BUMI DAN TATA SURYA

BUMI DALAM TATA SURYA

A.    Pengertian Tata Surya

Tata Surya adalah sekumpulan benda-benda langit yang terdiri dari sebuah bintang besar yang disebut matahari, dan semua objek yang terikat oleh gaya grafitasinya. Objek-objek tersebut adalah delapan buah planet yang sudah diketahui dengan orbit berbentuk elips, lima planet kerdil, 173 satelit alami yang telah diidentifikasi, dan jutaan benda langit (meteor, asteroid, komet) lainnya. Tata Surya (Solar System) atau yang juga disebut keluarga matahari (The sun and its family) adalah suatu sistem yang teridiri dari Matahari sebagai pusar Tata Surya itu dan di kelilingi dengan planet-planet, komet (bintang berekor), meteor (bintang beralih), satelit, dan asteroid.

 

                                   Gambar 1 : Sistem Tata Surya

B.     Proses Terbentuknya Tata Surya

1. Teori Nebula atau Kabut

Kabut materi debu yang berukuran jauh lebih besar dari tata surya sekarang. Materi berputar tanpa lepas dari gravitasi antara materi disekitarnya. Putaran makin cepat, mengerut dan memipih seperti cakram. Massa materi terkumpul dan terkonsentrasi di pusat dan semakin lama semakin panas. Materi terpusat inilah yang membentuk matahari ketika putaran semakin cepat, makin kecil berupa cincin debu lepas terbentuklah planet-planet.

2. Teori Protoplanet

Bola gas debu berputar membentuk cakram. Reaksi nuklir terjadi di tengah sehingga energi berhamburan. Massa materi terkumpul di pusat, semakin panas sampai akhirnya terbentuklah matahari. Gas dan debu mengalami kondensasi dan akhirnya membentuk gumpalan-gumpalan yang disebut planet.

3. Teori Planetesimal

Dua bintang yang saling berdekatan tarik-menarik menyebabkan materi terluar terlempar. Terbentuklah bongkahan-bongkahan besar dan kecil yang akhirnya mengelilingi salah satu bintang.

 

                                    Gambar 2 : Teori Planetesimal

4. Teori Pasang Surut

Dua bintang saling berdekatan dan tarik-menarik karena adanya gaya gravitasi mengakibatkn materi terluar terputus-putus.

 

                                   Gambar 3 : Teori Pasang Surut

5. Teori Bintang Kembar

Dua bintang yang saling mengedari yang menyebabkan salah satu bintang hancur dan terbentuklah materi planet. Pada waktu mengedari matahari di lintasan orbitnya, setiap anggota tata surya pada satu waktu berada dekat dengan matahari dan pada lain waktu akan jauh dari matahari. Titik atau tempat pada lintasan orbit yang terdekat dengan matahari disebut titik perihelion. Titik yang terjauh dari matahari disebut titik aphelion.

C.     Planet

Planet adalah bintang berpindah atau pengembara dan letak planet beruba h ubah, karena planet bergerak mengedari matahari. Planet tidak dapat memancarkan cahaya seperti matahari dan bintang. Cahaya yang dipancarkan planet berasal dari cahaya matahari yang dipantulkannya, sehingga pada malam hari planet dapat dilihat dengan mata telanjang karena tampak terang seperti bintang. Setiap planet mempunyai lintasan orbitnya sendiri-sendiri. Lintasan orbit planet hampir berbentuk lingkaran. Pada awal abad ke-17 Johanes Kepler (1571-1630) membuktikan bahwa lintasan orbit planet-planet berbentuk elips (lonjong) dan matahari berada di salah satu titik fokus elips.

Susunan 9 buah planet dalam tata surya, mulai dari yang jaraknya paling dekat dengan matahari adalah Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, dan Pluto. Berdasarkan jaraknya dengan matahari, Merkurius dan Venus disebut planet dalam atau planet inferior, sedangkan Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Pluto di sebut planet luar atau planet superior. Kedua kelompok ini dipisahkan oleh bumi (bumi sebagai pembatas).

D.    Melihat Planet dari sisi Bumi

Bumi adalah planet bagian dalam yang terbesar dan terpadat, satu-satunya yang diketahui memiliki activitas geologi dan satu-satunya planet yang diketahui memiliki mahluk hidup. Hidrosfer-nya yang cair adalah khas di antara planet-planet kebumian dan juga merupakan satu-satunya planet yang diobservasi memiliki lempeng tektonik. Atmosfer bumi sangat berbeda dibandingkan planet-planet lainnya, karena dipengaruhi oleh keberadaan mahluk hidup yang menghasilkan 21% oksigen. Bumi memiliki satu satelit, bulan, satu-satunya satelit besar dari planet kebumian di dalam Tata Surya.

 

                                            Gambar 4 : Bumi

a)      Struktur Interior Bumi

1)      Kerak Bumi (Crust)

     Kerak bumi adalah bagian yang paling terluar dari bumi. Kerak ini bersifat padat dan relatif tipis, dan terdiri atas massa daratan dan massa samudera. Bagian daratan permukaan bumi disebut kerak benua dengan ketebalan antara 15 – 75 km. Kerak samudera lebih tipis dari kerak benua dengan ketebalan antara 5 – 10 km. Kerak samudera dan kerak benua mempunyai komposisi yang berbeda. Kerak samudera terbentuk oleh batuan padat dan gelap, seperti basalt dan gabro. Berbeda dengan kerak benua yang terbentuk oleh batuan yang lebih cerah dan lebih padat, seperti granit dan diorit. Pada kerak benua termasuk juga batuan metamorfosa dan batuan sedimen yang  tidak terdapat pada kerak samudera. Kerak benua mempunyai berat jenis rata-rata 2,8 gr/cm3. sedangkan kerak samudera mempunyai berat jenis rata 2,9 gr/cm3. Terhadap lapisan di bawahnya, kerak bumi dibatasi oleh bidang batas yang disebut “Mohorovicic Discontinuity” dan biasa juga dingkat “Moho”. Mohorovicic ditemukan sebagai batas pada tahun 1909 oleh Andrija Mohorovicic (geolog Croasia).  Elemen-elemen yang ringan, seperti silicon, aluminium, kalsium, potassium, sodium, dan oksigen membentuk  kerak bumi bagian luar.

2)      Mantel (Mantle)

     Selimut (mantle), wilayah bagian dalam bumi yang terletak antara kerak bumi dan inti bumi. Selimut merupakan wilayah paling besar dari wilayah-wilayah lainnya. Dibandingkan dengan kerak bumi, mantel lebih tebal yaitu sampai sekitar 2.900 km. Suhu di sini tinggi, mencapai sekitar 3700^oC. Tekanan pada selimut juga tinggi, mencapai sekitar 137 gigapascal (1,37 juta atmosfer). Mantel terdiri dari mantel atas dan mantel bawah. Bagian atas mantel yang bersifat padat dan bersama kerak bumi membentuk lithosfer. Ketebalan Lithosfer ± 65 – 100 km dan menyelubungi asthenosfer yang mempunyai ketebalan ± 100 – 350 km. Asthenosfer mengandung material batuan yang halus dan lebih kaku dibandingkan dengan material lithosfer. Hal ini karena dipengaruhi oleh tingginya tekanan dan suhu sebagai penyebab batuan menjadi cair dan halus. Mesosfer adalah lapisan ketiga dari mantel yang terletak di bawah astenosfer dengan ketebalan antara 2.400 km – 2.750 km. Materi mesosfer bersifat padat , sehingga gelombang primer kecepatannya semakin tinggi, yaitu mencapai 13 km/detik. Diduga materi penyusun mesosfer jauh lebih padat berupa mineral Peridotit dan Pallasit (campuran mineral batuan basa dan besi).

     Ukuran relatif dari mantel dapat diumpamakan pada penampang melintang dari telur rebus. Kulit telur mewakili bagian yang tipis, yaitu kerak bumi, yang hanya membandingkan kira-kira  satu setengah atau satu persen massa bumi.  Bagian putih telur mewakili mantel yang lem-but, yang terdiri dari hampir 2/3 massa bumi dan hampir 5/6 volume bumi. Kuning telur mewakili inti bumi.

     Mantel dipisahkan dari kerak bumi oleh batas yang tegas yaitu Mohorovicic discontinuity atau Moho. Ia dipisahkan dari inti bumi dengan batas yang tegas juga yaitu Gutenberg discontinuity. Kedua batas ini sebagai nama kehormatan orang yang menemukan, yaitu Andrija Mohorovicic seismolog dari Croasia dan Berno Gutenberg seismolog Jerman yang lahir di Amerika.

     Mohorovicic discontinuity terletak pada kedalaman kira-kira 8 km di bawah samudera dan kedalaman rata-rata sekitar 35 km di bawah benua, tetapi bisa mencapai sedalam 80 km di bawah rangkaian pegunungan tinggi. Gutenberg discontinuity terletak pada kedalaman sekitar 2900 km. Kedua penemu batas menggunakan fakta bahwa ketika gempabumi, atau seismic, jangkauan gelombang membuat batas yang tegas  antara dua material yang berbeda berat jenisnya, atau bersifat elastis. Mantel secara kimiawi berbeda dengan kerak bumi dan inti bumi. Terutama disusun oleh batuan peridotit, yang pada prinsipnya terdiri dari mineral-mineral olivin, piroksin, dan amphibol. Kerak bumi disusun oleh material-material yang cerah dan inti bumi disusun oleh besi dan nikel.

3)      Inti (Core)

     Inti (core) adalah bagian paling dalam dari bumi. Radius inti bumi ± 3.500 km. Radius ini lebih besar dari planet Mares. Bentuk inti bumi ± 1/3 dari total massa dan sekitar 1/6 dari volumenya. Tekanan pada inti bumi jutaan kali lebih besar dan suhu ribuan derajat lebih tinggi dari permukaan bumi. Suhu inti bumi berkisar dari 4000^oC – 5000^o C. Ilmuwan tidak dapat mendapatkan sampel material dari inti bumi karena sangat tingginya tekanan dan suhu. Tetapi ilmuwan mempercayai bahwa penyusun utama inti bumi adalah elemen-elemen berat, seperti besi dan nikel. Komposisi inti bumi dipercayai sama dengan batu meteorit.

     Kajian seismik mengindikasikan bahwa inti bumi terdiri dari dua bagian, yaitu inti dalam yang bersifat solid dan inti luar yang bersifat molten. Ilmuwan menges-timasikan bahwa berat jenis inti bumi sangat ekstrim, sekitar 13,5 kali berat jenis air. Konsentrasi yang tinggi dari besi di inti bumi dipercayai sebagai penyebab tingginya berat jenis ini. Ilmuwan telah mempelajari tentang inti bumi melalui pengukuran gelombang seismik. Gelombang seismik berasal dari gempabumi. Ilmuwan telah mencatat data dari ribuan stasion perekam gempabumi. Data seismik yang terekam ini dianalisis dan dikombinasikan oleh kom-puter untuk mendapatkan gambaran dari bagian dalam bumi. Inti luar memanjang dari sekitar 2.900 – 5.200 km di bawah permu-kaan. Inti dalam memanjang dari sekitar 5.200 km sampai ke pusat bumi, pada kedalaman sekitar 6.400 km.

Pada tahun 1936 geolog telah menemukan batas yang lain. Batas kedua yang memisahkan inti luar yang cair dari inti dalam yang solid. Ilmuwan mempercayai bahwa inti dalam mempunyai radius sekitar 1.220 km dan terbentuk oleh material yang solid. Inti bumi merupakan sumber magnet bumi. Banyak ilmuwan percaya bahwa  berbagai gerakan convection pada molten, besi – material yang banyak dari pada inti luar yang menentukan magnet bumi. Convection cells juga mengefektifkan bumi berotasi pada sumbunya.  Gerakan-gerakan besi pada convention cells, berinteraksi dengan magnet bumi.

            b). Arus Konveksi

      Pada abad 19 lahirlah yang disebut Teori Konveksi. Teori Konveksi mengemukakan bahwa terjadi aliran konveksi kearah vertikal di dalam lapisan astenosfer yang agak kental. Aliran tersebut sampai ke kerak bumi yang ada di atasnya. Aliran Konveksi yang merambat ke dalam kerak bumi menyebabkan batuan kerak bumi menjadi lunak. Salah seorang pengikut teori konveksi adalah Harry H. Hess dari Princenton University.

Pada tahun 1962 dalam bukunya History of the Ocean Basin, Hess mengemukakan pendapatnya tentang aliran konveksi yang sampai kepermukaan bumi di mid oceanic ridge ( punggung tengah laut ). Di puncak mid oceanic ridge tersebut lava mengalir terus dari dalam kemudian tersebar ke kedua sisinya dan membeku membentuk kerak baru.

Menurut teori konveksi yang dikemukakan oleh Arthur Holmes dan Harry H. Hess dan dikembangkan lebih lanjut oleh Robert Diesz, menyatakan bahwa di dalam bumi yang masih dalam keadaan panas dan berpijar terjadi arus konveksi kearah lapisan kulit bumi yang berada di atasnya, sehingga ketika arus konveksi yang membawa materi berupa lava sampai kepermukaan bumi di mid oceanic ridge ( punggung tengah samudera ), lava tersebut akan membeku membentuk lapisan kulit bumi yang baru menggeser dan menggantikan kulit bumi yang lebih tua.

Bukti kebenaran teori konveksi adalah terdapatnya tanggul dasar samudera ( Mid Oceanic Ridge ), seperti Mid Atlantic Ridge dan Pasific-Atlantic Ridge. Bukti lainnya didasarkan pada penelitian umur dasar laut yang membuktikan bahwa semakin jauh dari punggung tengah samudera, umur batuan semakin tua. Artinya terdapat gerakan yang berasal dari Mid Oceanic Ridge kearah berlawanan yang disebabkan oleh adanya arus konveksi dari lapisan di bawah kulit bumi.

 

                                      Gambar 5 : Arus konveksi

c). Tektonik Lempeng

        Teori Tektonik Lempeng (bahasa Inggris: Plate Tectonics) adalah teori dalam bidang geologi yang dikembangkan untuk memberi penjelasan terhadap adanya bukti-bukti pergerakan skala besar yang dilakukan oleh litosfer bumi. Teori ini telah mencakup dan juga menggantikan Teori Pergeseran Benua yang lebih dahulu dikemukakan pada paruh pertama abad ke-20 dan konsep seafloor spreading yang dikembangkan pada tahun 1960-an. Bagian terluar dari interior bumi terbentuk dari dua lapisan. Di bagian atas terdapat litosfer yang terdiri atas kerak dan bagian teratas mantel bumi yang kaku dan padat. Di bawah lapisan litosfer terdapat astenosfer yang berbentuk padat tetapi bisa mengalir seperti cairan dengan sangat lambat dan dalam skala waktu geologis yang sangat lama karena viskositas dan kekuatan geser (shear strength) yang rendah. Lebih dalam lagi, bagian mantel di bawah astenosfer sifatnya menjadi lebih kaku lagi. Penyebabnya bukanlah suhu yang lebih dingin, melainkan tekanan yang tinggi.

Lapisan litosfer dibagi menjadi lempeng-lempeng tektonik (tectonic plates). Di bumi, terdapat tujuh lempeng utama dan banyak lempeng-lempeng yang lebih kecil. Lempeng-lempeng litosfer ini menumpang di atas astenosfer. Mereka bergerak relatif satu dengan yang lainnya di batas-batas lempeng, baik divergen (menjauh), konvergen (bertumbukan), ataupun transform (menyamping).

Sejak tahun 1596, telah diamati bahwa pantai Samudera Atlantik yang berhadap-hadapan antara benua Afrika dan Eropa dengan Amerika Utara dan Amerika Selatan memiliki kemiripan bentuk dan nampaknya pernah menjadi satu. Ketepatan ini akan semakin jelas jika kita melihat tepi-tepi dari paparan benua di sana. Sejak saat itu banyak teori telah dikemukakan untuk menjelaskan hal ini, tetapi semuanya menemui jalan buntu karena asumsi bahwa bumi adalah sepenuhnya padat menyulitkan penemuan penjelasan yang sesuai.

Penemuan radium dan sifat-sifat pemanasnya pada tahun 1896 mendorong pengkajian ulang umur bumi, karena sebelumnya perkiraan didapatkan dari laju pendinginannya dan dengan asumsi permukaan bumi beradiasi seperti benda hitam. Dari perhitungan tersebut dapat disimpulkan bahwa bahkan jika pada awalnya bumi adalah sebuah benda yang merah-pijar, suhu Bumi akan menurun menjadi seperti sekarang dalam beberapa puluh juta tahun. Dengan adanya sumber panas yang baru ditemukan ini maka para ilmuwan menganggap masuk akal bahwa Bumi sebenarnya jauh lebih tua dan intinya masih cukup panas untuk berada dalam keadaan cair.

Teori Tektonik Lempeng berasal dari Hipotesis Pergeseran Benua (continental drift) yang dikemukakan Alfred Wegener tahun 1912 dan dikembangkan lagi dalam bukunya The Origin of Continents and Oceans terbitan tahun 1915. Ia mengemukakan bahwa benua-benua yang sekarang ada dulu adalah satu bentang muka yang bergerak menjauh sehingga melepaskan benua-benua tersebut dari inti bumi seperti “bongkahan es” dari granit yang bermassa jenis rendah yang mengambang di atas lautan basal yang lebih padat. Namun, tanpa adanya bukti terperinci dan perhitungan gaya-gaya yang dilibatkan, teori ini dipinggirkan. Mungkin saja bumi memiliki kerak yang padat dan inti yang cair, tetapi tampaknya tetap saja tidak mungkin bahwa bagian-bagian kerak tersebut dapat bergerak-gerak. Di kemudian hari, dibuktikanlah teori yang dikemukakan geolog Inggris Arthur Holmes tahun 1920 bahwa tautan bagian-bagian kerak ini kemungkinan ada di bawah laut. Terbukti juga teorinya bahwa arus konveksi di dalam mantel bumi adalah kekuatan penggeraknya.

Bukti pertama bahwa lempeng-lempeng itu memang mengalami pergerakan didapatkan dari penemuan perbedaan arah medan magnet dalam batuan-batuan yang berbeda usianya. Penemuan ini dinyatakan pertama kali pada sebuah simposium di Tasmania tahun 1956. Mula-mula, penemuan ini dimasukkan ke dalam teori ekspansi bumi, namun selanjutnya justru lebih mengarah ke pengembangan teori tektonik lempeng yang menjelaskan pemekaran (spreading) sebagai konsekuensi pergerakan vertikal (upwelling) batuan, tetapi menghindarkan keharusan adanya bumi yang ukurannya terus membesar atau berekspansi (expanding earth) dengan memasukkan zona subduksi/hunjaman (subduction zone), dan sesar translasi (translation fault). Pada waktu itulah teori tektonik lempeng berubah dari sebuah teori yang radikal menjadi teori yang umum dipakai dan kemudian diterima secara luas di kalangan ilmuwan. Penelitian lebih lanjut tentang hubungan antara seafloor spreading dan balikan medan magnet bumi (geomagnetic reversal) oleh geolog Harry Hammond Hess dan oseanograf Ron G. Mason menunjukkan dengan tepat mekanisme yang menjelaskan pergerakan vertikal batuan yang baru.

Seiring dengan diterimanya anomali magnetik bumi yang ditunjukkan dengan lajur-lajur sejajar yang simetris dengan magnetisasi yang sama di dasar laut pada kedua sisi mid-oceanic ridge, tektonik lempeng menjadi diterima secara luas. Kemajuan pesat dalam teknik pencitraan seismik mula-mula di dalam dan sekitar zona Wadati-Benioff dan beragam observasi geologis lainnya tak lama kemudian mengukuhkan tektonik lempeng sebagai teori yang memiliki kemampuan yang luar biasa dalam segi penjelasan dan prediksi.

Penelitian tentang dasar laut dalam, sebuah cabang geologi kelautan yang berkembang pesat pada tahun 1960-an memegang peranan penting dalam pengembangan teori ini. Sejalan dengan itu, teori tektonik lempeng juga dikembangkan pada akhir 1960-an dan telah diterima secara cukup universal di semua disiplin ilmu, sekaligus juga membaharui dunia ilmu bumi dengan memberi penjelasan bagi berbagai macam fenomena geologis dan juga implikasinya di dalam bidang lain seperti paleogeografi dan paleobiologi

1.      Batas Lempeng

Dua lempeng akan bertemu di sepanjang batas lempeng (plate boundary), yaitu daerah di mana aktivitas geologis umumnya terjadi seperti gempa bumi dan pembentukan kenampakan topografis seperti gunung, gunung berapi, dan palung samudera. Kebanyakan gunung berapi yang aktif di dunia berada di atas batas lempeng, seperti Cincin Api Pasifik (Pacific Ring of Fire) di Lempeng Pasifik yang paling aktif dan dikenal luas.

Lempeng tektonik bisa merupakan kerak benua atau samudera, tetapi biasanya satu lempeng terdiri atas keduanya. Misalnya, Lempeng Afrika mencakup benua itu sendiri dan sebagian dasar Samudera Atlantik dan Hindia. Perbedaan antara kerak benua dan samudera ialah berdasarkan kepadatan material pembentuknya. Kerak samudera lebih padat daripada kerak benua dikarenakan perbedaan perbandingan jumlah berbagai elemen, khususnya silikon. Kerak samudera lebih padat karena komposisinya yang mengandung lebih sedikit silikon dan lebih banyak materi yang berat. Maka, kerak samudera umumnya berada di bawah permukaan laut seperti sebagian besar Lempeng Pasifik, sedangkan kerak benua timbul ke atas permukaan laut, mengikuti sebuah prinsip yang dikenal dengan isostasi.

Ada tiga jenis batas lempeng yang berbeda dari cara lempengan tersebut bergerak relatif terhadap satu sama lain. Tiga jenis ini masing-masing berhubungan dengan fenomena yang berbeda di permukaan. Tiga jenis batas lempeng tersebut adalah:

1.      Batas transform (transform boundaries) terjadi jika lempeng bergerak dan mengalami gesekan satu sama lain secara menyamping di sepanjang sesar transform (transform fault). Gerakan relatif kedua lempeng bisa sinistral (ke kiri di sisi yang berlawanan dengan pengamat) ataupun dekstral (ke kanan di sisi yang berlawanan dengan pengamat). Contoh sesar jenis ini adalah Sesar San Andreas di California.

2.      Batas divergen/konstruktif (divergent/constructive boundaries) terjadi ketika dua lempeng bergerak menjauh satu sama lain. Mid-oceanic ridge dan zona retakan (rifting) yang aktif adalah contoh batas divergen

3.      Batas konvergen/destruktif (convergent/destructive boundaries) terjadi jika dua lempeng bergesekan mendekati satu sama lain sehingga membentuk zona subduksi jika salah satu lempeng bergerak di bawah yang lain, atau tabrakan benua (continental collision) jika kedua lempeng mengandung kerak benua. Palung laut yang dalam biasanya berada di zona subduksi, di mana potongan lempeng yang terhunjam mengandung banyak bersifat hidrat (mengandung air), sehingga kandungan air ini dilepaskan saat pemanasan terjadi bercampur dengan mantel dan menyebabkan pencairan sehingga menyebabkan aktivitas vulkanik. Contoh kasus ini dapat kita lihat di Pegunungan Andes di Amerika Selatan dan busur pulau Jepang (Japanese island arc).