Sejak Bumi terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, rotasi planet ini telah mengalami pelambatan secara bertahap. Proses perlambatan ini menjadi lebih signifikan seiring berjalannya waktu. Meskipun kita tidak merasakannya dalam perhitungan waktu sehari-hari, perubahan kecepatan rotasi Bumi ternyata memiliki dampak yang cukup besar, khususnya terhadap ion-ion di atmosfer Bumi. Salah satu dampak terbesarnya adalah perpanjangan durasi hari, yang berhubungan langsung dengan proses oksigenasi atmosfer bumi .
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2021 di jurnal Nature Geoscience , para ilmuwan mengungkapkan bahwa sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu, kemunculan dan berkembangnya perkembangbiakan alga biru-hijau atau cyanobacteria membantu menghasilkan lebih banyak oksigen sebagai produk sampingan dari metabolisme mereka. Hal ini terjadi karena panjang hari Bumi yang semakin bertambah.
Ahli mikrobiologi dari University of Michigan, Gregory Dick, menjelaskan, “Pertanyaan besar dalam ilmu Bumi adalah bagaimana atmosfer Bumi mendapatkan oksigen dan faktor apa yang memengaruhi kapan proses oksigenasi ini terjadi. Penelitian kami menunjukkan bahwa kecepatan rotasi Bumi—dalam kata lain, panjang hari—mungkin memiliki pengaruh besar pada pola dan waktu oksigenasi Bumi.”
Daftar isi
Mengapa Rotasi Bumi Melambat?
Alasan utama mengapa rotasi Bumi melambat adalah tarikan gravitasi yang diberikan oleh Bulan. Setiap tarikan gravitasi dari Bulan menyebabkan gesekan yang perlahan memperlambat laju rotasi Bumi. Proses ini terjadi karena Bulan juga secara perlahan menjauh dari Bumi, yang memperlambat kecepatan rotasi Bumi sedikit demi sedikit.
Berdasarkan bukti fosil, diperkirakan bahwa sekitar 1,4 miliar tahun yang lalu, durasi hari di Bumi hanya sekitar 18 jam, yang lebih pendek 30 menit dibandingkan dengan durasi hari sekarang. Penelitian menunjukkan bahwa rotasi Bumi melambat sekitar 1,8 milidetik per abad.
Komponen lainnya yang berperan dalam oksigenasi atmosfer Bumi adalah peristiwa yang dikenal sebagai Peristiwa Oksidasi Besar. Ini terjadi ketika jumlah cyanobacteria meningkat pesat, menghasilkan oksigen dalam jumlah yang sangat banyak, yang akhirnya menyebabkan peningkatan oksigen yang tajam dan signifikan di atmosfer Bumi. Proses oksidasi ini sangat penting, karena tanpa oksigenasi yang terjadi saat itu, para ilmuwan meyakini bahwa kehidupan seperti yang kita kenal sekarang tidak akan bisa berkembang.
Oksigenasi adalah proses di mana oksigen terbentuk dan dilepaskan ke atmosfer, dan ini menjadi kunci untuk mendukung kehidupan di Bumi, terutama dalam bentuk organisme yang memerlukan oksigen untuk bertahan hidup, seperti manusia dan hewan.
Baca juga artikel tentang https://warstek.com/situs-padang/
Mengapa Cyanobacteria Bertambah Banyak?
Meskipun kita telah mengetahui banyak hal tentang cyanobacteria, masih ada banyak pertanyaan yang belum terjawab mengenai mengapa mereka berkembang biak begitu banyak. Salah satu pertanyaan besar adalah mengapa ledakan jumlah cyanobacteria ini terjadi pada titik tertentu dalam sejarah Bumi, tepatnya pada masa yang disebut Peristiwa Oksidasi Besar, dan bukan lebih awal dalam sejarah planet ini. Untuk memahami lebih dalam, ilmuwan yang bekerja dengan mikroba cyanobacteria sedang berusaha menghubungkan faktor-faktor yang mempengaruhi perubahan ini.
Di Middle Island Sinkhole yang terletak di Danau Huron, para peneliti menemukan lapisan mikroba yang dianggap sebagai analog dari cyanobacteria yang bertanggung jawab atas peristiwa oksigenasi besar tersebut. Di dalam lapisan ini, ada cyanobacteria ungu yang memproduksi oksigen melalui fotosintesis, dan ada juga mikroba putih yang mengolah sulfur. Kedua jenis mikroba ini saling berkompetisi dalam lingkungan tersebut.
Pada malam hari, mikroba putih naik ke lapisan atas untuk mengonsumsi sulfur. Namun, saat matahari mulai terbit dan cahaya mulai cukup terang, mikroba putih mundur, sementara cyanobacteria ungu naik ke permukaan untuk berfotosintesis. Seperti yang dijelaskan oleh geomikrobiologi Judith Klatt dari Max Planck Institute for Marine Microbiology di Jerman, “Setelah itu, mereka mulai berfotosintesis dan menghasilkan oksigen. Namun, mereka membutuhkan beberapa jam untuk benar-benar mulai bekerja, seolah-olah cyanobacteria ini ‘bangun terlambat’ seperti orang yang bangun siang.”
Hal ini mengindikasikan bahwa meskipun cyanobacteria dapat menghasilkan oksigen melalui fotosintesis, jendela waktu di siang hari di mana mereka dapat melakukannya sangat terbatas. Fakta ini menarik perhatian ahli kelautan Brian Arbic dari University of Michigan, yang bertanya-tanya apakah panjang hari Bumi yang berubah sepanjang sejarah berperan dalam proses fotosintesis dan oksigenasi.
Perubahan panjang hari mungkin mempengaruhi jumlah oksigen yang diproduksi oleh mikroba cyanobacteria. Klatt menyarankan bahwa persaingan antara mikroba ini mungkin telah berkontribusi pada keterlambatan produksi oksigen di Bumi purba, khususnya pada awal terbentuknya atmosfer yang kaya oksigen.
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 sinar matahari dengan produksi oksigen oleh mikroba, serta kaitan antara oksigen yang dihasilkan dan sejarah panjang Bumi.
Seperti yang dijelaskan oleh ilmuwan kelautan Arjun Chennu dari Leibniz Center for Tropical Marine Research di Jerman, “Secara transmisi, dua hari dengan durasi 12 jam masing-masing seharusnya sama dengan satu hari dengan durasi 24 jam. Sinar matahari terbit dan terbenam dua kali lebih cepat , dan produksi oksigen pun mengikuti perubahan tersebut.” Namun pelepasan oksigen dari mikroba ternyata tidak begitu sederhana karena dipengaruhi oleh kecepatan difusi molekuler , yang menghambat kecepatan produksi oksigen tersebut.
Setelah mengumpulkan data eksperimen, hasilnya dimasukkan ke dalam model global kadar oksigen Bumi. Temuan ini menunjukkan bahwa semakin panjang durasi hari Bumi, semakin tinggi tingkat oksigen yang dihasilkan, yang pada gilirannya mempengaruhi kondisi atmosfer dan kehidupan di Bumi.
Dengan pemahaman ini, para ilmuwan berharap dapat lebih memahami proses yang mempengaruhi oksigenasi Bumi dan bagaimana faktor-faktor seperti panjang hari dapat memengaruhi evolusi kehidupan dan atmosfer di planet kita.
Baca juga artikel tentang https://warstek.com/global-seed-vault/
REFERENSI:
Arbic, Brian K. 2022. Incorporating tides and internal gravity waves within global ocean general circulation models: A review. Progress in Oceanography 206, 102824.
Hou, Xuejiao dkk. 2021. Global mapping reveals increase in lacustrine algal blooms over the past decade. Nature Geoscience 15 (2), 130-134.
Sim, Jin dkk. 2024. On the Main Factor That Causes the Instabilities of the Earth Rotation. arXiv preprint arXiv:2410.03244.
