Ini adalah yang kedua dari seri lima bagian yang ditulis oleh para ahli yang ditampilkan dalam Hall of Fossils baru Smithsonian — Deep Time yang dibuka pada tanggal 8 Juni di Museum Nasional Sejarah Alam. Seri lengkap dapat ditemukan dengan mengunjungi Laporan Istimewa Dalam Waktu kami
Ratusan juta tahun yang lalu, lapisan es raksasa menyelubungi benua Bumi dari pantai ke pantai. Hanya puncak-puncak gunung planet ini yang berdiri di atas es ketika gletser mendarat dan menghancurkan jalan mereka melalui batuan dasar, berkelok-kelok perlahan menuju dataran yang tertutup salju. Di mana gletser bertemu dengan lautan, balok-balok es dan batu besar terbentuk dari gletser dan jatuh ke laut. Kehidupan, sebagian besar ganggang, cyanobacteria, dan bakteri lain, entah bagaimana bertahan di kantong kecil air lautan yang bebas es. Seperti planet es di tata surya yang jauh, Bumi selama tahun-tahun pembentukannya, fase remaja yang dikenal sebagai Bumi "Bola Salju", adalah tempat yang jauh berbeda dari planet yang sebagian besar berwarna biru saat ini.
Pergeseran dramatis dalam iklim Bumi telah lama memesona para ahli geografi. Ilmuwan geosains mempelajari periode ketika Bumi secara fundamental berbeda dari hari ini untuk belajar tentang laju dan waktu perubahan iklim. Mistik sebuah planet hampir seluruhnya tertutup es, sehingga tidak dapat dikenali oleh kita saat ini, sangat jelas. Ambiguitas tiada hentinya dalam mengetahui hanya sebagian dari kisah Bumi — kisah yang tinta-nya semakin lama semakin pudar seiring lapisan geologis asli didaur ulang untuk membentuk yang baru — menciptakan siklus penemuan baru yang konstan karena bukti secara iteratif terjalin bersama.
Inti mengungkap misteri sejarah planet kita adalah pertanyaannya: Bagaimana Bumi bekerja? Catatan fosil menunjukkan interaksi dua arah antara kehidupan dan sistem Bumi. Interaksi ini diatur oleh siklus karbon, mesin skala planet halus yang menentukan iklim Bumi. Pada akhirnya, untuk memahami bagaimana siklus karbon Bumi bekerja adalah untuk menghargai pengaruh manusia yang saat ini memengaruhinya: Terlepas dari ambiguitas masa lalu, lintasan kita saat ini secara unik pasti.
Terakhir kali Snowball Earth terjadi adalah 640 juta tahun yang lalu, selama periode yang dikenal sebagai Cryogenian. Pada saat itu, kehidupan yang kompleks belum berevolusi, sehingga sulit untuk mengetahui seberapa kecil kehidupan yang lenyap di bawah es yang tidak ramah. Setelah sekitar sepuluh juta tahun, es mulai mundur, memberi lautan nutrisi yang berlimpah bagi kehidupan. Prasmanan samudera pasca-glasial ini bertepatan dengan bukti fosil pertama untuk spons, dan dengan demikian mungkin mendorong perkembangan hewan pertama. Berdasarkan beberapa lapisan dasar laut kuno yang tersisa, para ilmuwan berpikir bahwa planet itu hampir seluruhnya beku, tidak hanya sekali, tetapi beberapa kali di tahun-tahun awalnya.
Sebaliknya, periode-periode lain dalam sejarah Bumi sangat hangat. Lima puluh dua juta tahun yang lalu, selama Eosen, hutan-hutan rimbun dari cemara rawa dan fajar redwood menempati apa yang sekarang disebut lingkaran Arktik, dan hewan pertama yang kita kenali sebagai mamalia muncul dalam catatan fosil. Zaman seperti Eosen sering disebut sebagai "Rumah Kaca" Bumi, karena mereka diketahui bertepatan dengan tingginya tingkat karbon dioksida di atmosfer.
Sama seperti Goldilocks yang mencari bubur dengan suhu yang tepat, iklim Bumi telah berulang kali menjadi sampel dari ekstrem.
Meskipun gagasan beralih di antara planet-planet yang diselimuti es atau rawa mungkin terdengar sulit, perubahan iklim besar seperti itu terjadi selama puluhan juta tahun, memberi banyak waktu evolusioner bagi kehidupan untuk mengembangkan strategi baru untuk berhasil. Transisi yang lambat dari iklim Greenhouse ke Icehouse ini adalah hasil dari perubahan halus dalam siklus karbon geologis Bumi.
Sepanjang sejarah Bumi, gunung berapi secara terus-menerus mengeluarkan karbon yang tersimpan jauh di bagian dalam bumi sebagai respons terhadap pergeseran lempeng tektonik. Karbon dioksida (CO2) dari berbagai gunung berapi yang membanjiri masuk ke atmosfer, di mana ia larut dalam air hujan dan jatuh kembali ke Bumi. Ketika air hujan itu meresap melalui tanah, air itu melarutkan batu itu, mengambil kalsium di sepanjang jalan. Sistem sungai kemudian mengirimkan kalsium dan CO2 ke laut, dan ketika kalsium karbonat atau batu kapur mengendap, sering kali berkat organisme kalsifikasi seperti karang dan moluska, CO2 akhirnya terkunci.
Dalam beberapa hal, siklus karbon agak seperti memanaskan rumah dengan termostat yang rusak: Ketika tungku mengeluarkan terlalu banyak panas, atau CO2, jendela dapat dibuka untuk mendinginkan rumah. Untuk siklus karbon, peningkatan aktivitas gunung berapi memanaskan planet ini, yang diimbangi oleh peningkatan pelapukan batuan di dalam tanah, memindahkan lebih banyak kalsium dan CO2 ke lautan untuk membentuk batu kapur dan menciptakan umpan balik negatif yang membuat tingkat CO2 atmosfer tetap stabil, dan dengan perluasan, suhu planet, di cek. Tarik-menarik perang antara tungku, atau emisi CO2 global, dan jendela, atau pelapukan batuan, sangat menentukan kondisi iklim Bumi. Mudah untuk melihat gunung berapi sebagai aktor jahat dalam tarik ulur iklim ini; Namun, pelapukan batuan yang tidak ada respon dan tidak responsif dalam tanah dapat sama jahatnya.
Uap dan gas-gas lainnya, seperti karbon dioksida, merembes keluar dari tanah dekat gunung berapi di Islandia. Meskipun tanaman mengambil karbon dioksida, lebih dari satu juta tahun, banyak dari karbon itu dikembalikan ke atmosfer, sehingga gunung berapi telah bertindak sebagai sumber bersih karbon dioksida atmosfer sepanjang sejarah Bumi. (Kate Maher) Ajaibnya, sebagian besar planet bumi cukup mahir membuka dan menutup jendela, jika diberi waktu yang cukup. Rata-rata, masa hidup molekul karbon dalam sistem atmosfer-laut adalah sekitar 300.000 tahun, dan karenanya dalam rentang waktu jutaan tahun Bumi sebagian besar diimbangi oleh jendela yang terbuka.
Namun demikian, bencana iklim telah terjadi berkali-kali dalam sejarah Bumi, seringkali bertepatan dengan kepunahan massal yang besar. Mengungkap penyebab di balik peristiwa bencana ini sulit. Terkadang, emisi vulkanik yang berlebihan secara mencurigakan bertepatan dengan pergolakan besar dalam siklus karbon.
Pada akhir Permian, 251 juta tahun yang lalu, Perangkap Siberia meletus ke lapisan batu bara dari apa yang sekarang Siberia, melepaskan begitu banyak karbon sehingga pemanasan global dan pengasaman lautan yang paling pasti memainkan peran dalam kepunahan laut terbesar. Pada kepunahan massal akhir-Permian, 90 persen spesies laut punah, kemudian perlahan-lahan, selama jutaan tahun, keseimbangan karbon terbentuk kembali dan kehidupan pulih. Hidup tampak berbeda dari sebelumnya, dengan penampilan pertama ichthyosaurus dan karang scleractinian.
Pameran "Fossil Hall — Deep Time" The Smithsonian dibuka 8 Juni 2019. (Smithsonian.com) Sangat menggoda untuk melihat kisah Bumi sebagai salah satu pergolakan bencana yang diikuti oleh pembentukan bentuk-bentuk kehidupan baru yang semakin kompleks. Ini benar, tetapi mungkin kisah yang lebih ajaib adalah bagaimana dua aktor yang tampaknya berbeda, gunung berapi yang mengeluarkan CO2 dan kontinum tanah-sungai-samudera yang mengembalikan CO2 ke interior bumi, berhasil menjaga iklim Bumi yang sebagian besar dapat dihuni selama miliaran tahun. Perkiraan dari tanah dan tanaman fosil, serta cadangan laut, menunjukkan bahwa setidaknya selama 600 juta tahun terakhir tingkat CO2 atmosfer sebagian besar berada dalam lima kali tingkat pra-industri.
Sebagai perbandingan, skenario paling pesimistis yang diajukan oleh Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) menunjukkan bahwa tingkat CO2 atmosfer dapat mendekati 3, 5 hingga 5 kali nilai pra-industri pada tahun 2100, tingkat yang tidak terlihat sejak kepunahan massal Permian akhir. Untuk menempatkan ini dalam perspektif, manusia sekarang memancarkan CO2 pada tingkat yang sekitar 68 kali laju itu dapat dikembalikan ke Bumi padat melalui lautan. Saat ini tidak ada cara yang diketahui untuk meningkatkan transfer karbon oleh tanah dan sungai hingga lebih dari beberapa persen, sehingga perlu waktu ratusan ribu tahun untuk menghilangkan kelebihan CO2 dari sistem atmosfer lautan. Selain itu, karena perubahan penggunaan lahan dan pertumbuhan populasi, kami secara perlahan melakukan hubungan pendek antara tanah, sungai, dan ekosistem yang bekerja secara kolektif untuk mentransfer CO2 dari atmosfer ke lautan, dan akhirnya ke batu kapur.
Sangat mudah untuk memandangi samudra biru yang luas, hutan hijau yang rimbun, gurun yang halus dan puncak yang tertutup salju melalui lensa sejarah Bumi dan menyimpulkan bahwa Bumi akan mengurus dirinya sendiri. Kenyataannya adalah bahwa Bumi belum pernah melihat agen geologis yang secepat dan tanpa henti seperti manusia. Meskipun Bumi terlihat jauh berbeda sekarang daripada di masa lalu, pelajaran dari sejarah Bumi masih berlaku: Kita menaikkan panas jauh lebih cepat daripada Bumi mungkin dapat membuka jendela.
