Mengungkap Danau Purba Antartika : Jejak Air di Bawah Lapisan Es Melalui Metode Seismik

Gambar 1. Ilustrasi pengeboran menuju Danau Vostok. Sumber: Mark Mancini/HowStuffWorks, diakses 16 Juni 2025. science.howstuffworks.com

DANAU Vostok merupakan salah satu misteri yang tersimpan di dalam benua Antartika. Danau ini terkubur ribuan meter di bawah lapisan es dan terisolasi selama jutaan tahun. Meskipun suhunya berada di bawah titik beku air, sekitar -3,2°C , Danau Vostok tetap cair karena tekanan dari lapisan es di atasnya yang menurunkan titik beku air (Siegert et al., 2011).

Bagaimana para ilmuwan melihat struktur dari bawah lapisan es tanpa pengeboran langsung yang berisiko? Jawabannya terletak pada metode seismik refleksi, sebuah teknik yang bekerja layaknya 'USG' untuk melihat isi perut Bumi. Sinyal gelombang dikirimkan pada lapisan es dalam frekuensi tertentu untuk melihat kecepatan gelombang di setiap lapisannya. Ketika gelombang bertemu dengan material yang berbeda seperti es dan air danau, sebagian energi gelombang akan dipantulkan kembali ke atas. Pantulan tersebut ditangkap oleh sensor geofon di permukaan yang akan menjadi suatu informasi untuk diolah, sehingga mendapatkan karakteristik lapisan Bumi.

Apakah bisa akuisisi data seismik di lapisan es?

Proses pengambilan data seismik di lapisan es Antartika tidak jauh berbeda dengan survei seismik di darat. Tantangan utamanya berasal dari kondisi permukaan es yang ekstrem. Lapisan atas es, yang disebut dengan firn, terdiri dari salju yang belum terkonsolidasi dan sangat porous. Lapisan ini menyerap energi gelombang terutama pada frekuensi tinggi. Akibatnya, geofon dan sumber harus ditempatkan lebih dalam untuk memastikan transmisi dan perekaman sinyal yang baik.

Selain itu, kondisi lingkungan dengan suhu sangat rendah, serta kesulitan teknis dan logistik dalam transportasi peralatan berat, menjadikan survei di es jauh lebih menantang. Sumber gelombang yang digunakan biasanya berupa peledak yang diletakkan di lubang salju. Penggunaan sumber non-destruktif seperti vibroseis juga sering dipakai untuk survei seismik di es karena bisa menyesuaikan frekuensi gelombang yang dihasilkan  .

Bagaimana hasil analisis survei seismik di Antartika?

Gambar 2. Model Lapisan di Danau Vostok. Dikutip dari S Picotti (2003)

Analisis data seismik mengungkapkan keberadaan beberapa lapisan sub glasial dengan kecepatan gelombang relatif konstan secara horizontal, berkisar antara 1.645 m/s hingga 4.120 m/s (Picotti, 2003). Lapisan teratas adalah firn salju, yakni lapisan es yang mengandung banyak gelembung udara, sehingga menghasilkan kecepatan gelombang seismik yang rendah.

Di bawah lapisan firn, terdapat lapisan es padat yang masif hingga mencapai permukaan danau pada kedalaman sekitar 3.700 m di bawah permukaan es. Refleksi yang kuat terdeteksi karena kontras impedansi negatif ketika gelombang merambat dari lapisan es ke air danau. Penemuan tersebut mengungkapkan adanya Danau Vostok yang didukung oleh adanya konversi gelombang P menjadi gelombang S, yang mengindikasikan ketidakselarasan gelombang S karena air sebagai elemen cair tidak mendukung propagasi gelombang geser (Picotti, 2003).

Survei seismik juga mengindikasikan adanya lapisan sedimen yang tidak terkonsolidasi di dasar danau dengan ketebalan hingga ratusan meter. Sedimen ini memiliki tingkat saturasi air yang tinggi karena pori-porinya terisi oleh air danau. Kecepatan gelombang seismik pada sedimen ini sekitar 2817 m/s. Di bawah lapisan sedimen, ditemukan adanya lapisan batuan dasar kristalin dengan kecepatan gelombang sekitar 5.200 m/s. (Carcione at al., 2003). Batuan dasar tersebut diidentifikasi dari adanya refleksi yang akibat kontras impedansi lapisan sedimen dan batuan dasar, sehingga menciptakan polaritas yang positif.

Penemuan-penemuan ini tidak hanya memetakan sebuah danau tersembunyi, tetapi juga membuka jendela ke masa lalu geologis Antartika di masa lampau. Keberadaan sedimen memberi petunjuk mengenai proses pengendapan dan sejarah tektonik benua ini sebelum sepenuhnya tertutup oleh lapisan es. Sumber material sedimen ini berasal dari erosi batuan di sekitar cekungan danau oleh gletser atau aliran air sub glasial yang membawa partikel-partikel. Seiring waktu, material ini terakumulasi di dasar danau dan membentuk lapisan yang merekam perubahan lingkungan dan kondisi pengendapan.

Referensi 

Carcione, J. M., & Gei, D. (2003). Seismic modelling study of a subglacial lake. Geophysical Prospecting, 51, 501-515. 

Mancini, M. (2012, February 5). Drilling into Lake Vostok beneath Antarctic ice [Ilustrasi]. Dalam Uncovering Lake Vostok, Hidden Under 2 Miles of Antarctic Ice. HowStuffWorks. Diakses 16 Juni 2025, dari https://science.howstuffworks.com/environmental/earth/geophysics/lake-vostok.htm 

Picotti, S. (2003). Seismic exploration of subglacial lakes. GNGTS - Atti del 22° Convegno Nazionale. 

Siegert, M. J., Popov, S., & Studinger, M. (2011). Vostok Subglacial Lake: A Review of Geophysical Data Regarding Its Discovery and Topographic Setting. Antarctic Subglacial Aquatic Environments, Geophysical Monograph Series, 192, 45-60.