Sejak Bumi terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, rotasinya telah mengalami pelambatan secara bertahap, yang menyebabkan durasi hari semakin panjang seiring berjalannya waktu. Meskipun perlambatan ini sangat lambat dan tidak terlihat dalam jangka waktu kehidupan manusia, perubahan ini cukup signifikan ketika dilihat dalam skala ribuan hingga jutaan tahun. Salah satu dampak terbesar dari perlambatan rotasi bumi adalah kaitannya dengan oksigenasi atmosfer bumi —yaitu proses peningkatan kandungan oksigen di atmosfer, yang sangat penting bagi kehidupan di planet ini.
Sebuah studi yang diterbitkan pada tahun 2021 menunjukkan bahwa cyanobacteria atau alga biru-hijau, yang pertama kali muncul sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu, mampu menghasilkan lebih banyak oksigen sebagai hasil dari metabolisme mereka karena durasi hari yang semakin panjang. Cyanobacteria ini melakukan fotosintesis, proses di mana mereka menyerap cahaya matahari dan mengubahnya menjadi energi, sambil melepaskan oksigen sebagai produk sampingan. Oleh karena itu, dengan semakin panjangnya durasi hari, cyanobacteria dapat berfotosintesis lebih lama, yang berarti mereka menghasilkan lebih banyak oksigen dan berkontribusi pada terbentuknya atmosfer yang kaya oksigen seperti yang kita kenal sekarang.
Oksigenasi atmosfer adalah proses penting yang mendasari munculnya kehidupan yang bergantung pada oksigen, seperti manusia dan hewan. Tanpa oksigen yang cukup, bentuk kehidupan kompleks yang kita kenal sekarang tidak akan berkembang.
Baca juga artikel tentang https://warstek.com/geosains-inti-bumi/
Salah satu pertanyaan utama dalam ilmu Bumi adalah bagaimana atmosfer Bumi mendapatkan oksigennya dan faktor-faktor apa yang memengaruhi waktu terjadinya oksigenasi ini, menurut Gregory Dick, seorang ahli mikrobiologi dari University of Michigan, seperti yang dilaporkan oleh Science Alert. “Penelitian kami menunjukkan bahwa laju rotasi Bumi, atau panjang hari, mungkin memiliki dampak besar pada pola dan waktu oksigenasi di Bumi,” jelasnya.
Perputaran Bumi dan Dampaknya
Ada dua faktor utama dalam pemahaman ini, yang pada pandangan pertama mungkin tampak tidak terkait satu sama lain. Faktor pertama adalah melambatnya rotasi Bumi. Alasan utama pelambatan ini adalah tarikan gravitasi dari Bulan, yang secara perlahan memperlambat rotasi Bumi karena Bulan juga semakin menjauh dari planet kita.
Berdasarkan catatan fosil, diperkirakan sekitar 1,4 miliar tahun yang lalu, durasi hari di Bumi hanya sekitar 18 jam. Sementara itu, sekitar 70 juta tahun yang lalu, hari-hari Bumi hanya 30 menit lebih pendek dibandingkan hari-hari kita sekarang. Penelitian menunjukkan bahwa durasi hari di Bumi bertambah sekitar 1,8 milidetik per abad.
Faktor kedua yang berperan adalah Peristiwa Oksidasi Besar, yaitu saat cyanobacteria, sejenis mikroba yang menghasilkan oksigen, muncul dalam jumlah yang sangat besar. Proses ini menyebabkan peningkatan tajam dalam kadar oksigen di atmosfer Bumi. Tanpa oksigenasi ini, banyak ilmuwan percaya bahwa kehidupan seperti yang kita kenal sekarang tidak akan ada. Meskipun cyanobacteria mungkin tampak tidak begitu penting sekarang, mereka sebenarnya memainkan peran krusial dalam memungkinkan kehidupan berkembang di Bumi.
Namun, masih banyak yang belum kita ketahui tentang peristiwa oksidasi ini, termasuk alasan mengapa peristiwa ini terjadi pada waktu tersebut dan bukan lebih awal dalam sejarah Bumi.
Studi tentang Cyanobacteria
Para ilmuwan kemudian meneliti cyanobacteria untuk lebih memahami proses oksigenasi ini. Di Middle Island Sinkhole yang terletak di Danau Huron , lapisan mikroba ditemukan yang dianggap mirip dengan cyanobacteria yang bertanggung jawab atas Peristiwa Oksidasi Besar. Dalam lapisan mikroba ini, ada cyanobacteria ungu yang menghasilkan oksigen melalui fotosintesis , serta mikroba putih yang memetabolisme sulfur . Kedua jenis mikroba ini saling bersaing untuk mendapatkan sumber daya.
Pada malam hari, mikroba putih naik ke lapisan atas dan mengolah sulfur, sedangkan saat pagi hari tiba dan sinar Matahari cukup terang, mikroba putih mundur, dan cyanobacteria ungu naik ke atas untuk mulai berfotosintesis. Menurut Judith Klatt, seorang geomikrobiologi dari Max Planck Institute for Marine Microbiology, “Begitu cyanobacteria ungu berada di lapisan atas, mereka mulai berfotosintesis dan menghasilkan oksigen. Namun, butuh waktu beberapa jam sebelum mereka benar-benar aktif, seolah-olah mereka bangun agak terlambat, bukan seperti orang yang bangun pagi.”
Hal ini berarti bahwa jendela waktu saat cyanobacteria dapat menghasilkan oksigen sangat terbatas. Brian Arbic , seorang ahli kelautan dari University of Michigan , bertanya-tanya apakah panjang hari Bumi yang terus berubah sepanjang sejarahnya mempengaruhi proses fotosintesis dan produksi oksigen oleh mikroba.
Klatt menjelaskan bahwa “mungkin persaingan antara mikroba yang serupa ini berkontribusi pada keterlambatan produksi oksigen di Bumi purba.”
Eksperimen dan Pemodelan
Untuk menguji hipotesis ini, tim peneliti melakukan eksperimen dan pengukuran pada mikroba baik di lingkungan alami maupun di laboratorium. Mereka juga melakukan pemodelan matematis yang lebih mendalam untuk menghubungkan intensitas sinar Matahari dengan produksi oksigen oleh mikroba, dan bagaimana produksi oksigen ini berhubungan dengan sejarah Bumi.
Seperti yang dijelaskan oleh Arjun Chennu , seorang ilmuwan kelautan dari Leibniz Center for Tropical Marine Research di Jerman, “Secara intuisi, dua hari yang masing-masing berdurasi 12 jam seharusnya sama dengan satu hari yang berdurasi 24 jam. Sinar Matahari akan terbit dan terbenam dua kali lebih cepat, dan produksi oksigen pun akan mengikuti ritme tersebut.” Namun, kecepatan difusi molekuler menjadi faktor penghambat keluarnya oksigen oleh mikroba, yang menjelaskan bahwa meskipun sinar Matahari datang lebih cepat, pelepasan oksigen tidak dapat mengikuti dengan kecepatan yang sama.
Melalui hasil eksperimen dan model ini, para ilmuwan menemukan bahwa panjang hari yang lebih lama di masa lalu berkaitan dengan peningkatan produksi oksigen, yang kemudian berdampak pada atmosfer Bumi dan memungkinkan kehidupan berkembang lebih kompleks.
Baca juga artikel tentang https://warstek.com/kutub-magnetik/
Hasil dari penelitian ini kemudian dimasukkan ke dalam model global kadar oksigen, dan tim peneliti menemukan bahwa panjang hari Bumi yang lebih lama ternyata berkaitan langsung dengan peningkatan jumlah oksigen di atmosfer Bumi. Temuan ini tidak hanya terkait dengan Peristiwa Oksidasi Besar, yang terjadi sekitar 2,4 miliar tahun lalu, tetapi juga dengan peristiwa oksigenasi atmosfer lainnya yang dikenal dengan nama Peristiwa Oksigenasi Neoproterozoikum, yang terjadi antara 550 hingga 800 juta tahun yang lalu.
Arjun Chennu , seorang ilmuwan kelautan, menjelaskan, “Kami menggabungkan- prinsip fisika yang beroperasi pada berbagai prinsip, dari difusi molekuler —proses di mana partikel bergerak dari area dengan konsentrasi tinggi ke area dengan konsentrasi rendah—hingga mekanika planet , yang melibatkan pergerakan planet dan benda langit lainnya. Kami menunjukkan bahwa ada hubungan yang mendalam antara panjang hari Bumi dan seberapa banyak oksigen yang bisa dilepaskan oleh mikroba yang hidup di tanah atau di permukaan laut.”
Chennu juga menambahkan, “Ini cukup menarik karena dengan cara ini, kami menghubungkan gerakan molekul-molekul mikroba di permukaan Bumi dengan pergerakan planet kita dan Bulan . Ini adalah cara baru untuk melihat bagaimana perubahan besar di Bumi dan angkasa bisa saling mempengaruhi.”
Molekuler difusi adalah proses alami yang terjadi ketika partikel-partikel bergerak dari area dengan konsentrasi tinggi ke area dengan konsentrasi rendah, yang terjadi di banyak sistem biologis, termasuk mikroba yang menghasilkan oksigen melalui fotosintesis. Mekanika planet mengacu pada hukum fisika yang mengatur pergerakan planet dan benda langit lainnya, termasuk rotasi Bumi dan pengaruh gravitasi Bulan terhadap Bumi.
Baca juga artikel tentang https://warstek.com/datar-arah/
REFERENSI:
Ren, Xiaoya dkk. 2025. Cyanobacteria for environmental, energy and biomedical application: a review. Environmental Chemistry Letters, 1-25.
Starr, Michelle. 2025. Earth’s Rotation Is Slowing Down, And Could Explain Why We Have Oxygen. Science Alert: https://www.sciencealert.com/earths-rotation-is-slowing-down-and-could-explain-why-we-have-oxygen
