Gaya Geser, Bukan Sekadar Penurunan Tekanan, Memicu Nukleasi Gelembung Magma

Konsensus ilmiah selama beberapa dekade meyakini bahwa pembentukan gelembung yang mendorong letusan gunung berapi semata-mata dipicu oleh penurunan tekanan seiring dengan naiknya magma ke permukaan. Namun, penelitian penting yang dipublikasikan pada tahun 2025 oleh tim internasional, termasuk para pakar dari ETH Zurich, mengungkap realitas yang jauh lebih bernuansa. Temuan ini secara tegas menunjukkan bahwa pergerakan dan deformasi sederhana dari magma yang jenuh gas mampu memicu nukleasi gelembung tanpa memerlukan perubahan tekanan lingkungan yang signifikan.

Penemuan ini berfokus pada peran krusial gaya geser, yaitu tegangan mekanis yang timbul dari pergerakan magma yang kecepatannya berbeda di dalam saluran vulkanik, terutama di dekat dinding konduit di mana gesekan mencapai puncaknya. Para ilmuwan mereplikasi sistem analog menggunakan polimer leleh bertekanan yang jenuh dengan karbon dioksida (CO2), mengamati pembentukan gelembung spontan di zona tekanan mekanis tinggi ketika gaya geser terkontrol diterapkan. Mekanisme baru yang teridentifikasi ini, yang disebut nukleasi yang diinduksi gaya geser, melengkapi proses dekompresi tradisional yang selama ini menjadi landasan pemahaman kita. Detail penting yang diungkapkan adalah bahwa tegangan geser kritis yang dibutuhkan untuk memulai pembentukan gelembung berkurang seiring dengan meningkatnya konsentrasi gas terlarut dalam magma.

Analisis dimensional yang diterapkan pada sistem alami mengindikasikan bahwa nukleasi yang diinduksi gaya geser kemungkinan besar terjadi di saluran vulkanik, yang memiliki implikasi signifikan terhadap proses pelepasan gas magma dan gaya erupsi yang dihasilkan. Fenomena ini berbeda dengan pandangan lama di mana erupsi hanya dipicu oleh tekanan gas yang terperangkap yang melebihi kekuatan batuan penahan. Implikasi dari mekanisme ini sangat mendalam bagi bidang vulkanologi, berpotensi menjelaskan mengapa magma yang sangat kental dan kaya volatil terkadang menghasilkan letusan efusif yang tenang (aliran lava) alih-alih ledakan dahsyat. Pembentukan gelembung awal akibat gaya geser memungkinkan pelepasan gas secara progresif, yang secara efektif mengurangi tekanan internal sebelum magma mencapai zona dekompresi kritis, sehingga melembutkan perilaku erupsi.

Lebih lanjut, temuan ini menimbulkan keraguan terhadap interpretasi catatan geologis sebelumnya, karena perkiraan laju kenaikan magma yang didasarkan pada tekstur gelembung mungkin terlalu tinggi jika nukleasi yang diinduksi gaya geser memiliki peran signifikan. Studi ini, yang sebagian dipimpin oleh Olivier Roche dengan kontribusi dari Olivier Bachmann dari ETH Zurich, menekankan perlunya pembaruan model prediksi bahaya vulkanik untuk memasukkan efek gaya geser dalam konduit. Penelitian ini memberikan perspektif baru yang melengkapi pemahaman tentang bagaimana gas dilepaskan dari magma, sebuah proses fundamental yang mengontrol dinamika letusan.

Dalam konteks yang lebih luas, letusan gunung berapi melepaskan gas vulkanik seperti karbon dioksida dan sulfur dioksida, yang dapat memengaruhi iklim global, meskipun mekanisme pembentukan gelembung ini lebih berfokus pada dinamika lokal di dalam saluran magma. Para ahli vulkanologi, seperti Dr. Eng. Mirzam Abdurrachman dari ITB, sebelumnya mengidentifikasi faktor-faktor utama letusan yang berkaitan dengan kondisi di bawah, di dalam, dan di atas dapur magma. Namun, temuan baru ini menambahkan dimensi mekanis yang sebelumnya kurang diperhitungkan dalam model-model tersebut.