Sains

KESEIMBANGAN DI ATMOSFER

Oleh : Ifa Ratnasari

           Atmosfer bumi terdiri atas empat gas utama, yaitu nitrogen (78%), oksigen (21%), argon (kurang dari 1%), dan karbon dioksida (0,03%). Gas yang ada di atmosfer dapat dibagi ke dalam dua kelompok: "gas yang reaktif" dan "gas yang tidak reaktif". Analisis terhadap gas-gas reaktif mengungkap bahwa reaksi yang melibatkan gas reaktif sangat penting bagi kehidupan, sedangkan gas-gas yang tidak reaktif akan menghasilkan senyawa yang merusak jika bereaksi. Misalnya, argon dan nitrogen adalah gas tidak aktif, yang hanya dapat bereaksi secara terbatas. Bila kedua gas tersebut mudah bereaksi seperti oksigen, lautan akan berubah menjadi asam nitrat. Sebaliknya, oksigen bereaksi dengan atom-atom lain, senyawa organik, dan bahkan batuan. Reaksi tersebut menghasilkan molekul-molekul dasar kehidupan seperti air dan karbon dioksida.

Selain tingkat reaktif gas, konsentrasi gas-gas tersebut saat ini sangat penting bagi kehidupan. Misalnya, oksigen. Oksigen adalah gas reaktif yang paling berlimpah di atmosfer. Konsentrasi oksigen yang tinggi di atmosfer bumi adalah salah satu keistimewaan yang membedakan bumi dengan planet lain di tata surya. Planet-planet tersebut tidak memiliki oksigen sedikit pun.

Andaikan konsentrasi oksigen di atmosfer lebih tinggi, oksidasi akan terjadi lebih cepat dan mengakibatkan batuan dan logam terkikis lebih cepat. Oleh karena itu, bumi akan terkikis dan hancur, dan kehidupan di bumi akan menghadapi ancaman besar. Andaikan konsentrasi oksigen lebih kecil, pernapasan akan menjadi sulit, dan lebih sedikit ozon yang dihasilkan. Perubahan jumlah ozon akan berakibat fatal bagi kehidupan. Berkurangnya ozon akan menyebabkan sinar ultraviolet mencapai bumi dengan intensitas yang lebih tinggi, sehingga kehidupan di muka bumi akan lenyap. Banyaknya ozon akan mencegah panas matahari mencapai bumi dan berakibat fatal bagi kehidupan.

Karbon dioksida juga berada dalam keseimbangan yang sama. Tumbuh-tumbuhan menyerap radiasi sinar matahari melalui gas ini. Bila bercampur dengan air, gas ini membentuk bikarbonat yang dapat melarutkan batuan dan meninggalkannya di lautan. Reaksi tersebut menguraikan karbon dioksida dan melepaskan oksigen kembali ke atmosfer. Oksigen, yang sangat penting bagi makhluk hidup, dilepaskan ke atmosfer secara terus-menerus. Karbon dioksida juga ikut menjaga "efek rumah kaca", untuk menjaga suhu bumi tetap konstan.

Andaikan jumlah karbon dioksida berkurang, jumlah tumbuhan hidup di darat dan laut akan berkurang, sehingga makanan bagi hewan berkurang. Selain itu, jumlah bikarbonat di laut akan berkurang dan membuat laut menjadi lebih asam. Andaikan jumlah karbon dioksida di atmosfer meningkat, erosi kimia tanah akan semakin cepat dan membentuk residu alkali yang berbahaya di laut. Selain itu, "efek rumah kaca" akan meningkat, menyebabkan naiknya suhu permukaan bumi dan melenyapkan kehidupan yang ada di bumi.

Seperti telah kita lihat, keberadaan atmosfer sangat penting bagi kelangsungan hidup di bumi. Beberapa kondisi astrofisika harus saling melengkapi agar atmosfer tetap terpelihara.

"Dan banyak sekali tanda-tanda (kekuasaan Allah) di langit dan di bumi yang mereka melaluinya, sedang mereka berpaling daripadanya." (Surat Yusuf: 105) 

A) Permukaan bumi harus tetap berada pada suhu sedang, dalam kisaran tertentu. Untuk itu:

1. Bumi harus berada pada jarak tertentu dari matahari. Jarak ini menentukan banyaknya energi panas matahari yang mencapai bumi. Perubahan sedikit saja orbit bumi mengitari matahari-baik lebih dekat maupun lebih jauh-akan mengakibatkan perubahan besar dalam banyaknya energi panas matahari yang mencapai bumi. Perhitungan menunjukkan bahwa berkurangnya panas yang mencapai bumi sebesar 13% akan menyebabkan bumi diselimuti lapisan es setebal 1.000 meter. Sebaliknya, sedikit saja panas bumi yang mencapai bumi meningkat akan menyebabkan seluruh makhluk hidup hangus terpanggang.

2. Suhu permukaan bumi harus homogen. Untuk ini, bumi harus melakukan rotasi pada sumbunya dengan kecepatan tertentu (1.670 km/jam di khatulistiwa). Bila kecepatan rotasi bumi melebihi batas tertentu, atmosfer akan menjadi sangat hangat. Meningkatnya suhu atmosfer ini mengakibatkan bertambah cepatnya molekul gas lepas dari bumi, sehingga atmosfer bumi akan lenyap ke angkasa.

Andaikan kecepatan rotasi bumi lebih lambat, kecepatan molekul gas lepas dari bumi akan menurun. Molekul gas tersebut akan menghilang karena terserap oleh bumi akibat efek gravitasi.

3. Sudut kemiringan bumi sebesar 23 27' dari sumbunya mencegah adanya panas berlebih antara kutub dan khatulistiwa. Panas berlebih ini dapat menghambat pembentukan atmosfer. Bila tidak ada sudut miring, perbedaan suhu antara kutub dan khatulistiwa akan meningkat hebat, dan tidak mungkin tercipta atmosfer yang dapat menyokong kehidupan.

"Hai manusia, sembahlah Tuhanmu Yang telah menciptakanmu dan orang-orang yang sebelummu, agar kamu bertakwa. Dialah Yang menjadikan bumi sebagai hamparan bagimu dan langit sebagai atap." (Surat al-Baqarah: 21-22)

B) Sebuah lapisan diperlukan untuk mencegah lepasnya panas yang telah dihasilkan:

Untuk menjaga agar suhu permukaan bumi berada pada tingkat yang konstan, hilangnya panas harus dicegah, terutama pada malam hari. Untuk itu, dibutuhkan senyawa yang dapat mencegah hilangnya panas dari atmosfer. Kebutuhan ini terpenuhi dengan adanya karbon dioksida di atmosfer. Karbon dioksida menutupi bumi seperti selimut dan mencegah hilangnya panas ke angkasa.

C) Di bumi terdapat struktur-struktur tertentu yang menjaga keseimbangan panas antara kutub dan khatulistiwa:

Perbedaan suhu antara daerah kutub dan khatulistiwa adalah sebesar 120 C. Andaikan perbedaan panas ini terjadi pada permukaan yang rata, akan terjadi pergerakan atmosfer yang hebat. Badai hebat dengan kecepatan 1.000 km/jam akan menjungkirbalikkan dunia, menghancurkan keseimbangan atmosfer dan atmosfer akan buyar.

Bumi memiliki permukaan yang tidak rata, dan permukaan ini menghalangi timbulnya arus udara kuat yang bisa terjadi akibat perbedaan panas. Ketidakrataan ini dimulai dengan Pegunungan Himalaya antara Cina dan anak benua India, dilanjutkan dengan Pegunungan Taurus di Anatolia, dan mencapai Pegunungan Alps di Eropa melalui rangkaian gunung menghubungkan Laut Atlantik di barat dan Laut Pasifik di timur. Di lautan, kelebihan panas yang terbentuk di khatulistiwa akan diteruskan ke utara dan selatan dengan memanfaatkan badan air ini, sehingga perbedaan panas ini seimbang.

Seperti terlihat, keberadaan udara, salah satu unsur dasar kehidupan, menjadi mungkin dengan adanya ribuan keseimbangan fisik dan ekologis. Lebih dari itu, adanya kondisi ini tidak cukup bagi kelangsungan hidup di bumi. Andaikan bumi berada dalam kondisi seperti saat ini, dengan struktur geofisik dan pergerakannya di angkasa, tetapi menempati posisi yang berbeda di galaksi, keseimbangan tetap akan terganggu.

Misalnya, bintang yang lebih kecil daripada matahari akan menyebabkan bumi menjadi sangat dingin, dan bintang yang lebih besar akan menghanguskan bumi.

Pengamatan planet-planet mati di angkasa sudah cukup untuk memahami bahwa bumi bukanlah hasil dari peristiwa kebetulan yang acak. Kondisi esensial bagi kehidupan terlalu kompleks untuk terbentuk secara acak dengan sendirinya, dan, tentunya dalam tata surya kita, bumi khusus diciptakan untuk berlangsungnya kehidupan