Siklus karbon global memberikan kendali besar terhadap iklim bumi. Namun, kehidupan di Bumi terus berdetak selama 3.7 miliar tahun terakhir. Memahami sejarah Bumi, dampak jangka panjang perubahan iklim antropogenik, dan kelayakhunian planet bergantung pada bagaimana iklim dipertahankan dalam skala waktu geologis.
MIT para ilmuwan telah mengkonfirmasi bahwa Bumi memiliki mekanisme “umpan balik yang menstabilkan” yang berfungsi selama jutaan tahun untuk mengembalikan iklim dari batas maksimal dan menjaga suhu global dalam kisaran yang stabil dan layak huni.
Menurut para ilmuwan, mekanisme yang mungkin terjadi adalah pelapukan silikat. Ini adalah proses geologis dimana pelapukan batuan silikat secara perlahan dan stabil melibatkan reaksi kimia yang pada akhirnya menarik karbon dioksida keluar dari atmosfer dan masuk ke sedimen laut, memerangkap gas di bebatuan.
Sejak lama, para ilmuwan berasumsi bahwa pelapukan silikat mempunyai peran penting dalam mengendalikan polusi Siklus karbon bumi. Mekanismenya mungkin memberikan kekuatan geologis yang konstan dalam menjaga karbon dioksida – dan suhu global – tetap terkendali. Namun, hingga saat ini, belum ada bukti langsung yang mengamati berfungsinya umpan balik tersebut secara terus-menerus.
Untuk penelitian ini, para ilmuwan mempelajari data paleoklimat yang mencatat perubahan rata-rata suhu global selama 66 juta tahun terakhir. Kemudian, dengan menerapkan analisis matematis, tim menentukan apakah data tersebut mengungkapkan karakteristik pola fenomena stabilisasi yang mengendalikan suhu global dalam skala waktu geologis.
Mereka menemukan bahwa, selama ratusan ribu tahun, tampaknya terdapat pola konstan yang dapat mengendalikan osilasi suhu bumi. Durasi efek ini sebanding dengan jangka waktu yang diperkirakan untuk pelapukan silikat.
Para ilmuwan melihat data fluktuasi suhu global melalui sejarah geologi. Mereka ingin memastikan apakah upaya menstabilkan umpan balik memang berhasil. Mereka menggunakan berbagai catatan suhu global yang diperoleh peneliti sebelumnya, termasuk yang diawetkan Es Antartika inti dan data tentang susunan kimia fosil dan cangkang laut prasejarah.
Constantin Arnscheidt, seorang mahasiswa pascasarjana di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer, dan Planet (EAPS) MIT, mengatakan, “Keseluruhan penelitian ini hanya mungkin dilakukan karena ada kemajuan besar dalam meningkatkan resolusi catatan suhu laut dalam. Sekarang kita memiliki data yang berasal dari 66 juta tahun yang lalu, dengan titik data paling lama berjarak ribuan tahun.”
Analisis matematis yang digunakan para ilmuwan dalam penelitian ini mencakup persamaan diferensial stokastik. Persamaan ini biasanya digunakan untuk mengungkap pola dalam kumpulan data yang sangat berfluktuasi.
Arnscheidt menjelaskan, “Kami menyadari bahwa teori ini memberikan prediksi sesuai dengan apa yang Anda harapkan suhu bumi sejarah agar terlihat seperti jika ada masukan yang bertindak pada rentang waktu tertentu.”
Berkat pendekatan ini, para ilmuwan dapat menganalisis sejarah suhu rata-rata global selama 66 juta tahun terakhir. Mereka juga menentukan apakah ada pola stabilisasi umpan balik yang muncul dalam setiap skala waktu.
Daniel Rothman, profesor geofisika di MIT, berkata, “Sampai batas tertentu, mobil Anda seperti sedang melaju kencang di jalan, dan saat Anda menginjak rem, Anda tergelincir dalam waktu lama sebelum berhenti. Ada jangka waktu di mana resistensi gesekan, atau umpan balik stabilisasi, muncul ketika sistem kembali ke kondisi stabil.”
Fluktuasi suhu akan meningkat seiring waktu tanpa adanya umpan balik yang stabil. Namun, investigasi tim mengidentifikasi rezim yang perubahannya tidak membaik, menunjukkan bahwa mekanisme stabilisasi sudah ada sebelum fluktuasi menjadi berlebihan. Ratusan ribu tahun yang diperkirakan oleh para ilmuwan untuk pelapukan silikat bertepatan dengan skala waktu untuk efek stabilisasi ini.
Para ilmuwan menemukan bahwa data tersebut tidak mengungkapkan umpan balik yang menstabilkan dalam rentang waktu yang lebih lama. Artinya, tampaknya tidak ada penurunan suhu global yang berulang dalam jangka waktu lebih dari satu juta tahun. Lalu, dalam rentang waktu yang lebih lama ini, apa yang bisa menjaga suhu global tetap terkendali?
Rothman berkata, “Ada gagasan bahwa kebetulan mungkin memainkan peran utama dalam menentukan mengapa kehidupan masih ada setelah lebih dari 3 miliar tahun.”
Dengan kata lain, ketika suhu bumi berfluktuasi dalam jangka waktu yang lebih lama, fluktuasi ini mungkin saja cukup kecil dalam pengertian geologis dan berada dalam kisaran sehingga umpan balik yang menstabilkan, seperti pelapukan silikat, dapat secara berkala menjaga iklim tetap terkendali, dan lebih tepatnya, dalam zona layak huni.
Referensi Jurnal:
- Konstantin W. Arnscheidt dkk. Ada atau tidak adanya umpan balik stabilisasi sistem Bumi pada skala waktu yang berbeda. Kemajuan ilmu pengetahuan. DOI: 10.1126/sciadv.adc9241
