Misi Van Allen Probe dari NASA telah menemukan sabuk radiasi ketiga di seputar bumi yang sebelumnya tak pernah diketahui keberadaanya, mengungkap akan adanya struktur dan proses yang tak terduga dalam wilayah berbahaya ruang angkasa tersebut.

Observasi sabuk Van Allen sebelumnya telah cukup lama mendokumentasikan dua wilayah berbeda dari radiasi yang terperangkap di sekitar planet kita. Instrumen pendeteksi partikel yang ditempatkan pada pasangan kembar Van Allen Probe dengan segera menyadarkan para ilmuwan akan keberadaan sabuk radiasi ketiga.

Sabuk yang ditemukan pada tahun 1958 dan dinamai berdasarkan nama penemunya, James Van Allen, merupakan wilayah kritis bagi masyarakat modern yang bergantung pada berbagai teknologi berbasis ruang angkasa. Sabuk Van Allen dipengaruhi oleh badai matahari dan cuaca ruang angkasa, efeknya dapat melebar secara dramatis. Andai itu terjadi, tentunya akan menimbulkan bahaya bagi satelit komunikasi dan GPS, terutama bagi manusia yang berada di ruang angkasa.

Dua petak raksasa radiasi, dikenal sebagai Sabuk Van Allen, yang berada di seputar bumi ditemukan pada tahun 1958. Di tahun 2012, observasi dari Probe Van Allen menunjukkan bahwa sabuk ketiga terkadang bisa muncul. Radiasi ditampilkan di sini dalam warna kuning, dengan hijau mewakili ruang di antara sabuk. (Kredit: NASA/Van Allen Probe/Goddard Space Flight Center)

“Kemampuan dan kemajuan baru teknologi yang fantantis pada Probe Van Allen memungkinkan para ilmuwan memantau rincian yang belum pernah terjadi sebelumnya tentang bagaimana sabuk radiasi dipenuhi partikel bermuatan, sekaligus memberi wawasan tentang apa yang menyebabkan sabuk bisa berubah, serta bagaimana berbagai proses mempengaruhi permukaan bagian atas atmosfer bumi,” jelas John Grunsfeld, administrator asosiasi NASA untuk ilmu pengetahuan di Washington.

Temuan ini menunjukkan sifat sabuk radiasi yang dinamis dan bervariabel, menambah pemahaman kita tentang bagaimana sabuk-sabuk tersebut merespon aktivitas matahari. Temuan yang dipublikasikan pada 28 Februari dalam jurnal Science ini merupakan hasil dari data yang dikumpulkan misi dual-pesawat ruang angkasa pertama yang terbang melewati sabuk radiasi planet kita setelah peluncurannya pada 30 Agustus 2012.

Pengamatan beresolusi tinggi dari instrumen Relativistic Electron Proton Telescope (REPT), bagian dari Energetic Particle, Composition, and Thermal Plasma Suite (ECT) yang terpasang pada kedua Probe Van Allen, mengungkap adanya tiga struktur sabuk yang berbeda dengan hadirnya wilayah, atau ruang, yang kosong di tengah-tengahnya.

“Ini adalah pertama kalinya intrumen beresolusi tinggi kami melihat waktu, ruang dan energi secara bersamaan pada sabuk bagian luar,” ungkap Daniel Baker, penulis utama studi yang memimpin pengoperasian instrumen REPT di Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP), University of Colorado, Boulder, “Observasi sabuk radiasi bagian luar sebelumnya hanya mengungkap satu elemen tunggal yang buram. Saat kami mengaktifkan REPT selang dua hari setelah peluncuran, peristiwa akselerasi elektron yang kuat sudah berlangsung, dan kami secara jelas menyaksikan sabuk dan slot baru di antara peristiwa akselerasi dan sabuk bagian luar.”

Para ilmuwan mengamati sabuk ketiga selama empat minggu sebelum gelombang kejut yang kuat dari matahari memusnahkannya. Pengamatan dilakukan oleh para ilmuwan dari berbagai institusi, yakni LASP; NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Md; Los Alamos National Laboratory di Los Alamos, NM; dan Institute for the Study of Earth, Oceans, and Space University of New Hampshire di Durham.

Pada 31 Agustus 2012, sebuah tonjolan raksasa di matahari meletus, menghantar partikel dan gelombang kejut hingga mencapai dekat Bumi. Peristiwa ini mungkin menjadi salah satu penyebab munculnya sabuk radiasi ketiga di sekitar bumi setelah beberapa hari kemudian, sebuah fenomena yang teramati untuk pertama kalinya oleh Van Allen Probe yang baru diluncurkan. Gambar tonjolan sebelum meletus ini ditangkap oleh Solar Dynamics Observatory (SDO) NASA. (Kredit: NASA/SDO/AIA/Goddard Space Flight Center)

Masing-masing Van Allen Probe membawa seperangkat lima instrumen yang sama, memungkinkan para ilmuwan mengumpulkan data tentang rincian sabuk yang belum pernah terjadi sebelumnya. Data ini penting untuk dapat mempelajari efek cuaca ruang angkasa di bumi, termasuk proses-proses fisik fundamental yang teramati di sekitar objek lainnya, seperti planet-planet dalam tata surya kita dan nebula yang berjarak jauh.

“Bahkan setelah 55 tahun sejak penemuannya, sabuk radiasi bumi masih mampu mengejutkan kami dan masih menyimpan misteri untuk ditemukan dan diselidiki,” kata Nicky Fox, wakil untuk proyek Van Allen Probe di Applied Physics Laboratory, Laurel Johns Hopkins

University, Md, “Kita mengira sudah cukup tahu tentang sabuk radiasi, tapi ternyata tidak. Kemajuan dalam teknologi dan deteksi dari NASA dalam misi ini sudah dengan segera nyaris berdampak pada ilmu pengetahuan dasar.”

Van Allen Probe merupakan misi kedua dalam Living With a Star Program NASA untuk mengeksplorasi aspek-aspek dari sistem terhubung matahari-bumi yang secara langsung berdampak bagi kehidupan dan masyarakat