Para Ilmuwan Deteksi Perubahan Bentuk Sabuk Van Allen

Ilustrasi sabuk radiasi Van Allen. Kredit: NASA Goddard

Info Astronomy - Sabuk radiasi Van Allen merupakan dua sabuk partikel bermuatan di sekitar planet Bumi yang ditahan di tempatnya oleh medan magnet Bumi. Sabuk Van Allen eksis karena terdapat “blind spot” di medan magnet Bumi yang disebabkan oleh kompresi dan peregangan dari angin Matahari. Baru-baru ini, para ilmuwan mendeteksi perubahan bentuknya.

Medan magnet Bumi berfungsi sebagai cermin magnetik yang memantulkan partikel bermuatan bolak-balik sepanjang garis gaya yang merentang antara Kutub Magnetik Utara dan Selatan. Sabun Van Allen berhubungan dengan aurora borealis dan aurora australis atau semburat partikel bermuatan yang muncul saat sabuk Van Allen bersinggungan dengan bagian atas atmosfer.

Untuk melindungi satelit dan misi ruang angkasa, penting untuk memahami persis bagaimana bentuk sabuk Van Allen ini dan bagaimana partikel di dalamnya bergerak. Sebab sabuk Van Allen cukup berbahaya bagi satelit yang mengorbit. Sebisa mungkin mereka harus menghindari kontak dengan sabuk ini karena partikel bermuatan bisa menyebabkan kerusakan pada instrumen yang ada.

Untungnya,  NASA memiliki dua wahana antariksa khusus yang memiliki instrumen untuk mempelajari sabuk Van Allen, dan hasil terbaru penelitiannya telah dipublikasikan dalam Journal of Geophysical Research.

Sabuk radiasi Van Allen berada pada ketinggian 1000 sampai 60.000 kilometer di atas permukaan Bumi. Sabuk Van Allen bagian dalam membentang 0,1-1,5 jari-jari Bumi dari permukaan, terdiri dari proton sangat bermuatan serta mampu menembus sampai satu milimeter timbal dan menyebabkan kerusakan pada peralatan ruang angkasa serta membahayakan astronot. Sabuk Van Allen bagian luar terletak antara 3 hingga 10 jari-jari Bumi dari permukaan, dan terutama terdiri dari elektron enerjik.

"Bentuk sabuk sebenarnya cukup berbeda tergantung pada jenis elektron yang Anda ingin pelajari," kata Geoff Reeves, penulis utama studi tersebut, dalam sebuah pernyataan. "Elektron pada tingkat energi yang berbeda didistribusikan secara berbeda di wilayah sabuk Van Allen ini."

Ilustrasi perubahan bentuk sabuk radiasi Van Allen. Kredit: NASA Goddard

Analisis terbaru para ilmuwan ini berfokus pada distribusi elektron pada sabuk Van Allen. Wahana antariksa Van Allen milik NASA mampu mengukur elektron pada ratusan energi yang berbeda dan memetakan bagaimana bentuk sabuk yang berubah.

Menurut penelitian, elektron berenergi rendah membentuk sabuk yang tebal di bagian dalam, sedangkan sabuk bagian luar masih sangat tipis. Di sisi lain, elektron energi tertinggi hanya ditemukan pada sabuk bagian luar dan mereka tidak dapat menembus medan magnet Bumi untuk mengisi sebuah sabuk bagian dalam.

Tapi sesuatu yang aneh bisa terjadi selama badai geomagnetik. Sabuk Van Allen akan memperluas dan terkompresi, sehingga membuat "batas" antara dua sabuk (sabuk bagian dalam dan sabuk bagian luar) menghilang sepenuhnya. Dengan kata lain, mereka menyatu seperti ilustrasi nomor 4 pada gambar kedua di atas.

Perubahan dalam sabuk Van Allen yang disebabkan karena cuaca antariiksa tidak bisa diperkirakan sejauh ini, tapi wahana antariksa Van Allen mampu melihat efek badai Matahari secara rinci pada medan magnet, sehingga perubahan bentuk sabuk Van Allen bisa dideteksi.