[비즈한국] Pernah ada cerita yang sering kita temui di media sosial. Cerita tentang kemungkinan melihat aurora di Korea tahun ini. Matahari mengalami masa maksimum setiap 11 tahun di mana aktivitas matahari menjadi aktif, dan kebetulan tahun ini adalah masa puncaknya, terlebih lagi matahari sedang mengalami periode yang sangat ganas tahun ini. Oleh karena itu, banyak orang menantikan aurora musim panas ini. Aurora adalah hasil indah yang diciptakan oleh interaksi antara Matahari dan Bumi. Faktanya, meskipun terlihat indah dari luar, di baliknya bisa dianggap sebagai bekas luka dari perang sunyi yang sengit antara Matahari dan Bumi.
Medan magnet Bumi bukan sekadar seniman yang melukis karya seni berwarna hijau bercahaya di langit kutub, melainkan penyelamat nyawa yang memungkinkan makhluk hidup di Bumi bertahan hidup dengan aman. Jika tidak ada medan magnet, Bumi mungkin sudah mengikuti nasib Mars. Partikel angin surya yang menghujani Bumi akan mencapai permukaan secara langsung, sehingga atmosfer dan lautan Bumi akan musnah ke luar angkasa. Untungnya, medan magnet Bumi menjalankan perannya dengan baik dalam menahan partikel angin surya yang telah menempuh jarak 150 juta km. Berkat hal tersebut, makhluk hidup di Bumi mendapatkan waktu luang untuk berevolusi tanpa punah selama sekitar 4,5 miliar tahun.
Namun, mungkin medan magnet tidak hanya berperan sebagai pelindung kita. Bukti menarik telah ditemukan yang menunjukkan bahwa medan magnet mungkin memainkan peran yang lebih aktif. Mungkin saja medan magnet Bumi telah menciptakan oksigen di Bumi.
Bagaimana Bumi menjadi dunia yang penuh dengan kehidupan seperti ini? Salah satu momen terpenting dalam sejarah kehidupan di Bumi adalah peristiwa "Great Oxygenation Event" (peristiwa oksidasi besar), di mana konsentrasi oksigen di atmosfer mulai meningkat secara drastis. Sejak sekitar 2,8 miliar tahun yang lalu, oksigen di atmosfer Bumi meningkat tajam. Pada saat itu, ketika tumbuhan mulai muncul di atas permukaan laut, fotosintesis terjadi secara besar-besaran, dan oksigen yang dihasilkan mengisi atmosfer, menyebabkan revolusi besar dalam ekosistem Bumi.
Bagaimana kita bisa mengetahui seberapa banyak tumbuhan yang bernapas di langit Bumi di masa lalu? Ada beberapa cara untuk mengenang ingatan panjang Bumi. Pertama adalah dengan menelusuri ingatan arang. Saat pohon terbakar karena kebakaran hutan alami di masa lalu, oksigen yang tersisa setelah terbakar tertinggal dalam abu, dan melalui komponen tersebut, kita dapat mengetahui konsentrasi oksigen di atmosfer pada saat kebakaran hutan terjadi. Ada juga metode menggunakan mineral seperti batu garam. Dengan menganalisis komponen atmosfer kuno yang terperangkap saat kristal garam mengeras, kita bisa mengenang konsentrasi oksigen masa lalu.
Para ilmuwan NASA telah melacak bagaimana konsentrasi oksigen Bumi berubah dari sekitar 540 juta tahun yang lalu hingga saat ini melalui analisis tersebut. Garis biru pada grafik menunjukkan perubahan konsentrasi oksigen. Namun, ada bagian yang sangat menarik antara 350 juta tahun yang lalu hingga 250 juta tahun yang lalu. Pada periode ini, konsentrasi oksigen melonjak tiba-tiba hingga 40%. Kemudian, konsentrasi oksigen sedikit menurun hingga mencapai tingkat saat ini. Sangat sulit untuk memahami penyebab mengapa konsentrasi oksigen melonjak dan kemudian menurun secara tiba-tiba dalam periode spesifik yang mencapai sekitar 100 juta tahun tersebut.
Namun, para astronom menemukan fakta menarik dari data yang tidak terduga. Ada fenomena lain yang menunjukkan pola yang persis sama. Itu adalah medan magnet Bumi. Medan magnet Bumi kuno juga meninggalkan jejak di berbagai tempat di Bumi. Salah satu contoh utamanya adalah batuan di batas divergen tempat kerak samudra di kedalaman laut terbelah dan menyebar ke kedua sisi. Dalam proses mengerasnya magma yang baru keluar, komponen logam di dalamnya sejajar mengikuti arah medan magnet Bumi, yang berfungsi sebagai sejenis kompas untuk melacak arah medan magnet Bumi purba. Melalui ini, kita dapat mengetahui perubahan medan magnet Bumi.
Pada grafik di bawah, garis merah menunjukkan perubahan Momen Dipol Aksial Geomagnetik Virtual (VGADM), yang menunjukkan seberapa kuat kutub magnet Bumi sejajar. Secara mengejutkan, pola ini mirip dengan grafik biru sebelumnya, yaitu perubahan konsentrasi oksigen di atmosfer Bumi. Terutama antara 350 juta hingga 250 juta tahun yang lalu, keduanya meningkat secara drastis dengan cara yang sama.
Hal ini mengisyaratkan bahwa perubahan konsentrasi oksigen di atmosfer Bumi dan perubahan medan magnet Bumi saling terkait erat. Korelasi keduanya secara statistik terlalu kuat untuk dianggap sebagai kebetulan belaka. Jika demikian, apa sebenarnya yang terjadi di antara keduanya?
Sayangnya, analisis ini hanya menunjukkan korelasi antara keduanya, tidak menunjukkan hubungan sebab-akibat yang tepat. Oleh karena itu, kita harus mempertimbangkan tiga kemungkinan: perubahan medan magnet menyebabkan perubahan konsentrasi oksigen, perubahan oksigen menyebabkan medan magnet berubah, atau perubahan besar lainnya menyebabkan oksigen dan medan magnet berubah secara bersamaan.
Pertama, mari kita lihat kemungkinan bahwa perubahan medan magnet menjadi penyebab yang menimbulkan perubahan konsentrasi oksigen. Faktanya, sudah diketahui dengan baik bahwa aktivitas ganas dari bintang pusat dapat menghancurkan atmosfer planet di sekitarnya. Ada perhitungan bahwa di dekat bintang yang jauh lebih kerdil tetapi ganas daripada Matahari, molekul atmosfer yang setara dengan total massa atmosfer Bumi saat ini bisa hilang hanya dalam waktu 25 juta tahun. Oleh karena itu, ada kemungkinan bahwa berkat medan magnet Bumi yang menguat, atmosfer Bumi mampu bertahan lebih baik dari angin surya, sehingga lebih banyak oksigen yang tersisa.
Namun, hipotesis ini belum sempurna. Data menunjukkan perubahan konsentrasi oksigen, bukan total massa molekul atmosfer Bumi. Jika pertumbuhan medan magnet Bumi adalah hasil dari perlindungan terhadap atmosfer, maka seharusnya tidak hanya oksigen, tetapi total massa atmosfer secara keseluruhan juga meningkat. Oleh karena itu, untuk membuktikan hubungan sebab-akibat ini, kita perlu memeriksa nilai-nilai seperti tekanan atmosfer Bumi kuno, bukan hanya konsentrasi oksigennya saja. Namun sayangnya, belum ada cara yang jelas untuk melacak tekanan atmosfer Bumi kuno. Ada juga kemungkinan bahwa berkat medan magnet yang menguat, tumbuhan darat dapat berkembang lebih lama dan konsentrasi oksigen menjadi lebih tinggi. Jika demikian, kita bisa menjelaskan mengapa konsentrasi oksigen meningkat drastis di atmosfer. Namun, tidak ada bukti yang cukup untuk mendukung hipotesis ini.
Jika begitu, apakah hubungan sebab-akibat dari medan magnet ke oksigen saja yang mungkin, atau sebaliknya? Jika konsentrasi oksigen di atmosfer meningkat, sebagian di antaranya dapat meresap ke dalam tanah. Dalam proses lempeng Bumi terbelah dan bergerak, oksigen di atmosfer meresap melalui laut ke dalam batuan dan magma. Kemudian ia merambat hingga ke mantel. Melalui sirkulasi skala besar yang menghubungkan langit, laut, dan tanah ini, komposisi kimia mantel berubah menjadi lingkungan yang kaya oksigen. Dengan kata lain, mantel teroksidasi. Ada kemungkinan bahwa perubahan ini memengaruhi mantel dan material di dalamnya dalam menghasilkan medan magnet. Namun, sekali lagi, belum ada bukti yang jelas untuk membuktikan mekanisme ini.
Periode di mana medan magnet dan oksigen keduanya meningkat secara eksplosif yang dapat kita lihat pada grafik secara menarik bertepatan dengan periode sejarah geologis lainnya. Ini mirip dengan periode ketika Pangea, benua super di mana daratan Bumi dulu menyatu, mulai terpecah. Titik di mana Pangea mulai terpisah secara serius diperkirakan sekitar 200 hingga 300 juta tahun yang lalu. Dan kebetulan tepat pada periode ini, baik medan magnet Bumi maupun oksigen meningkat secara drastis. Serangkaian kebetulan ini membuat kita semakin memikirkan kemungkinan bahwa perubahan geologis pada akhirnya mungkin telah menjangkau hingga ke langit Bumi.
Tentu saja, penemuan ini mungkin hanyalah kebetulan yang tidak berarti. Namun, jika ada hubungan erat antara medan magnet Bumi dan oksigen, maka dapat dikatakan bahwa medan magnet Bumi memainkan peran yang sangat aktif dalam memungkinkan makhluk hidup di Bumi untuk berkembang, bernapas, dan hidup, melampaui sekadar peran sebagai pelindung kita. Berkat medan magnet, kita tidak perlu bersembunyi di gua untuk menghindari sinar matahari yang intens dan bisa dengan berani keluar, dan berkat medan magnet, kita bisa menghirup napas.
Dalam hal ini, fakta bahwa aurora yang dihasilkan oleh medan magnet Bumi bersinar dengan warna hijau cerah adalah kebetulan yang sangat indah. Oksigenlah alasan mengapa aurora yang membuat kita bersemangat musim panas ini bersinar dengan warna hijau. Medan magnet Bumi membuat partikel bermuatan yang tertiup dari Matahari berkumpul di kutub. Partikel berenergi tinggi ini bertabrakan dengan molekul oksigen di atmosfer atas kutub, dan molekul oksigen yang memperoleh energi memancarkan cahaya. Molekul oksigen terutama memancarkan cahaya dengan panjang gelombang hijau. Itulah sebabnya aurora tampak berwarna hijau.
Faktanya, matahari sudah menunjukkan penampilan yang tidak biasa sejak Mei tahun lalu. Setelah sekian lama, ia memuntahkan suar kelas X, tahap terkuat, dan kebetulan lontaran massa korona Matahari menyapu Bumi. Akibatnya, aurora terlihat bahkan di daerah lintang rendah di mana biasanya sulit untuk melihat aurora. Saat itu, aurora juga tertangkap samar-samar di beberapa bagian Provinsi Gangwon di Korea. Oleh karena itu, banyak media yang mengharapkan aurora musim panas tahun ini. Tentu saja, itu bukan berarti aurora spektakuler yang biasa terlihat di Norwegia bisa dilihat di langit Korea. Betapapun cerahnya cuaca, aurora berada pada tingkat yang sulit dikenali dengan mata telanjang.
Faktanya, festival aurora yang spektakuler terkadang menjadi saat yang mengerikan bagi para astronom. Itu berarti matahari sangat ganas, dan hal itu dapat menyebabkan masalah fatal bagi peradaban manusia modern yang memiliki infrastruktur listrik yang tersebar di seluruh planet. Terutama sangat fatal bagi satelit yang melayang di luar atmosfer. Oleh karena itu, Institut Astronomi dan Ilmu Antariksa Korea juga terus memantau aktivitas Matahari dari waktu ke waktu dan memberikan prakiraan cuaca antariksa. Sekarang kita hidup di era di mana kita harus memperhatikan tidak hanya langit Bumi tetapi juga perubahan suasana hati Matahari yang berjarak 150 juta km.
Bagi orang-orang yang kecewa dengan aurora yang berlalu begitu saja musim panas ini, acara besar lainnya dari Matahari akan segera tergelar. Momen di mana kita bisa melihat gerhana matahari total di Korea sedang mendekat. Pada 2 September 2035, bayangan Bulan yang menutupi Matahari dengan sempurna akan melintasi Semenanjung Korea tepat. Namun, ada masalah kecil, yaitu sebagian besar jalur gerhana matahari total melewati wilayah Korea Utara. Untungnya, ada satu tempat yang tumpang tindih di wilayah Korea Selatan. Yaitu Goseong di ujung utara Provinsi Gangwon.
Seperti saat game Pokemon Go hanya bisa dimainkan di beberapa bagian Sokcho, Provinsi Gangwon, dan menarik banyak orang, bukankah banyak orang akan membanjiri Goseong untuk melihat gerhana matahari total 10 tahun lagi? Karena akan menjadi satu-satunya wilayah di Korea tempat kita bisa melihat gerhana matahari total, ini akan menjadi kesempatan bagus bagi Pemerintah Daerah Goseong untuk mengadakan acara daerah. 2 September 2035, semoga cuacanya cerah saat itu.
Referensi
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu8826
https://science.nasa.gov/earth/earth-oxygen-magnetic-field-linked/
Siapakah penulis Ji Woong-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', ia bermimpi untuk menyebarkan keindahan alam semesta. Saat ini, ia menjadi asisten profesor di Fakultas Studi Liberal Universitas Sejong dan melakukan berbagai kegiatan komunikasi sains, termasuk ceramah dan menulis. Ia telah menulis buku seperti 'Everyday a Piece of Space', 'Scientists of the Starry Universe', 'Cannot Go But Can Know', dan 'Strange Questions That Come to Mind When Looking at the Universe', serta menerjemahkan buku-buku seperti 'The Hitchhiker's Guide to the Real Universe', 'How I Killed Pluto', 'Quantum Life', dan 'Cosmigraphics'.