Bumi Kuno adalah Dunia Air, Daratan Terbilang Langka

JAKARTA - Selama berabad-abad, permukaan laut telah naik dan turun seiring perubahan suhu , tetapi total permukaan air Bumi selalu dianggap konstan.

Sekarang, semakin banyak bukti yang menunjukkan bahwa sekitar 3 miliar hingga 4 miliar tahun yang lalu, lautan di planet ini menampung hampir dua kali lebih banyak air. Jumlah yang cukup untuk menenggelamkan benua saat ini hingga di atas puncak Gunung Everest. Banjir dapat memicu mesin lempeng tektonik dan mempersulit kehidupan untuk memulai di darat.

Batuan di mantel masa kini, lapisan tebal bebatuan di bawah kerak, dianggap menyerap air senilai samudera atau lebih dalam struktur mineralnya. Tapi di awal sejarah Bumi, mantel, yang dihangatkan oleh radioaktivitas, empat kali lebih panas. Pekerjaan terbaru menggunakan pengepres hidrolik telah menunjukkan banyak mineral tidak dapat menahan hidrogen dan oksigen sebanyak mungkin pada suhu dan tekanan mantel.

“Itu menunjukkan bahwa air pasti ada di tempat lain,” kata Junjie Dong, mahasiswa pascasarjana dalam fisika mineral di Universitas Harvard yang memimpin model, berdasarkan eksperimen laboratorium tersebut, yang diterbitkan hari ini di AGU Advances. "Dan reservoir yang paling mungkin adalah permukaannya."

Makalah ini masuk akal secara intuitif, timpal Michael Walter, seorang ahli petrologi eksperimental di Carnegie Institution for Science. Ini adalah ide sederhana yang bisa memiliki implikasi penting.

Situs sains, sciencemag.org, melaporkan, dua mineral yang ditemukan jauh di dalam mantel menyimpan sebagian besar airnya saat ini: wadsleyite dan ringwoodite, varian tekanan tinggi dari mineral olivin vulkanik.

Batuan yang kaya akan mineral tersebut membentuk 7% massa planet, dan meskipun saat ini hanya 2% dari beratnya adalah air, "Sedikit bertambah banyak," kata Steven Jacobsen, ahli mineralogi eksperimental di Universitas Northwestern.

Jacobsen dan peneliti lain telah menciptakan mineral mantel ini dengan memeras bubuk batu ke puluhan ribu atmosfer dan memanaskannya hingga 1600 °C atau lebih. Tim Dong menggabungkan eksperimen untuk menunjukkan wadsleyite dan ringwoodite menahan sedikit air pada suhu yang lebih tinggi.

Selain itu, tim memprediksi, saat mantel mendingin, mineral ini sendiri akan menjadi lebih melimpah, menambah kemampuan mereka untuk menyerap air saat Bumi menua.

Eksperimen tidak sendirian dalam menyarankan planet yang terikat air. “Ada bukti geologis yang cukup jelas,” juga, kata Benjamin Johnson, ahli geokimia di Iowa State University.

Konsentrasi titanium dalam kristal zirkon berusia 4 miliar tahun dari Australia Barat menunjukkan bahwa mereka terbentuk di bawah air. Dan beberapa batuan tertua di Bumi, formasi berusia 3 miliar tahun di Australia dan Greenland, adalah basal bantal, batuan bulat yang hanya terbentuk saat magma mendingin di bawah air.

Penelitian Johnson dan Boswell Wing, ahli geobiologi di Universitas Colorado, Boulder, menawarkan lebih banyak bukti. Sampel dari potongan kerak samudera berusia 3,24 miliar tahun yang tersisa di daratan Australia jauh lebih kaya dalam isotop oksigen berat daripada lautan saat ini.

Karena air kehilangan oksigen berat ini ketika hujan bereaksi dengan kerak benua untuk membentuk lempung, kelimpahannya di lautan kuno menunjukkan bahwa benua baru saja muncul pada saat itu, Johnson dan Wing menyimpulkan dalam studi Nature Geoscience tahun 2020. Penemuan ini tidak berarti lautan lebih besar, catat Johnson. Namun lebih mudah untuk menenggelamkan benua jika samudera lebih besar.

"Meskipun lautan yang lebih besar akan mempersulit benua untuk bertahan, hal itu bisa menjelaskan mengapa mereka tampak bergerak di awal sejarah Bumi, kata Rebecca Fischer, ahli petrologi eksperimental di Harvard.

Lautan yang lebih besar bisa membantu memulai lempeng tektonik. Sebab air menembus retakan dan melemahkan kerak, menciptakan zona subduksi di mana satu lempengan kerak tergelincir di bawah lempeng lainnya.

"Dan begitu pelat subduksi mulai menukik, pengering, mantel yang secara inheren lebih kuat akan membantu menekuk pelat, memastikan penurunannya akan berlanjut," kata Jun Korenaga, ahli geofisika di Universitas Yale. “Jika Anda tidak dapat membengkokkan lempeng, Anda tidak dapat memiliki lempeng tektonik.”

Sementara itu, Thomas Carell, seorang ahli biokimia di Ludwig Maximilian University of Munich, berpendapat, bukti untuk lautan yang lebih besar menantang skenario tentang bagaimana kehidupan dimulai di Bumi. Beberapa peneliti percaya hal itu dimulai dari ventilasi hidrotermal yang kaya nutrisi di laut. Sedangkan yang lain menyukai kolam dangkal di lahan kering, yang akan sering menguap, menciptakan kumpulan bahan kimia yang terkonsentrasi.

Laman sciencemag.org menyebutkan, laut yang lebih besar memperburuk serangan terbesar terhadap skenario bawah air. Yakni, bahwa laut itu sendiri akan mengencerkan biomolekul yang baru lahir menjadi tidak signifikan.

Dunia air kuno juga mengingatkan betapa bersyaratnya evolusi Bumi. Planet kemungkinan besar akan kering sampai asteroid kaya air membombardirnya segera setelah kelahirannya. Jika asteroid telah mengendapkan air dua kali lebih banyak atau mantel saat ini kurang menyukai air, maka benua, yang sangat penting bagi kehidupan dan iklim planet, tidak akan pernah muncul. “Ini adalah sistem yang sangat rumit, Bumi,” kata Dong.