Rotasi Bumi Melambat dan Manusia Adalah Penyebabnya

tirto.id - Ketika masih di bangku sekolah, sains terasa betul-betul seperti ilmu pasti. Maksudnya, tidak mungkin ada yang bisa berubah darinya.

Akan tetapi, sains yang sebenarnya tidaklah demikian. Ia menjadi pasti setelah melalui serangkaian proses yang membuatnya tidak dapat digugat kebenarannya, setidaknya sampai ada fenomena baru yang ternyata membuat kebenaran itu harus diperbarui. Begitulah. Tak ada yang abadi, kecuali iktikad mencari kebenaran.

Selama ini, telah disepakati bahwa lama rotasi Bumi adalah 24 jam. Sehari semalam Bumi berputar pada porosnya sembari terus melakukan revolusi mengelilingi Matahari, yang memakan waktu setahun. Akan tetapi, penelitian terbaru dari ETH Zurich menunjukkan, rotasi Bumi kini memakan waktu beberapa milidetik lebih lama dari sebelumnya. Laju perlambatannya saat ini merupakan yang tercepat dalam 3,6 juta tahun terakhir. Dengan kata lain, satu hari saat ini lebih panjang dari sebelumnya.

Rotasi Bumi sebenarnya sudah melambat sejak miliaran tahun lalu, terutama karena tarikan gravitasi Bulan yang secara perlahan merampas energi rotasi Bumi melalui gesekan pasang surut.

Namun, kini deselerasi itu makin besar karena satu penyebab yang tidak pernah ada dalam sejarah planet ini sebelum era modern: ulah manusia.

Perubahan iklim akibat ulah manusia adalah biang keladi utamanya. Ketika es di Greenland dan Antartika mencair akibat pemanasan global, air yang tadinya terkonsentrasi di kutub mengalir ke lautan, lalu bergerak menuju ekuator. Hal itu, selain membuat permukaan air laut naik, mengubah distribusi massa planet.

Untuk memahaminya, kita perlu mengenal konsep fisika bernama momen inersia. Sederhananya, itu adalah ukuran "penolakan" suatu benda terhadap perubahan kondisi gerak rotasinya. Makin banyak massa yang tersebar jauh dari pusat putaran, makin besar momen inersianya, dan makin lambat putarannya.

Bayangkan peseluncur indah (figure skater) melakukan gerakan memutar. Ketika ia melakukan itu sembari merentangkan kedua lengan, putarannya melambat karena massa tubuhnya kini tersebar lebih jauh dari poros putarannya.

Hal yang sama terjadi pada Bumi. Ketika air dari kutub mengalir ke ekuator, massa yang tadinya berkumpul di dekat poros rotasi Bumi kini tersebar ke bagian tengah planet yang lebih lebar dan lebih jauh dari poros. Momen inersia Bumi meningkat, dan sesuai hukum kekekalan momentum sudut, kecepatan rotasinya otomatis berkurang.

Selain memperlambat rotasi, redistribusi massa juga menggeser poros rotasi Bumi. Itu adalah sebuah fenomena yang disebutpolar motion.

Titik poros rotasi Bumi tidaklah tetap. Ia bergerak dan bergeser relatif terhadap permukaan Bumi, didorong oleh berbagai kekuatan yang bekerja di dalam dan di luarnya. Dalam jangka panjang, pergeseran bisa mencapai sekitar sepuluh meter per seratus tahun, terlihat kecil tetapi berimplikasi besar bagi navigasi dan penentuan waktu global.

Untuk pertama kalinya, para peneliti dari ETH Zurich berhasil menjelaskan secara komprehensif semua penyebab polar motion. Itu berkat bantuan metode kecerdasan buatan yang disebut physics-informed neural networks, yakni algoritma pembelajaran mesin khusus untuk mematuhi hukum-hukum fisika yang sudah kita ketahui.

Dalam prosesnya, AI tidak dibiarkan belajar sembarangan dari data, melainkan diarahkan oleh prinsip-prinsip fisika yang sudah terbukti, agar hasilnya lebih dapat dipercaya.

Hasilnya dipublikasikan dalam dua jurnal ilmiah sekaligus: Nature Geosciencedan Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Studi di Nature Geoscience menjelaskan bahwa polar motion dipengaruhi oleh proses di permukaan Bumi, di mantel, hingga di inti paling dalam. Sementara itu, studi PNAS berfokus pada dampak perubahan iklim terhadap lamanya hari. Keduanya sampai pada kesimpulan sama. Bahwasanya, perubahan iklim telah memiliki kekuatan cukup besar untuk mengubah cara Bumi berputar.

Seberapa Besar Pengaruh Perubahan Iklim?

Laju perpanjangan hari akibat perubahan iklim saat ini adalah 1,33 milidetik per abad, menjadi yang tercepat dalam 3,6 juta tahun terakhir.

Para peneliti menelusuri buktinya dengan menganalisis fosil cangkang organisme laut bersel tunggal yang disebut Benthic foraminifera, spesies yang hidup di dasar laut jutaan tahun silam. Kimia cangkang-cangkang kecil tersebut mampu merekam perubahan permukaan laut di masa purba, yang kemudian bisa berguna untuk menghitung perubahan rotasi Bumi sepanjang waktu.

Yang jadi masalah bukan cuma besarnya perubahan, melainkan juga kecepatannya. Benedikt Soja, Profesor Space Geodesy di ETH Zurich, dan koleganya, mengatakan bahwa redistribusi massa sebesar itu setara dengan memindahkan sekitar seribu gigaton dari kutub ke lautan.

"Untuk memvisualisasikan jumlah itu, bayangkan sebuah kubus es padat yang diletakkan di atas Kota New York dengan tinggi 10 kilometer, lebih tinggi dari Gunung Everest," terangnya, menggambarkan skala perubahan yang terjadi pada planet kita setiap abad.

Soja menambahkan, perubahan energi rotasi Bumi akibat fenomena itu setara dengan energi yang dilepaskan oleh gempa berkekuatan 9,0 magnitudo. Perubahan tersebut mungkin tidak kita rasakan langsung dalam kehidupan sehari-hari. Namun, itu nyata, terukur, dan terus berlangsung.

Manusia tidak hanya memperlambat rotasi Bumi melalui aktivitas-aktivitas yang mengakibatkan perubahan iklim. Antara 1993 dan 2010, pemompaan air tanah untuk irigasi dan kebutuhan perkotaan telah menggeser posisi poros rotasi Bumi sekitar 80 sentimeter.

Air, yang semula tersimpan di dalam lapisan batuan atau sedimen di bawah permukaan tanah, dipompa ke permukaan, digunakan oleh manusia, lalu sebagian besar akhirnya mengalir ke laut. Perpindahan massa dalam skala ribuan gigaton tersebut mengubah distribusi massa Bumi sehingga memengaruhi pergerakan poros rotasinya, bahkan dapat terdeteksi melalui pengamatan satelit.

Struktur buatan manusia pun ikut berperan. Bendungan Three Gorges di China—bendungan terbesar di dunia, yang menampung 40 miliar meter kubik air di ketinggian 185 meter di atas permukaan laut—menurut perhitungan ilmuwan NASA, telah memperlambat rotasi Bumi sebesar 60 nanodetik (60 per miliar detik) per hari. Angka tersebut memang sangat kecil. Namun, itu sudah cukup membuktikan bahwa bangunan yang kita buat pun mampu mengubah cara planet ini berputar.

Bahkan, jauh sebelumnya, dampak mengeringnya Danau Aral karena proyek irigasi Soviet disebut-sebut tiga kali lebih besar dari Three Gorges.

Dalam kehidupan sehari-hari, beberapa milidetik tidak akan terasa. Akan tetapi, bagi sistem-sistem yang bergantung pada ketepatan waktu, itu adalah masalah serius.

Navigasi GPS, misi luar angkasa, dan sistem penentuan waktu global, membutuhkan informasi akurat tentang orientasi dan kecepatan rotasi Bumi. Soja menjelaskan, bahkan deviasi satu sentimeter di Bumi bisa berkembang menjadi deviasi ratusan meter dalam perjalanan ke planet lain. Tanpa koreksi yang tepat, wahana antariksa bisa meleset dari kawah yang dituju di Mars.

Proyeksi ke depan lebih mengkhawatirkan. Jika emisi gas rumah kaca terus meningkat sesuai skenario terburuk, laju perpanjangan hari akibat perubahan iklim bisa mencapai 2,62 milidetik per abad pada tahun 2100. Angka tersebut melampaui laju perlambatan akibat tarikan Bulan yang selama ini berpengaruh dominan, yakni 2,40 milidetik per abad.

Dengan kata lain, untuk pertama kalinya dalam sejarah planet ini, manusia berpotensi menjadi kekuatan yang lebih besar dalam menentukan kecepatan rotasi Bumi daripada Bulan itu sendiri.