Memahami Sejarah Atmosfer Bumi

Setelah penemuan planet di “Tata Surya” lain atau extrasolar-planets (planet ekstrasolar), yang saat ini berjumlah lebih dari 200 planet, pertanyaan lebih lanjut adalah apakah ada planet (lain) mirip Bumi? Jika memang ada, apakah ada kehidupan di sana, dan apa tandanya?
Melalui teleskop antariksa generasi terbaru yang akan diluncurkan seperti Terrestrial Planet Finder (TPF) milik NASA dan Darwin milik ESA, planet-planet yang berukuran dalam orde ukuran Bumi bisa teramati secara langsung. Hal ini berbeda dengan teleskop lain yang menemukan ekstrasolar secara tak langsung, yakni melalui apa yang disebut dengan “goyangan” bintang induk akibat tarikan gravitasi planetnya.

Astronom menggunakan rentang cahaya tampak dan inframerah untuk mengamati dan mempelajari atmosfer planet-planet ekstrasolar. Jenis gas atmosfer planet bisa diketahui dari pola spektrumnya, sama seperti halnya sidik jari atau DNA. Dengan mempelajari jenis spektrum tersebut, akan bisa diketahui gas apa yang ada di atmosfer planet, komposisinya, dan kemungkinan keberadaan awan.

Astronom Lisa Kaltenegger dari the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) dan Wesley Traub dari Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA dan CfA, mengusulkan model sejarah evolusi atmosfer Bumi yang bisa dipergunakan untuk memahami planet ekstrasolar.

Sejarah geologi memperlihatkan bahwa atmosfer Bumi telah mengalami perubahan dramatis selama 4,6 miliar tahun usianya. Perkembangan atmosfer ini turut menentukan perkembangan bentuk kehidupan di dalamnya. Dengan melakukan pemetaan tahap perkembangan atmosfer Bumi menurut kurun waktu, akan bisa diketahui apakah planet lain memungkinkan akan muncul atau bahkan memiliki kehidupan. Bahkan bentuk kehidupan seperti apa yang ada di dalamnya.

Pemodelan atmosfer Bumi

Sekarang ini atmosfer Bumi tersusun dari 78 persen N, 21 persen O, sisanya Ar, CO2, metana, dan lain-lain. Ternyata, ini merupakan komposisi yang mendukung lingkungan tempat tinggal dan kehidupan. Empat miliar tahun lalu, oksigen belum ada. Pembagian kurun evolusi atmosfer Bumi dalam tujuh tahap, di mana tiap tahapnya dicirikan oleh berbagai jenis gas dengan komposisi yang terus berubah.

Pemodelan atmosfer menggunakan komputer yang dilakukan para astronom diperuntukkan semacam “sidik jari” planet-planet mirip dengan Bumi dalam berbagai kurun. Pemodelan ini akan memudahkan para pemburu planet dalam menentukan karakteristik planet yang ditemukan dikaitkan dengan kondisi atmosfernya seperti kondisi geologi, apakah planet tersebut memungkinkan untuk memunculkan kehidupan, dan jenis kehidupan apa yang muncul.

Pembagian kurun

Untuk memudahkan memahami kurun evolusi atmosfer Bumi, waktu 4,6 miliar tahun diringkas menjadi satu tahun, di mana pada tanggal 1 Januari pukul 00:00:00 Bumi terbentuk, dan pada detik ini adalah tanggal 31 Desember pukul 23:59:59.

- Kurun 0 – 12 Februari

Dimulai dari Bumi terbentuk hingga usia 3,9 miliar tahun lalu. Di masa ini atmosfer Bumi amat dinamik yang didominasi oleh nitrogen, karbondioksida, dan hidrogen sulfida. Kala rotasi lebih pendek. Matahari redup, atau tidak sepanas sekarang, dan terlihat merah di langit yang berwarna jingga. Lautan berlumpur cokelat menyelimuti Bumi karena derasnya mateorit dan meteor yang menimpa Bumi. Karbondioksida memanaskan Bumi akibat efek rumah kaca yang ditimbulkannya, meskipun energi total semburan Matahari hanya sepertiga dari sekarang ini. Meskipun belum ditemukan fosil di masa ini, batuan di Greenland memperlihatkan tanda pernah ada kehidupan di kurun ini.

- Kurun 1 hingga 17 Maret

Hingga usia 3,5 miliar tahun lalu, rangkaian gunung menyembul keluar dari lautan. Di masa ini muncul kehidupan bakteri anaerob yang mampu hidup tanpa oksigen. Bakteri ini menyumbang metana dalam jumlah besar ke atmosfer dan mengubah komposisinya. Jika bakteri ini ada di planet ekstrasolar, teleskop TPF dan Darwin mampu menemukan sidik jarinya di atmosfernya.

- Kurun 2 hingga 5 Juni

Hingga usia 2,4 miliar tahun lalu, produksi metana oleh bakteri anaerob mencapai jumlah maksimum hingga mengubah komposisi atmosfer menjadi nitrogen, karbondioksida, dan metana. Benua mulai terbentuk. Muncul alga biru hijau yang mulai memproduksi oksigen dalam jumlah besar. Terjadi lagi perubahan komposisi atmosfer. Perlu dicatat, meskipun pada planet ekstrasolar ditemukan keberadaan oksigen dalam jumlah besar, belum tentu mengindikasikan keberadaan kehidupan (cerdas), atau yang lebih kompleks.

- Kurun 3 hingga 16 Juli

Hingga Bumi berusia 2 miliar tahun lalu. Kehidupan berfotosintesis penghasil oksigen terus berkontribusi menyeimbangkan komposisi atmosfer. Karbondioksida dan metana berkurang. Demikian halnya bakteri anaerob. Daratan terbentuk rata dan basah. Gunung menyemburkan uap. Rawa-rawa terbentuk, berisi air, berbau busuk, berbuih dan berwarna cokelat kehijauan. Terjadi produksi oksigen secara drastis. Kondisi ini mengawali terbentuknya kehidupan bersel banyak.

- Kurun 4 hingga 13 Oktober

Hingga usia 800 juta tahun lalu, terus terjadi peningkatan jumlah oksigen di atmosfer. Kurun ini dikenal juga sebagai the Cambrian Explosion, di mana pada periode 550 juta hingga 500 juta tahun lalu berbagai jenis binatang muncul (didasarkan dari penemuan fosil). Bumi tertutupi rawa, lautan dan beberapa gunung aktif. Lautan menjadi tempat munculnya kehidupan.

- Kurun 5 hingga 8 November

Hingga 300 juta tahun lalu, terjadi migrasi kehidupan dari lautan ke daratan. Komposisi atmosfer didominasi nitrogen dan oksigen. Kurun ini adalah periode Mesozoic di mana di dalamnya hidup kawanan dinosaurus.

- Kurun 6 hingga 31 Desember pukul 11:59:59

Hingga saat ini, di mana manusia merajai Bumi dan turut mengubah bentuk serta berkontribusi memperparah kerusakan atmosfer melalui berbagai jenis gas tak ramah lingkungan seperti freon yang merusak ozon.

Apakah akan ditemukan planet mirip Bumi dengan kondisi atmosfernya yang mulai mengalami kerusakan akibat kehidupan berbudaya yang telah terbentuk di dalamnya? Dalam satu dekade ke depan, meskipun TPF dan Darwin telah diluncurkan, masih sulit untuk menemukan planet seperti ini.***

Sumber : Pikiran Rakyat