Antara komunitas ilmiah, pemerintah, organisasi kemanusiaan, dan bahkan perencana militer, perubahan iklim dianggap sebagai ancaman terbesar yang dihadapi umat manusia saat ini. Antara peningkatan kelaparan, penyakit, banjir, pemindahan, cuaca ekstrem, dan kekacauan yang diakibatkannya, jelas bahwa cara kita menyebabkan planet kita menjadi lebih hangat memiliki konsekuensi yang mengerikan.
Tetapi ada sejumlah skenario di mana kerusakan yang terjadi sekarang dapat mengakibatkan efek pelarian yang mengarah ke kepunahan massal. Kemungkinan ini diilustrasikan dalam studi terbaru yang dilakukan oleh profesor MIT Daniel Rothman dengan dukungan NASA dan National Science Foundation (NSF). Menurut Rothman, kita dalam bahaya melanggar "ambang batas karbon" yang dapat menyebabkan efek pelarian dengan lautan Bumi.
Rothman, seorang profesor geofisika dan co-direktur Lorenz Center di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer dan Planet, MIT, telah menghabiskan beberapa tahun terakhir memperingatkan kami tentang ambang kritis yang kita hadapi. Kembali pada tahun 2017, ia menerbitkan sebuah makalah di Kemajuan Sains yang memperingatkan bagaimana lautan Bumi mungkin menyimpan cukup karbon dioksida pada tahun 2100 untuk memicu kepunahan massal.
Sejak itu, Rothman telah memperbaiki prediksi ini dengan mempelajari cara siklus karbon merespons setelah didorong melewati ambang kritis. Dalam makalah barunya, yang muncul di Prosiding Akademi Sains Nasional, Rothman menggunakan model matematika sederhana yang ia kembangkan untuk mewakili siklus karbon di laut bagian atas Bumi dan bagaimana hal itu mungkin berperilaku ketika ambang ini dilintasi.
Siklus ini terdiri dari karbon yang dilepaskan ke atmosfer Bumi (sebagian besar melalui aktivitas vulkanik) dan disimpan dalam mantel Bumi dalam bentuk mineral karbonat. Lautan kita juga berfungsi sebagai "penyerap karbon", menghilangkan karbon atmosfer dari udara dan mengubahnya menjadi asam karbonat. Siklus ini menjaga suhu planet dan tingkat keasaman laut stabil dari waktu ke waktu.
Ketika karbon dioksida dari atmosfer larut dalam air laut, ia juga memiliki efek menurunkan konsentrasi ion karbonat laut. Ketika mereka jatuh di bawah ambang batas tertentu, cangkang yang terbuat dari kalsium karbonat mulai larut dan organisme yang bergantung pada mereka untuk perlindungan semakin sulit bertahan hidup.
Ini merugikan karena dua alasan. Di satu sisi, itu berarti bahwa bagian penting dari siklus kehidupan laut akan mulai mati. Di sisi lain, kerang memainkan peran penting dalam menghilangkan karbon dioksida dari laut bagian atas. Ini terjadi sebagai akibat organisme yang mengandalkan kerang mereka untuk membantu mereka tenggelam ke dasar lautan, membawa karbon organik detrital bersamanya.
Oleh karena itu, peningkatan karbon dioksida atmosfer (dan pengasaman laut yang dihasilkan) akan berarti lebih sedikit organisme kalsifikasi dan lebih sedikit karbon dioksida yang dibuang. Seperti yang dijelaskan Rothman dalam wawancara baru-baru ini dengan MIT News:
"Ini umpan balik positif. Lebih banyak karbon dioksida menyebabkan lebih banyak karbon dioksida. Pertanyaan dari sudut pandang matematika adalah, apakah umpan balik seperti itu cukup untuk membuat sistem tidak stabil? "
Proses ini telah terjadi berkali-kali selama perjalanan sejarah Bumi. Seperti yang ditunjukkan Rothman dalam penelitiannya, bukti yang diperoleh dari studi lapisan sedimen menunjukkan bahwa simpanan karbon di lautan berubah dengan cepat (dan kemudian pulih) puluhan kali selama 540 juta tahun terakhir. Yang paling dramatis dari ini terjadi sekitar waktu yang sama dengan empat dari lima kepunahan massal besar dalam sejarah Bumi.
Dalam setiap kasus ini, Rothman menyimpulkan bahwa peningkatan karbon dioksida (baik secara bertahap atau tiba-tiba) akhirnya mendorong melewati ambang batas, menghasilkan efek kaskade yang melibatkan umpan balik kimia. Hal ini menyebabkan pengasaman laut yang ekstrem dan penguatan efek dari pemicu asli.
Terlebih lagi, untuk kira-kira setengah dari gangguan dalam model Rothman, tingkat peningkatan karbon pada dasarnya sama ketika mereka mulai bergerak. Sementara pemicu di masa lalu kemungkinan besar disebabkan oleh peningkatan aktivitas vulkanik atau peristiwa alam lainnya, ini terjadi selama puluhan ribu tahun. Hari ini, manusia memompa CO2 ke atmosfer pada tingkat yang sebelumnya tidak pernah terjadi dalam catatan geologis.
Ini adalah salah satu temuan utama dari studi Rothman, yang menunjukkan bahwa tingkat CO2 diperkenalkan memainkan peran utama dalam menjatuhkan sistem mendera. Sedangkan gangguan sederhana dalam siklus karbon akan meningkat seiring waktu dan tidak mempengaruhi stabilitas laut secara keseluruhan, pengenalan CO yang cepat2 akan mengarah pada umpan balik positif yang memperbesar masalah.
Hari ini, Rothman mengklaim bahwa kita “berada di tebing eksitasi,” dan jika itu terjadi, umpan balik dan efek yang dihasilkan cenderung mirip dengan bencana global masa lalu. "Begitu kita melewati ambang, bagaimana kita sampai di sana mungkin tidak masalah," katanya. "Setelah Anda mengatasinya, Anda sedang berhadapan dengan cara Bumi bekerja, dan ia melanjutkan perjalanannya sendiri."
Di sisi positifnya, penelitiannya juga menunjukkan bahwa lautan bumi (berdasarkan tingkat pengasaman saat ini) akan kembali ke keseimbangan pada akhirnya, tetapi hanya setelah puluhan ribu tahun. Pola ini konsisten dengan catatan geologis, khususnya dengan setidaknya tiga kepunahan massal yang diyakini terkait dengan vulkanisme masif yang berkelanjutan.
Dengan kata lain, jika emisi karbon antropogenik melewati ambang batas dan terus melampauinya, konsekuensinya bisa sama parahnya dengan kepunahan massal sebelumnya. "Sulit untuk mengetahui bagaimana keadaan akan berakhir mengingat apa yang terjadi hari ini," kata Rothman. "Tapi kita mungkin mendekati ambang kritis. Setiap lonjakan akan mencapai maksimum setelah sekitar 10.000 tahun. Semoga itu memberi kami waktu untuk menemukan solusi. ”
Sudah, komunitas ilmiah mengakui bahwa CO antropogenik2 emisi memiliki efek pada lingkungan Bumi - efek yang bisa dirasakan selama ribuan tahun. Namun, penelitian ini menunjukkan bahwa konsekuensinya bisa jauh lebih dramatis daripada yang diperkirakan sebelumnya dan bisa ireversibel melewati titik tertentu. Jika tidak ada yang lain, studi Rothman menyoroti perlunya solusi untuk diimplementasikan sekarang, sementara masih ada waktu.
