Ketika gempa besar berkekuatan 9,0 mengguncang Jepang pada tanggal 11 Maret 2011, tanah juga mengalami pergerakan yang lebih lama. Sekitar 15 menit setelah peristiwa dimulai pada pukul 14:46 waktu setempat, hampir seluruh negara bergeser ke arah timur, menurut pengukuran stasiun GPS.
Kemiringannya kecil – 5 hingga 6 milimeter, atau 0,20 hingga 0,24 inci – tetapi permanen dan pada saat itu sebagian besar tidak diperhatikan atau dianggap sebagai kesalahan data. Namun, ahli geofisika Universitas Chicago, Sunyoung Park, merasakan sinyal yang terekam yang mengindikasikan adanya pergeseran menunjuk pada sesuatu yang nyata. Faktanya, pergerakan tanah mencerminkan fenomena seismik yang “luar biasa” dan sebelumnya tidak terdokumentasi, menurut sebuah studi baru.
“Apa yang tidak biasa dari gerakan ini adalah pada dasarnya seluruh Jepang bergerak hampir secara seragam pada waktu yang sama,” kata Park, yang memimpin penelitian tersebut.
Dia menambahkan bahwa pergerakan tersebut, yang mempengaruhi daratan Jepang – Hokkaido hingga Kyushu – yang panjangnya sekitar 1.800 mil (3.000 kilometer), tidak sesuai dengan waktu terjadinya gempa awal, dan terjadi sebelum gempa susulan yang signifikan.
Setelah bertahun-tahun menganalisis GPS dan data seismik, Park dan rekan-rekannya menemukan bahwa gelombang gempa telah mencapai inti bumi dan kemudian memantul ke kerak bumi, menggeser empat lempeng tektonik utama.
Meskipun ahli seismologi mengetahui bahwa gelombang dari gempa bumi besar dapat merambat ke seluruh planet dan memantul ke inti luarnya, yang merupakan logam cair, mereka mengira bahwa energi tersebut hilang sebelum kembali ke kerak bumi.
“Gelombang menyelam dalam yang memicu suatu peristiwa adalah hal baru, dan peristiwa ini sangat tidak biasa, juga dalam artian sangat luas,” jelas Park.
Meskipun gempa bumi dapat menyebabkan pergerakan tanah yang dramatis – merobek daratan dan menggerakkan wilayah yang lebih luas beberapa inci – pergerakan tersebut biasanya lebih terlokalisasi dibandingkan peristiwa seismik jangka panjang yang terdeteksi oleh Park dan rekan-rekannya.
Goran Ekstrom, ahli geofisika di Universitas Columbia, mengatakan, misalnya pada gempa tahun 2011, dua lempeng yang saling bergesekan di bawah Jepang bergerak sekitar 10 meter, kata Goran Ekstrom, ahli geofisika di Universitas Columbia.
“Pergerakan cepat inilah yang menyebabkan guncangan tanah dan tsunami, dan juga membuat seluruh pulau Honshu bergeser ke arah Timur sekitar 20 sentimeter,” kata Ekstrom, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengacu pada pulau terbesar di Jepang.
Perpindahan yang ditemukan Park dan rekan-rekannya, meski lebih kecil, patut diperhatikan karena terjadi di wilayah yang begitu luas, menjadikannya yang terluas yang pernah tercatat, dan melepaskan energi dalam jumlah yang sama dengan gempa berkekuatan 7,5 skala Richter, menurut rilis berita.
Gempa bumi pada bulan Maret 2011, yang melanda 231 mil (372 kilometer) timur laut Tokyo, merupakan gempa terburuk yang pernah melanda Jepang, memicu tsunami besar dan krisis nuklir serta menewaskan sekitar 20.000 orang. Park mengatakan para pembuat kebijakan harus mewaspadai sumber bahaya seismik yang sebelumnya tidak diketahui ini.
Tidak seperti gempa susulan, yang tidak dapat diprediksi secara pasti, perjalanan pulang pergi ke inti bumi dan kembali lagi – sekitar 3.600 mil – memakan waktu sekitar 15 menit, menjadikannya peristiwa seismik yang dapat diantisipasi dan dipersiapkan. Namun, karena energi peristiwa seismik tersebar di wilayah yang sangat luas, maka gempa tersebut akan terasa kurang kuat dan menimbulkan kerusakan yang lebih kecil dibandingkan gempa berkekuatan 7,5 skala richter pada umumnya, yang akan memusatkan energi di wilayah yang lebih kecil.
“Kalaupun ada kerusakan, kemungkinan akan sangat sulit membedakannya dengan kerusakan akibat gempa utama dan gempa susulan,” kata Park.
Pergeseran tahun 2011 yang disebabkan oleh gelombang seismik yang mengunjungi inti mencakup perpotongan lempeng tektonik Pasifik dan Okhotsk, serta batas antara Laut Filipina dan lempeng Eurasia. Lempeng tektonik adalah potongan kerak bumi yang berbatu-batu yang bergerak perlahan dan pasti.
Guncangan kuat dari gempa awal mungkin memfasilitasi datangnya gelombang dari inti, yang mengaktifkan kembali patahan di sekitar gempa utama serta memicu pergerakan di sepanjang persimpangan lempeng yang lebih jauh, kata Park.
Jepang memiliki jaringan stasiun pemantauan seismik dan satelit yang “luar biasa” yang memungkinkan pencatatan peristiwa semacam itu, kata Vedran Lekić, seorang profesor di departemen ilmu geologi, lingkungan, dan planet di Universitas Maryland. Namun ada kemungkinan “fenomena semacam ini terjadi di wilayah lain, di wilayah dengan instrumen yang buruk sehingga tidak dapat didokumentasikan secara pasti.”
Sepengetahuannya, pergerakan tanah melintasi sistem patahan yang luas, seperti yang terjadi di bawah Jepang, sebelumnya tidak pernah dikaitkan dengan datangnya gelombang seismik yang memantul dari inti, kata Lekić, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut, melalui email.
Park dan rekan-rekannya mengatakan mereka mempertimbangkan penjelasan lain atas pergeseran Jepang ke arah timur, termasuk tanah longsor bawah laut, namun dampak dari peristiwa tersebut akan jauh lebih bersifat lokal, kata mereka.
Jika interpretasi mereka terhadap data benar, maka penelitian tersebut “sangat signifikan,” kata Amanda Thomas, ahli geofisika di University of California, Davis yang juga tidak ambil bagian dalam penelitian terbaru tersebut.
“Implikasi yang lebih luas dari penelitian ini adalah bahwa gempa bumi besar dapat terus mempengaruhi sistem patahan dengan cara yang tidak terduga selama beberapa menit setelah gempa besar terjadi, tidak hanya melalui gempa susulan tetapi juga melalui aliran gelombang seismik yang datang kemudian,” katanya.
“Kami masih belum sepenuhnya memahami cara kerja kesalahan dan pengamatan semacam ini memberi kita potongan teka-teki lain.”
