Benarkah Gas SO2 Bisa Jadi Petunjuk Aktivitas Gunung Api?

tirto.id - Indikasi aktivitas gunung api tidak selalu dipantau hanya melalui gempa vulkanik, kepulan asap, atau perubahan bentuk gunung. Keberadaan gas sulfur dioksida atau SO₂ ternyata juga dapat menjadi petunjuk aktivitas gunung api.

Gas SO₂ merupakan salah satu gas yang keluar dari kawah gunung api, selain uap air dan karbon dioksida. Mnurut laman United State Geological Survey (USGS), 99 persen molekul gas ketika letusan gunung berapi adalah uap air (H₂O), karbon dioksida (CO₂), serta sulfur dioksida (SO₂).

Sementara 1 persen kandungan sisanya terdiri sejumlah kecil hidrogen sulfida, karbon monoksida, hidrogen klorida, hidrogen fluorida, dan jenis gas minor lain.

Lalu, bagaimana gas SO₂ dapat menjadi petunjuk pergerakan magma? Apakah peningkatan SO₂ selalu menandakan gunung api bakal meletus?

Mengenal Gas SO₂ yang Keluar dari Kawah Gunung Api

Dalam letusan gunung berapi salah satu gas yang dilepaskan adalah sulfur dioksida atau SO₂. Karakter gas ini tidak berwarna, namun dengan bau khas yang menyengat.

Menurut laman International Volcanic Health Hazard Network (IVHHN), SO₂ tidak mudah terbakar, tidak meledak, serta relatif stabil. Saat kontak dengan membran lembap, SO₂ bisa membentuk asam sulfat (H₂SO₄), yang memberi efek iritasi pada mata, selaput lendir, dan kulit.

Sulfur dioksida dapat menyebabkan iritasi mata, tenggorokan, serta saluran pernapasan. Paparan jangka pendek yang berlebihan menyebabkan peradangan dan iritasi. Sensasi yang ditimbulkan, mata terasa terbakar, batuk, kesulitan bernapas, serta sesak di dada.

Paparan berkepanjangan atau berulang dalam konsentrasi rendah sekitar 1–5 ppm, menimbulkan efek berbahaya bagi orang yang memiliki riwayat penyakit jantung dan paru-paru.

Mengutip laman Volcanic Ashfall Impact Working Group, ketika gas SO₂ lepas di udara maka ia dapat bereaksi dengan oksigen, sinar matahari, uap air, serta partikel lainnya. Dalam hitungan hari, sulfur dioksida bisa menjadi partikel yang sangat halus yang sebagian besar terdiri asam sulfat.

Konsentrasi SO₂ terlampau tinggi dapat menghasilkan kabut vulkanik atau (vog), yang bisa memicu masalah kesehatan bagi penduduk. Emisi SO₂ juga menyebabkan hujan asam dan polusi udara di daerah hilir gunung berapi, seperti dijelaskan pada laman USGS.

Dalam letusan gunung api yang sangat besar, SO₂ bisa dihembuskan hingga ketinggian lebih dari 10 km ke stratosfer. Gas SO₂ pada lapisan tersebut berubah menjadi aerosol sulfat yang memantulkan sinar matahari.

Aerosol sulfat memiliki efek pendinginan terhadap iklim Bumi. Gas ini juga berperan dalam penipisan ozon, karena banyak reaksi aerosol yang menyebabkan kerusakan ozon.

Peran Gas SO₂ dalam Mengungkap Pergerakan Magma

Gas vulkanik keluar dari gunung api melalui fumarol, permukaan tanah berpori, serta lubang ventilasi aktif selama fase kehidupan gunung berapi. Hal ini menandakan adanya pergerakan magma serta aktivitas gunung berapi.

Dijelaskan dalam Program Bahaya Gunung Berapi atau Volcano Hazards Program di laman USGS, gas vulkanik termasuk SO₂ bisa keluar ketika magma naik ke permukaan, saat meletus, bahkan ketika magma mendingin dan mengkristal di bawah tanah.

Para ilmuwan mempelajari berbagai hal terkait perubahan sistem magma dalam gunung berapi. Termasuk mengukur perubahan laju emisi gas-gas utama, seperti SO₂ dan CO₂. NASA menjelaskan bahwa melacak sumber SO₂ penting, karena dapat memengaruhi lingkungan.

Emisi gas vulkanik juga bisa menjadi indikator yang berguna untuk memprediksi letusan pada beberapa jenis gunung berapi. Hal tersebut diungkapkan dalam penelitian Aiuppa, dkk. (2017), ketika meneliti gunung berapi Villarrica di Chili.

Para peneliti memasang sistem penganalisis gas multi-komponen (Multi-GAS), lalu memasukkan gunung berapi tersebut dalam jaringan Deep Earth Carbon Degassing milik Deep Carbon Observatory.

Instrumen ini ditempatkan pada tepi luar danau lava, untuk merekam rasio gas SO₂ dan CO₂ yang dipancarkan. Multi-GAS mencatat peningkatan SO₂ dan CO₂, setelah peningkatan tersebut gunung berapi meletus. Jelang letusan, data yang dikumpulkan mengungkapkan bahwa pelepasan gas magma terjadi dalam 3 fase.

Fase pertama diberi label fase pelepasan gas latar belakang. Pada fase ini, rasio gas antara SO₂ dan CO₂ relatif rendah. Fase kedua mencakup konsentrasi gas yang berfluktuasi. Sementara fase ketiga menunjukkan peningkatan pelepasan gas hingga letusan.

Peningkatan emisi gas vulkanik bisa menjadi salah satu tanda aktivitas magma. Namun sebaliknya, penurunan emisi gas vulkanik seperti SO₂ tidak selalu berarti aktivitas gunung melemah.

Salah satu kemungkinan yang penyebab penurunan emisi adalah sumbatan pada saluran magma. Penurunan emisi tersebut perlu dibandingkan dengan data gempa dan indikator lain.

Keberadaan gas SO₂ pada umumnya memberi petunjuk terkait magma yang sudah mencapai kedalaman yang lebih dangkal. Perubahan jumlah emisi SO₂ hanya menjadi salah satu petunjuk kondisi sistem vulkanik, bukan serta-merta penandakan waktu letusan secara langsung.

Cara Membaca Peningkatan Gas SO₂, Kapan Menjadi Bahaya?

Observatorium Gunung Berapi Hawaii atau Hawaiian Volcano Observatory (HVO), dilansir dari laman USGS, menggunakan beberapa metode untuk mengukur emisi gas SO₂ di Gunung Kīlauea.

Gas sulfur dioksida menyerap sinar ultraviolet dari matahari. Makin banyak SO₂ dalam gumpalan gas gunung berapi, maka makin banyak energi sinar ultraviolet yang diserap sebelum mencapai permukaan bumi.

Para ilmuwan kemudian mengukur penyerapan sinar matahari ultraviolet (UV) yang melewati gumpalan gas, dengan menggunakan satu atau lebih spektrometer UV. Spektrometer UV menghadap ke atas di bawah gumpalan gas selama siang hari.

Selain itu, para ilmuwan di HVO juga menggunakan instrumen Spektrometer Inframerah Transformasi Fourier (FTIR), untuk mengukur gas dalam gumpalan lava Gunung Kīlauea.

Pengukuran menggunakan alat tersebut, teleskop inframerah dikumpulkan lalu dihubungkan ke unit spektrometer. Spektrum direkam lalu dianalisa berbagai gas dalam gumpalan lava.

Volcano Disaster Assistance Program (VDAP) juga mengembangkan sistem baru untuk mengukur jumlah dan jenis gas yang dipancarkan gunung berapi. Ini merupakan indikator kunci yang digunakan untuk memprediksi perilaku gunung berapi.

Penting untuk memperhatikan faktor-faktor lain dalam mempelajari aktivitas gunung berapi. Peningkatan emisi SO₂ tidak lantas menjadi penentu tunggal bahwa gunung berapi bakal meletus.

Meletusnya gunung berapi turut dipengaruhi berbagai faktor lain, seperti pergerakan tanah dan gempa bumi. Untuk itulah Stasiun Seismik dan Sistem Penentuan Posisi Global (GPS) diposisikan untuk mendeteksi tanda-tanda tersebut.