MENGAPA BULAN BERDENTING BEGITU LAMA

Ketika sebuah gelombang seismik melintasi Bulan, sinyalnya tidak berakhir saat gelombang itu sudah lewat. Ia diikuti oleh ekor getaran yang panjang, yaitu koda (coda), yang di Bulan dapat berlangsung hingga berjam-jam — sekitar sepuluh kali lebih lama daripada setelah gempa bumi dengan magnitudo serupa. Bagi para seismolog, dengungan itu mengganggu: ia menenggelamkan gema samar dari lapisan-lapisan dalam yang akan mengungkap bagian dalam Bulan.

Penjelasan yang lazim selama ini adalah hamburan kuat di dalam kerak yang menyambung tetapi sangat tidak seragam, tempat gelombang bergerak lebih cepat dan lebih lambat dari satu tempat ke tempat lain. Namun simulasi yang dibangun di atas gagasan itu tidak pernah cocok dengan rekaman seismometer Apollo, bahkan dengan kontras yang kuatnya tidak realistis.

Retakan yang tak pernah pulih

Lei Zhang, Jinhai Zhang, dan rekan-rekan mereka di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok dan Universitas Geosains Tiongkok menempuh jalan lain. Kerak Bulan penuh dengan rekahan: miliaran tahun tumbukan, penyusutan Bulan yang mendingin, pasang surut, dan aktivitas vulkanik telah memecah-mecahkannya. Di Bumi, fluida berangsur-angsur memulihkan retakan semacam itu. Di Bulan, tidak ada air, sehingga retakan tetap terbuka — celah-celah kosong di dalam batuan.

Sebuah retakan kosong adalah dinding bagi gelombang seismik: tidak ada yang bisa melewatinya. Gelombang itu dipantulkan seluruhnya. Dengan satu retakan, sebagian muka gelombang memantul kembali sementara sisanya terus melaju tanpa terganggu. Dengan banyak retakan, muka gelombang hancur berkeping-keping dan terperangkap, memantul dari retakan ke retakan, dan energinya bocor keluar perlahan-lahan. Menurut para penulis, pengaruh rekahan semacam itu terhadap gelombang seismik Bulan belum pernah dipertimbangkan sebelumnya.

Memutar ulang tumbukan Apollo

Untuk menguji gagasan itu, tim tersebut membangun sebuah irisan dua dimensi kerak Bulan, sepanjang 1.000 kilometer dan sedalam 80 kilometer, yang ditaburi retakan-retakan kosong di dalam batuan yang selebihnya seragam. Mereka membandingkan prediksinya dengan 13 rekaman Apollo dari tumbukan buatan: tahap roket bekas dan tahap pendakian modul bulan yang sengaja dijatuhkan ke Bulan, yang waktu dan lokasi tumbukannya diketahui dengan tepat. Stasiun-stasiunnya berjarak 2,2 hingga 28 derajat busur.

Alih-alih liukan tunggal, mereka membandingkan selubung (envelope) keseluruhan dari setiap rekaman — kenaikan bertahap, puncak yang lebar, peluruhan lambat yang membuatnya tampak seperti gelendong.

Kilometer pertama yang menentukan

• Dengan retakan yang terpusat di kilometer teratas, selubung hasil simulasi cocok dengan dua rekaman representatif dengan korelasi 0,90 dan 0,92. Kerak tanpa retakan hanya memberikan 0,56 dan 0,47.
• Dua belas varian memastikan di mana retakan berpengaruh. Retakan yang mencapai kedalaman 12 kilometer sama cocoknya dengan retakan yang terbatas pada kilometer teratas. Tetapi hapus retakan dari kilometer teratas itu, dan korelasinya turun menjadi 0,4–0,5.
• Panjang retakan juga berpengaruh: 0,5 hingga 2 kilometer memberikan korelasi sekitar 0,85, 4 kilometer hanya sekitar 0,64. Panjang retakan itu kemungkinan 2 kilometer atau kurang.
• Hanya kepadatan retakan yang cukup tinggi yang dapat mereproduksi baik bentuk koda maupun seberapa cepat ia memudar: kilometer teratas dipenuhi rekahan.

Dalam model acuan, 85 retakan, masing-masing sepanjang satu kilometer dan selebar 250 meter, tersebar di kilometer teratas irisan itu.

Alat untuk langkah berikutnya

Radar pada kendaraan penjelajah Bulan telah menyelidiki lapisan hingga kedalaman beberapa ratus meter, biasanya kurang dari 500. Hasil seismik ini menjangkau lebih dalam, hingga sekitar satu kilometer, dan menghubungkan radar, peta gravitasi, serta pengukuran pada sampel yang dibawa pulang.

Model ini juga bisa dibalik: begitu retakannya diketahui, dengungannya dapat dihitung dan dikurangkan dari rekaman, sehingga pantulan samar dari bagian terdalam Bulan dapat terlihat. Seismometer masa depan — di Chang’e-7, di dekat kutub selatan bersama Artemis, dan di sisi jauh Bulan — dapat mengujinya. Dan proyek-proyek yang berharap mendeteksi gelombang gravitasi dengan mendengarkan Bulan mungkin harus memperhitungkan retakan yang sama.

Model ini masih merupakan penyederhanaan: irisan dua dimensi, batuan seragam di sekeliling retakan. Retakan sebenarnya berbentuk tiga dimensi, saling berpotongan, dan berada di dalam kerak yang juga tidak seragam. Namun bahkan versi sederhana ini berdenting seperti Bulan.