Para Ilmuwan Mengintip Masa Lalu: Rekonstruksi Ledakan Atmosfer Bumi

Ilmu pengetahuan terus menghadapi tantangan untuk memahami berbagai fenomena yang terjadi di atmosfer Bumi, terutama di lapisan-lapisan yang lebih tinggi. Baru-baru ini, sekelompok ilmuwan dari Universitas Tokyo telah menciptakan dataset jangka panjang pertama yang mencakup atmosfer Bumi hingga ke tepi luar angkasa. Dataset ini diharapkan dapat membantu menjelaskan proses-proses yang belum banyak dieksplorasi, termasuk keindahan cahaya utara atau aurora borealis.

Atmosfer Bumi terdiri dari beberapa lapisan, di mana lapisan troposfer dan stratosfer diteliti secara mendalam dengan menggunakan berbagai alat, seperti stasiun cuaca, balon meteorologi, dan pesawat terbang. Data yang dihasilkan dari pengukuran sehari-hari di lapisan-lapisan ini sangat melimpah, menjadikan model cuaca modern hampir tidak pernah salah. Namun, begitu kita melangkah lebih tinggi ke mesosphere, lapisan yang mencapai hampir ke tepi luar angkasa, pengetahuan kita mulai menipis. Mesosphere, yang dianggap sebagai “ignorosphere,” masih menjadi wilayah yang kurang dijelajahi karena sulitnya pengukuran di sana.

Tim peneliti Jepang berhasil menggunakan model komputer untuk menutupi kekurangan data ini. Mereka mengumpulkan pengukuran meteorologis yang langka dari mesosphere yang diperoleh melalui penggunaan roket dan instrumen radar serta lidar darat. Data ini kemudian dimasukkan ke dalam sistem asimilasi data yang mereka kembangkan, yang menggabungkan pemodelan dan observasi langsung untuk memprediksi kondisi atmosfer.

Dalam penelitian ini, dataset mencakup data selama 19 tahun, dari September 2004 hingga Desember 2023, yang mencakup evolusi atmosfer hingga ketinggian 110 kilometer (68,4 mil). Dataset ini membantu peneliti mengeksplorasi fenomena-fenomena misterius yang terjadi di ketinggian yang lebih tinggi, termasuk aurora borealis dan aurora australis.

Salah satu peneliti utama, Kaoru Sato, seorang profesor fisika atmosfer di Universitas Tokyo, menyatakan, “Untuk troposfer dan stratosfer, kami memiliki banyak data, dan pemodelan numerik untuk wilayah ini hampir sempurna. Namun, di atasnya, model tidak berfungsi baik karena kurangnya data yang akurat mengenai kondisi awal. Dataset kami dapat menyediakan informasi tersebut.”

Bagian dari atmosfer yang disebut ignorosphere adalah wilayah di mana banyak efek terkait cuaca luar angkasa terjadi. Saat partikel bermuatan dari matahari menghantam Bumi, mereka bercampur dengan gas tipis di ketinggian, menyebabkan molekul udara memancarkan cahaya yang mempesona. Selain aurora, para peneliti juga berupaya memahami dampak dari gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh fenomena aurora, yang dapat mempengaruhi pola iklim global.

Menggunakan data ini, para ilmuwan berharap dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik mengenai bagaimana proses di atmosfer bawah memengaruhi ionosfer, bagian atmosfer di atas ketinggian 80 km, di mana partikel gas terus-menerus diionisasi oleh angin matahari. Penelitian ini juga bertujuan untuk menyelidiki fenomena misterio inter-hemispheric coupling, yang pertama kali diamati pada akhir 2000-an, di mana awan-awan tinggi muncul dan menghilang secara bersamaan di belahan bumi utara dan selatan.

Dengan dataset tersebut, para peneliti berkeyakinan bahwa mereka dapat mengungkap banyak rahasia atmosfer yang masih tersembunyi, dan memberikan kontribusi signifikan terhadap pengetahuan kita tentang interaksi antara atmosfer dan ruang angkasa. Penemuan ini dipandang sebagai langkah maju dalam pemodelan dan pemahaman cuaca ruang angkasa yang lebih baik, yang dapat bermanfaat bagi iklim dan lingkungan Bumi.