pegunungan terjal di mana tanah longsor dan longsoran selalu menjadi kekhawatiran.

Tapi itu juga menghidupkan cara baru menghargai Matterhorn dan semua gunung lain yang bergoyang dengan caranya sendiri mengikuti musik yang tersembunyi jauh di bawah Bumi.

"Anda datang ke salah satu bentang alam ini dengan gagasan bahwa Anda mencoba menangkap sesuatu yang tersembunyi, sesuatu yang baru dan tidak diketahui tentangnya," kata Moore. "Ini sebenarnya sangat menyenangkan karena membuat Anda duduk dengan tenang dan memikirkan gunung dengan cara yang berbeda."

Richard Sima adalah seorang penulis sains yang tinggal di Baltimore, Maryland. Dia memiliki gelar Ph.D. dalam ilmu saraf dari Universitas Johns Hopkins dan gelar sarjana dalam bidang neurobiologi dari Harvard College.

Artikel ini diterbitkan ulang dari Eos di bawah lisensi Creative Commons. Anda dapat menemukan artikel aslinya di sini .