Petunjuk Baru tentang Bagaimana 'Termostat Bumi' Bisa Mengontrol Iklim

By Wawan Setiawan, Selasa, 7 Februari 2023 | 17:00 WIB
Amazon, sungai terbesar di Bumi, mengangkut larutan pelapukan dari Andes ke Samudra Atlantik di Brasil. (J. Gaillardet, Institut de Physique du Globe de Paris.)

Nationalgeographic.co.id—Batuan, hujan, dan karbon dioksida telah membantu mengendalikan iklim Bumi selama ribuan tahun. Ibarat termostat, iklim di Bumi telah dikendalikan melalui proses yang disebut pelapukan.

Studi baru yang dipimpin oleh para ilmuwan Penn State dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana termostat ini merespons perubahan suhu.

"Kehidupan telah ada di planet ini selama miliaran tahun, jadi kita tahu suhu Bumi tetap cukup konsisten untuk keberadaan air cair dan untuk mendukung kehidupan," kata Susan Brantley, Profesor Universitas Evan Pugh dan Profesor Geosains Barnes di Penn State.

"Idenya adalah pelapukan batu silikat yang menjadi termostat ini, tetapi tidak ada yang pernah benar-benar setuju dengan sensitivitas suhunya," tuturnya.

Karena banyak faktor yang menyebabkan pelapukan, sulit untuk menggunakan hasil eksperimen laboratorium saja untuk membuat perkiraan global tentang bagaimana pelapukan merespons perubahan suhu, kata para ilmuwan.

Tim menggabungkan pengukuran laboratorium dan analisis tanah dari 45 lokasi tanah di seluruh dunia. Mereka juga menganalisis banyak daerah aliran sungai untuk lebih memahami pelapukan jenis batuan utama di Bumi. Kemudian menggunakan temuan tersebut untuk membuat perkiraan global tentang bagaimana pelapukan merespons suhu.

"Saat Anda melakukan eksperimen di laboratorium versus mengambil sampel dari tanah atau sungai, Anda mendapatkan nilai yang berbeda," kata Brantley.

"Jadi apa yang kami coba lakukan dalam penelitian ini adalah melihat ke seluruh skala spasial yang berbeda dan mencari tahu bagaimana kami dapat memahami semua data ahli geokimia di seluruh dunia yang telah dikumpulkan tentang pelapukan di planet ini. Dan penelitian ini adalah model untuk bagaimana kami bisa melakukan itu," jelasnya.

Para peneliti di hutan menyelidiki tingkat pelapukan di Pennsylvania. (Penn State )

Pelapukan merupakan bagian dari tindakan penyeimbangan karbon dioksida di atmosfer bumi. Gunung berapi telah mengeluarkan karbon dioksida dalam jumlah besar sepanjang sejarah Bumi, tetapi alih-alih mengubah planet ini menjadi rumah panas, gas rumah kaca perlahan-lahan dihilangkan melalui pelapukan.

Hujan mengambil karbon dioksida dari atmosfer dan menciptakan asam lemah yang jatuh ke bumi dan mengikis batuan silikat di permukaan. Produk sampingan dibawa oleh aliran dan sungai ke laut di mana karbon akhirnya terkunci di batuan sedimen, kata para ilmuwan.

"Sudah lama dihipotesiskan bahwa keseimbangan antara karbon dioksida yang masuk ke atmosfer dari gunung berapi dan ditarik keluar oleh pelapukan selama jutaan tahun membuat suhu planet relatif konstan," kata Brantley.

"Kuncinya adalah saat ada lebih banyak karbon dioksida di atmosfer dan planet menjadi lebih panas, pelapukan berlangsung lebih cepat dan menarik lebih banyak karbon dioksida. Dan saat planet lebih dingin, pelapukan melambat," tambahnya.

Tetapi masih banyak yang tidak diketahui tentang seberapa sensitif pelapukan terhadap perubahan suhu, sebagian karena skala spasial dan waktu yang panjang.

Brantley mengatakan bidang sains zona kritis yang meneliti lanskap dari vegetasi tertinggi hingga air tanah terdalam telah membantu para ilmuwan lebih memahami interaksi kompleks yang memengaruhi pelapukan.

Baca Juga: Perubahan Iklim: Mana yang Benar? Pendinginan atau Pemanasan Global?

Baca Juga: Bagaimana Perubahan Iklim Memengaruhi Banyak Hal dalam Kehidupan Kita?

Baca Juga: Bukan Cuma Siklus Alami, Manusia Memang Penyebab Perubahan Iklim

Baca Juga: Tanda Bahaya, Pelangi Akan Lebih Sering Muncul akibat Perubahan Iklim 

Misalnya, batuan harus retak agar air masuk ke dalam retakan dan mulai memecah material. Agar hal itu terjadi, batuan harus memiliki area permukaan yang luas dan terbuka, dan hal itu kecil kemungkinannya terjadi di area yang tanahnya lebih dalam.

"Hanya ketika Anda mulai melintasi skala spasial dan waktu, Anda mulai melihat apa yang benar-benar penting," kata Brantley. "Luas permukaan sangat penting. Anda dapat mengukur semua konstanta laju yang Anda inginkan untuk solusi itu di lab, tetapi sampai Anda dapat memberi tahu saya bagaimana luas permukaan terbentuk di sistem alami, Anda tidak akan pernah bisa memprediksi sistem yang sebenarnya."

Para ilmuwan melaporkan hasil studi ini dalam jurnal Science pada 26 Januari 2023 dengan judul “How temperature-dependent silicate weathering acts as Earth’s geological thermostat.”

Pengukuran sensitivitas suhu di laboratorium lebih rendah dari perkiraan tanah dan sungai dalam studi mereka. Dengan menggunakan pengamatan dari lab dan situs lapangan, mereka meningkatkan temuan mereka untuk memperkirakan ketergantungan suhu global dari pelapukan.