Ahli geologi mendapatkan wawasan tentang bagaimana Bumi berubah dari rumah kaca menjadi zaman es, dan apa artinya itu untuk masa depan – ScienceDaily

Meskipun benar bahwa tumbuhan mengambil karbon dalam jumlah besar dari atmosfer, bebatuan itu sendiri memediasi sebagian besar siklus karbon dalam rentang waktu geologi. Proses seperti letusan gunung berapi, pembangunan gunung, dan erosi bertanggung jawab untuk memindahkan karbon melalui atmosfer, permukaan, dan mantel bumi.

Pada Maret 2019, tim yang dipimpin oleh Francis Macdonald dari UC Santa Barbara menerbitkan sebuah penelitian yang mengusulkan bahwa aktivitas tektonik di daerah tropis, dan pelapukan kimiawi berikutnya oleh curah hujan yang melimpah, dapat menjelaskan sebagian besar penangkapan karbon selama jangka waktu jutaan tahun.

Sekarang, Macdonald, mahasiswa doktoral Eliel Anttila dan kolaboratornya telah menerapkan model baru mereka pada kemunculan kepulauan Asia Tenggara – terdiri dari New Guinea, Indonesia, Malaysia, Filipina, dan pulau-pulau terdekat lainnya – selama 15 juta tahun terakhir. Menggunakan data dari paleo-record, mereka menentukan bahwa pulau-pulau tersebut adalah hotspot modern konsumsi karbon dioksida. Hasilnya, dipublikasikan di Prosiding National Academy of Sciences, memperdalam pemahaman kita tentang transisi iklim masa lalu dan menjelaskan krisis iklim kita saat ini.

Cara utama daur ulang karbon ke interior planet adalah melalui pemecahan batuan silikat, terutama batuan yang mengandung kalsium dan magnesium tinggi. Tetesan hujan menyerap karbon dioksida dari atmosfer dan membawanya ke permukaan. Saat tetesan berdesir di atas batu, karbon dioksida terlarut bereaksi dengan batuan, melepaskan kalsium dan magnesium ke sungai dan laut. Ion-ion ini kemudian bereaksi dengan karbon terlarut di laut dan membentuk senyawa karbonat seperti kalsit, yang terkonsolidasi di dasar laut, menjebak karbon atmosfer selama puluhan juta tahun atau lebih.

Dengan kondisi yang tepat, dan waktu yang cukup, siklus karbon yang dalam dapat mengunci cukup karbon untuk menjerumuskan Bumi ke dalam zaman es. “Tahun lalu kami menemukan bahwa ada korelasi yang bagus antara saat kami membuat sekumpulan gunung di sabuk hujan tropis dan saat kami mengalami peristiwa pendinginan,” kata Macdonald, seorang profesor di Departemen Ilmu Bumi.

Tingkat karbon dioksida di atmosfer melonjak pada maksimum iklim pertengahan Miosen, sekitar 15 juta tahun yang lalu. Meskipun masih ada beberapa ketidakpastian, para ilmuwan percaya bahwa CO di atmosfer₂ tingkatnya antara 500 dan 750 bagian per juta (ppm), dibandingkan dengan tingkat pra-industri sekitar 280 ppm. Selama pertengahan Miosen, kondisi yang lebih hangat membentang di seluruh dunia, es Antartika sangat sedikit, dan Arktik benar-benar bebas es.

Hari ini kami sekitar 411 ppm, dan mendaki, Macdonald menunjukkan.

Sekitar waktu itu, lempeng Eurasia dan Australia mulai bertabrakan dan membentuk kepulauan Asia Tenggara dan hanya sedikit dari pulau-pulau yang sekarang muncul di atas permukaan laut. “Ini adalah contoh terbaru dari tabrakan busur-benua di daerah tropis,” kata Macdonald, “dan selama periode ini kami sebenarnya memiliki data proxy untuk perubahan CO₂ tingkat dan suhu. “

Tim tersebut penasaran seberapa besar pengaruh munculnya pulau-pulau itu terhadap iklim. Berdasarkan hipotesis mereka sebelumnya, pembentukan provinsi yang sebagian besar berbatu vulkanik di daerah tropis seharusnya menjadi faktor utama dalam menentukan CO₂ tingkat di atmosfer.

Mereka menerapkan data geologi garis pantai dan litologi kuno pada model gabungan cuaca dan iklim, yang mencakup empat variabel utama: lintang, topografi, luas total, dan jenis batuan. Di daerah tropis, wilayah yang lebih bergunung-gunung akan mengalami lebih banyak hujan, dan memiliki luas permukaan yang lebih besar untuk terjadinya pelapukan. Setelah batuan permukaan mengalami pelapukan, kombinasi erosi dan pengangkatan menyebabkan batuan segar.

“Yang perlu Anda lakukan hanyalah terus membuang tanah itu, terus mendapatkan batu segar di sana, dan terus melarutkannya,” Macdonald menjelaskan. “Jadi memiliki topografi tektonik yang aktif adalah kuncinya. Semua Asia Tenggara memiliki topografi aktif, dan ini adalah alasan besar mengapa jauh lebih efektif dalam memecah batuan menjadi ion penyusunnya sehingga mereka dapat bergabung ke dalam siklus geokimia.”

Analisis tim membuktikan hal ini. Mereka menemukan bahwa pelapukan, pengangkatan, dan erosi hanya di pulau-pulau Asia Tenggara bisa menjadi penyebab sebagian besar penurunan CO.₂ tingkat antara iklim maksimum pertengahan Miosen dan zaman es Pleistosen, ketika karbon dioksida sekitar 200 ppm.

Temuan ini dapat memberikan wawasan tentang krisis iklim kita saat ini. “Alasan para ilmuwan sangat tertarik untuk memahami Miosen adalah karena kami menganggap ini sebagai analog alami terbaik untuk bagaimana dunia terlihat pada CO₂ level lebih dari 500 ppm, “kata Macdonald.” Itu adalah saat terakhir di mana kami memiliki lebih sedikit es di Bumi, dan kami memiliki CO₂ tingkat yang berada dalam kisaran yang akan kita tuju dalam eksperimen antropogenik saat ini. “

“Masyarakat seharusnya khawatir tidak harus tentang amplitudo kenaikan, tapi kemiringannya,” tambah Anttila. “Itulah masalah sebenarnya sekarang.” Manusia telah memindahkan jumlah karbon yang sebanding ke atmosfer hanya dalam beberapa generasi karena dibutuhkan Bumi untuk menarik diri dari atmosfer selama jutaan tahun.

“Anda menyadari bahwa kami lebih efektif daripada proses geologi mana pun di geoengineering,” kata Macdonald.

Tim saat ini sedang mengembangkan model dan melihat batuan itu sendiri untuk mengevaluasi kembali hipotesis sebelumnya untuk pendinginan awal. Karena keberuntungan, spesimen asli yang digunakan untuk mengembangkan hipotesis ini berasal dari Formasi Monterey, lapisan batuan yang muncul di seluruh lembah Santa Barbara. Batuan ini mendominasi permukaan tebing dari Santa Barbara ke Dermaga Goleta dan dari Coal Oil Point ke Gaviota.

“Kami memiliki kesempatan luar biasa di sini untuk merekonstruksi periode waktu ini, tepat di halaman belakang kami,” kata Macdonald.

“Catatan tentang perpindahan dari iklim yang lebih hangat di Miosen ke iklim yang lebih dingin saat ini tercatat di sini, di tebing,” tambahnya. “Jadi tes lebih lanjut dari hipotesis – terutama di masa karantina, ketika kita tidak bisa bepergian – mungkin hanya melibatkan pergi ke pantai.”