Para ilmuwan menemukan bahwa perisai radiasi Bumi yang selama ini dianggap nyaris tidak dapat ditembus ternyata pernah jebol. Peristiwa itu terjadi pada badai matahari besar pada Mei 2024, ketika partikel bermuatan energi sangat tinggi yang dijuluki elektron pembunuh berhasil menembus lapisan pelindung di sekitar planet ini. Temuan ini mengubah pemahaman lama tentang keamanan kawasan di sekitar Bumi dari radiasi berbahaya.
Selama bertahun-tahun, para peneliti mengamati adanya batas yang jelas pada ketinggian sekitar 11.500 kilometer di atas permukaan Bumi. Pada batas itu, elektron ultra-relativistik yang bergerak mendekati kecepatan cahaya seolah menabrak dinding kaca. Lapisan tersebut tampak melindungi wilayah bagian dalam di sekitar planet dari bentuk radiasi yang paling berbahaya, sehingga para ilmuwan menyebutnya sebagai perisai.
Keyakinan itu bertahan hingga satelit Arase milik Jepang, yang juga dikenal sebagai misi Exploration of Energization and Radiation in Geospace, merekam sesuatu yang berbeda. Satelit yang telah terbang melintasi magnetosfer Bumi sejak 2017 itu mencatat bahwa elektron berenergi tinggi selalu tertahan di balik perisai tersebut. Kondisi itu berubah total pada Mei 2024.
Pada saat badai itu terjadi, hembusan angin matahari yang kecepatannya mencapai 1.200 kilometer per detik menekan medan magnet Bumi. Tekanan itu memicu gangguan geomagnetik paling intens sejak badai Halloween yang terkenal pada 2003. Ketika badai mencapai puncaknya, Arase mencatat elektron ultra-relativistik pada tingkat 5.000 kali lebih tinggi dibanding latar belakang yang biasa terukur.
Para peneliti sebenarnya pernah melihat lonjakan radiasi saat badai matahari sebelumnya, tetapi wahana antariksa yang lebih tua tidak mampu menjelaskan apa yang sesungguhnya terjadi. Data Arase menjadi kunci, karena para peneliti menggunakan metode yang disebut kerapatan ruang fase elektron untuk melacak distribusi partikel berdasarkan energi dan gerakannya.
Metode itu memberi petunjuk yang menentukan. Jika elektron tersebut datang dari luar wilayah perisai, ukurannya seharusnya menunjukkan penurunan yang jelas dari luar angkasa menuju Bumi. Namun Arase justru menemukan puncak yang sangat jelas tepat di lokasi tempat perisai itu dulu berada. Bagi ilmu fisika antariksa, pola itu menjadi bukti kuat adanya percepatan lokal, yaitu elektron yang dipercepat tepat di tempat mereka terdeteksi.
Pertanyaan berikutnya adalah apa yang mempercepat elektron-elektron itu. Menurut makalah penelitian tersebut, jawabannya adalah gelombang yang disebut chorus wave. Dalam kondisi normal, sabuk radiasi bagian dalam diselimuti gas bermuatan yang dikenal sebagai plasmasfer. Gas bermuatan itu meredam gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi karena menyerap energinya.
Namun ketika badai Mei 2024 menghantam, plasmasfer tertekan kembali ke arah Bumi dan menciptakan kekosongan di wilayah yang biasanya ia tutupi. Kondisi itu diperparah oleh badai ionosfer negatif yang menguras kepadatan plasma setempat secara besar-besaran. Di lingkungan elektromagnetik yang sangat kosong itulah, chorus wave yang merupakan gelombang elektromagnetik frekuensi rendah dan terdengar seperti siulan ketika diubah menjadi audio, mampu memindahkan energinya secara sangat efisien ke partikel berenergi rendah di sekitarnya hingga menjadi elektron pembunuh.
Temuan ini penting karena kawasan di sekitar Bumi dipenuhi satelit komunikasi, navigasi, dan observasi, serta dilintasi misi berawak. Memahami bahwa perisai radiasi bisa jebol dalam kondisi badai ekstrem membantu para insinyur dan ilmuwan merancang perlindungan yang lebih baik bagi teknologi dan manusia di orbit pada masa depan.
Apa poin penting dari berita ini?
- Perisai radiasi Bumi yang dianggap nyaris tidak dapat ditembus ternyata jebol saat badai matahari besar pada Mei 2024.
- Batas perisai itu berada pada ketinggian sekitar 11.500 kilometer di atas permukaan Bumi.
- Satelit Arase milik Jepang yang terbang sejak 2017 merekam elektron ultra-relativistik 5.000 kali lebih tinggi dari latar belakang biasa saat badai mencapai puncak.
- Badai itu dipicu angin matahari berkecepatan 1.200 kilometer per detik dan menjadi gangguan geomagnetik paling intens sejak badai Halloween 2003.
- Data Arase menunjukkan elektron dipercepat secara lokal, dengan chorus wave sebagai pemicu yang diduga kuat.
