Sudah dipastikan bahwa, di tahun-tahun mendatang, peningkatan jumlah karbon dioksida di udara akan menyebabkan perubahan iklim, sehingga mengarah ke lapisan es yang mencair dengan kecepatan tinggi dan kenaikan permukaan laut di seluruh dunia. Namun, sebuah penemuan ilmiah baru menunjuk pada efek langsung karbon yang meresahkan yang sepenuhnya berbeda pada es — yang sama sekali tidak ada hubungannya dengan pemanasan.
Seperti yang didokumentasikan dalam sebuah penelitian yang diterbitkan kemarin di Journal of Physics D, peneliti dari MIT telah menemukan bahwa hanya dengan adanya peningkatan konsentrasi karbon dioksida menyebabkan es melemah secara signifikan, dengan berkurangnya kekuatan material dan ketangguhan patah tulang, terlepas dari suhu. Dengan cukupnya karbon dioksida di udara, ini saja bisa membuat gletser lebih mudah pecah dan patah. Tambahkan fakta bahwa suhu global akan terus menghangat — terutama di sekitar kutub — dan kombinasi kedua faktor ini dapat berarti bahwa lapisan es akan mencair dengan kecepatan yang bahkan lebih cepat daripada yang diproyeksikan oleh para ahli sebelumnya.
"Jika tutup es dan gletser terus pecah dan pecah berkeping-keping, luas permukaan mereka yang terpapar ke udara akan meningkat secara signifikan, yang dapat menyebabkan percepatan pencairan dan area cakupan yang jauh berkurang di bumi, " kata penulis utama studi tersebut., Markus Buehler. "Konsekuensi dari perubahan ini masih harus dieksplorasi oleh para ahli, tetapi mereka mungkin berkontribusi terhadap perubahan iklim global."
Buehler dan rekan penulisnya, Zhao Qin, menggunakan simulasi komputer di tingkat atom untuk mengevaluasi dinamika kekuatan es di hadapan berbagai konsentrasi karbon dioksida. Mereka menemukan bahwa gas mengurangi kekuatan es dengan mengganggu ikatan hidrogen yang menyatukan molekul air dalam kristal es. Khususnya, pada tingkat atom, karbon dioksida bersaing dengan molekul air berikat dan, pada konsentrasi yang cukup tinggi, menggusur mereka dari ikatan dan mengambil tempatnya.
Molekul karbon dioksida mulai menginfiltrasi sepotong es di tepi terluar, lalu membelahnya perlahan-lahan dengan bermigrasi ke dalam saat terbentuk retakan. Dengan melakukan itu, mereka juga menarik molekul air keluar ke tepi dengan membentuk ikatan dengan atom hidrogen molekul air, meninggalkan ikatan yang terputus di dalam struktur kristal dan mengurangi kekuatan es secara keseluruhan. Simulasi menunjukkan bahwa es yang telah diinfiltrasi dengan karbon dioksida ke titik di mana gas tersebut menempati dua persen volumenya kira-kira 38 persen kurang kuat.
"Dalam beberapa hal, fraktur es akibat karbon dioksida mirip dengan kerusakan material akibat korosi, misalnya struktur mobil, bangunan atau pembangkit listrik di mana bahan kimia 'menggerogoti' bahan-bahan tersebut, yang perlahan memburuk, "Buehler mengatakan pada Environmental Research Web . Karena gletser biasanya mulai pecah dengan terbentuknya retakan-retakan kecil, para peneliti mengatakan, ini dapat menyebabkan fraktur berskala besar lebih lanjut, seperti yang baru-baru ini terjadi di Antartika dan menghasilkan fragmen yang lebih besar dari Kota New York.
Karena temuan ini adalah bukti pertama dari fenomena ini, masih terlalu dini untuk mengatakan seberapa banyak es itu akan mempercepat pencairan es di luar prediksi sebelumnya. Ada beberapa mekanisme, yang dengannya, hal itu dapat menyebabkan para ahli untuk merevisi perkiraan mereka untuk pencairan es dan kenaikan permukaan laut mengingat terus meningkatnya emisi gas rumah kaca.
Selain yang jelas - bahwa udara yang lebih hangat ditambah es yang lebih lemah berarti laju pencairan yang lebih cepat - ada fakta bahwa tutup es memainkan peran penting dalam memantulkan kembali sinar matahari ke ruang angkasa. Saat ini, mereka menutupi sekitar tujuh persen dari permukaan bumi tetapi bertanggung jawab untuk memantulkan 80 persen dari sinar matahari. Ini karena warna putih es yang cerah membantu memantulkan cahaya lebih efisien daripada hampir semua jenis penutup tanah lainnya.
Jika peningkatan konsentrasi karbon dioksida dan suhu yang lebih hangat menyebabkan es mencair dengan tiba-tiba dengan cepat, es putih yang cerah ini akan digantikan oleh air laut yang gelap. Semakin banyak sinar matahari akan masuk dan tinggal di atmosfer, sehingga menyebabkan semakin banyak pemanasan. Lingkaran umpan balik positif ini dapat menjadi salah satu “titik kritis” yang ditakuti oleh para ahli iklim yang mungkin akan mengirimkan iklim kita ke jalur yang tidak terkendali menuju bencana.
Karena makalah ini hanya membahas es pada level mikroskopis, langkah selanjutnya adalah menguji efek peningkatan konsentrasi karbon dioksida pada es dalam pengaturan laboratorium untuk memeriksa apakah efek dari model simulasi benar. Tentu saja, jika tidak ada perubahan dalam hal emisi karbon, kita mungkin memiliki kesempatan untuk melihat apakah efek ini terjadi pada skala yang jauh lebih besar — di gletser dan tutup es kutub dunia.
