Spilltekno – Sejak terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu, rotasi Bumi telah mengalami perlambatan secara bertahap, yang menyebabkan hari-hari menjadi semakin panjang.
Meskipun perubahan ini tidak terlihat dalam rentang waktu manusia, dampaknya cukup signifikan selama ribuan tahun. Salah satu perubahan yang paling penting bagi kita adalah bahwa hari-hari yang lebih panjang berhubungan dengan peningkatan oksigen di atmosfer Bumi, menurut sebuah penelitian yang dilakukan pada tahun 2021.
Secara khusus, alga biru-hijau (atau cyanobacteria) yang muncul dan berkembang sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu mampu memproduksi lebih banyak oksigen sebagai hasil dari proses metabolisme mereka, seiring dengan bertambahnya panjang hari di Bumi.
“Pertanyaan yang selalu ada dalam studi tentang Bumi adalah bagaimana atmosfernya mendapatkan oksigen, dan faktor apa yang mempengaruhi waktu oksigenasi tersebut,” ujar ahli mikrobiologi Gregory Dick dari Universitas Michigan, seperti yang dilaporkan oleh Science Alert.
“Penelitian kami menunjukkan bahwa kecepatan rotasi Bumi, atau dengan kata lain, panjang harinya, mungkin memiliki pengaruh yang signifikan terhadap pola dan waktu oksigenasi di Bumi,” tambahnya.
Perputaran Bumi
Dalam cerita ini, terdapat dua elemen utama yang tampaknya tidak saling terkait. Pertama, perputaran Bumi yang mengalami perlambatan.
Perlambatan ini disebabkan oleh tarikan gravitasi Bulan terhadap Bumi, yang mengakibatkan rotasi Bumi melambat seiring dengan jarak Bulan yang semakin menjauh.
Berdasarkan penelitian fosil, sekitar 1,4 miliar tahun yang lalu, durasi hari di Bumi hanya 18 jam. Sekitar 70 juta tahun yang lalu, durasinya bahkan setengah jam lebih pendek dibandingkan dengan hari-hari saat ini. Data menunjukkan bahwa durasi hari di Bumi bertambah sekitar 1,8 milidetik setiap abad.
Elemen kedua adalah Peristiwa Oksidasi Besar, yang terjadi ketika cyanobacteria muncul dalam jumlah yang sangat besar, sehingga menyebabkan lonjakan signifikan dalam kadar oksigen di atmosfer Bumi.
Tanpa peristiwa oksidasi ini, para ilmuwan percaya bahwa kehidupan seperti yang kita kenal saat ini tidak akan mungkin ada. Jadi, meskipun cyanobacteria mungkin tidak terlalu diperhatikan saat ini, kita mungkin tidak akan ada tanpa keberadaan mereka.
Masih banyak misteri yang menyelimuti peristiwa ini, termasuk pertanyaan mengapa hal ini terjadi pada waktu itu dan bukan di masa lalu Bumi.
Meneliti Cyanobacteria
Para ilmuwan sedang melakukan penelitian terhadap mikroba cyanobacteria untuk menghubungkan berbagai informasi. Di Middle Island Sinkhole yang terletak di Danau Huron, terdapat lapisan mikroba yang menarik untuk diteliti. Mikroba ini dianggap sebagai analog dari cyanobacteria yang berperan dalam Peristiwa Oksidasi Besar.
Cyanobacteria ungu yang memproduksi oksigen melalui fotosintesis bersaing dengan mikroba putih yang memetabolisme sulfur di dasar danau.
Pada malam hari, mikroba putih akan naik ke permukaan lapisan mikroba untuk mengolah sulfur. Namun, saat pagi tiba dan sinar matahari mulai menyinari, mikroba putih akan mundur dan memberi kesempatan bagi cyanobacteria ungu untuk naik ke atas.
“Saat itulah mereka bisa mulai berfotosintesis dan menghasilkan oksigen,” ungkap Judith Klatt, seorang geomikrobiologi dari Max Planck Institute for Marine Microbiology di Jerman.
“Namun, mereka membutuhkan beberapa jam sebelum benar-benar aktif, ada jeda yang cukup lama di pagi hari. Ternyata, cyanobacteria lebih suka bangun agak siang dibandingkan dengan mereka yang bangun pagi,” tambahnya.
Hal ini menunjukkan bahwa waktu siang yang tersedia bagi cyanobacteria untuk memproduksi oksigen sangat terbatas, dan inilah yang menarik perhatian ahli kelautan Brian Arbic dari Universitas Michigan. Ia mempertanyakan apakah perubahan durasi hari sepanjang sejarah Bumi mempengaruhi proses fotosintesis.
“Ada kemungkinan bahwa persaingan serupa antara mikroba berkontribusi pada keterlambatan produksi oksigen di Bumi purba,” jelas Klatt.
Tim melakukan eksperimen dan pengukuran pada mikroba untuk mendukung hipotesis ini, baik di lingkungan alami maupun di laboratorium. Mereka juga melakukan studi pemodelan mendalam berdasarkan hasil yang diperoleh untuk mengaitkan sinar Matahari dengan produksi oksigen mikroba, serta hubungan antara produksi oksigen mikroba dan sejarah Bumi.
“Secara intuitif, dua hari yang masing-masing berdurasi 12 jam seharusnya setara dengan satu hari yang berdurasi 24 jam. Sinar Matahari terbit dan terbenam dua kali lebih cepat, dan produksi oksigen mengikuti pola yang sama,” ungkap ilmuwan kelautan Arjun Chennu dari Leibniz Centre for Tropical Marine Research di Jerman.
“Namun, pelepasan oksigen dari lapisan bakteri tidak berjalan demikian, karena terhambat oleh kecepatan difusi molekuler. Pemisahan yang halus antara pelepasan oksigen dan sinar Matahari inilah yang menjadi inti dari mekanisme ini,” tambahnya.
Hasil penelitian ini dimasukkan ke dalam model global kadar oksigen, dan tim menemukan bahwa hari yang lebih panjang berhubungan dengan peningkatan oksigen di Bumi, tidak hanya selama Peristiwa Oksidasi Besar, tetapi juga selama oksigenasi atmosfer kedua yang dikenal sebagai Peristiwa Oksigenasi Neoproterozoikum sekitar 550 hingga 800 juta tahun yang lalu.
“Kami menggabungkan hukum fisika yang beroperasi pada skala yang sangat berbeda, mulai dari difusi molekuler hingga mekanika planet. Kami menunjukkan adanya hubungan mendasar antara panjang hari dan jumlah oksigen yang dapat dilepaskan oleh mikroba yang hidup di tanah,” kata Chennu.
“Ini sangat menarik. Dengan cara ini, kami menghubungkan gerakan molekul dalam lapisan mikroba dengan gerakan planet kita dan Bulan,” tutupnya. Spilltekno
Cek Informasi Teknologi Lainnya di Google News