Belerang Menjawab Teka-Teki Bumi

"Hipotesis Gaia" mengklaim bumi memiliki sistem organik yang dapat mempertahankan diri.

Karlina Octaviany, Amal Nur Ngazis

Hipotesis Gaia pertama kali disampaikan oleh James Lovelock dan Lynn Margulis pada 1970. Hipotesis ini menyatakan bahwa fisik bumi dan proses biologi sangat berhubungan untuk membentuk suatu sistem yang hidup dan memiliki aturan sendiri. Hipotesis ini menganggap bumi sebagai suatu organisme tunggal.

Sebuah penemuan baru dari Universitas Maryland, Amerika Serikat dapat memberikan kunci untuk menjawab misteri bumi sebagai organisme hidup raksasa sesuai prediksi hipotesis Gaia.

Kuncinya, belerang yang dapat memungkinkan para ilmuwan untuk membuka interaksi tersembunyi antara organisme laut, atmosfer, maupun daratan. Interaksi tersebut mungkin menyediakan bukti yang mendukung teori terkenal ini.

Salah satu prediksi awal hipotesis ini bahwa harus ada suatu senyawa belerang yang dibuat oleh organisme di lautan yang cukup stabil terhadap oksidasi dalam air. Kondisi ini memungkinkan komponen belerang berpindah ke udara.

Entah senyawa belerang itu sendiri, atau produk oksidasi atmosfer, harus dapat  mengembalikan belerang dari laut ke permukaan tanah. Kandidat yang paling mungkin untuk peran ini yakni dimethylsulfide (DMS), yakni cairan yang mudah terbakar dan tidak mudah larut dalam air. Cairan ini mendidih pada suhu 37 derajat celcius.

Publikasi temuan terbaru ini diterbitkan di Universitas Maryland, AS oleh penulis utama, Harry Oduro, bersama dengan ahli geokimia UMD, James Farquhar, dan ahli bilogi kelautan, Kathryn Van Alstyne dari Universitas Western Washington, AS.

Mereka menggunakan alat untuk melacak dan mengukur pergerakan belerang melalui organisme laut, atmosfer, dan daratan. Beberapa cara berguna untuk membuktikan atau menyangkal teori kontroversial Gaia. Studi mereka muncul di jurnal Edisi Online Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Menurut Oduro dan rekan-rekannya, karya ini menyajikan pengukuran langsung pertama dari komposisi isotop dimethylsulfide dan pendahulu dimethylsulfoniopropionate. Pengukuran ini mengungkapkan perbedaan rasio isotop dari kedua senyawa belerang yang diproduksi oleh ganggang laut dan fitoplankton. Isotop merupakan unsur yang atomnya mempunyai jumlah proton yang sama, tetapi berbeda jumlah neutron dalam intinya.

Pengukuran ini terkait dengan metabolisme senyawa oleh organisme laut dan membawa implikasi untuk pelacakan emisi dimethylsulfide dari laut ke atmosfer.

Belerang Sebagai Kunci

Belerang, elemen yang paling berlimpah kesepuluh dalam alam semesta, adalah bagian dari banyak senyawa anorganik dan organik. Siklus belerang melalui tanah, atmosfer dan kehidupan, memainkan peran penting dalam iklim dan dalam kesehatan organisme dan ekosistem.

"Emisi Dimethylsulfide memainkan peran dalam pengaturan iklim melalui transformasi untuk aerosol yang dianggap mempengaruhi keseimbangan radiasi bumi," kata Oduro, yang melakukan penelitian sambil menyelesaikan gelar Ph.D. di bidang geologi & sistem bumi ilmu di Maryland dan sekarang menerima beasiswa postdoctoral di Institut Teknologi Massachusetts. 

Aerosol merupakan partikel padat dalam udara maupun tetesan air.

"Kami menunjukkan bahwa perbedaan dalam komposisi isotop dimethylsulfide mungkin berbeda dalam cara yang akan membantu kita untuk memperbaiki perkiraan emisi dalam atmosfer dan siklus di lautan," kata Oduro .

Seperti banyak unsur kimia lainnya, belerang terdiri dari isotop yang berbeda. Semua isotop dari elemen ditandai dengan memiliki jumlah elektron dan proton yang sama, tetapi jumlah neutron yang berbeda.

Isotop dari elemen ditandai dengan sifat kimia yang identik, tetapi berbeda sifat massal dan nuklir. Akibatnya, para ilmuwan dapat menggunakan kombinasi unik dari unsur isotop radioaktif agar melampaui tanda isotop dengan senyawa yang unsurnya dapat ditelusuri.

"Apa yang Harry lakukan dalam penelitian ini menemukan cara untuk mengisolasi dan mengukur komposisi isotop belerang dari dua senyawa belerang," kata Farquhar, seorang profesor di Universitas Maryland departemen geologi.

"Saya pikir ini sangat penting untuk menggunakan isotop dalam melacak siklus senyawa ini di permukaan lautan seperti perubahan terus menerus dimethylsulfide ke atmosfer. Kemampuan untuk melakukan hal ini dapat membantu kami menjawab pertanyaan iklim yang penting. Akhirnya, akan lebih baik dalam memprediksi perubahan iklim. Bahkan, dapat membantu kami untuk melacak koneksi-koneksi yang lebih baik antara emisi dimethylsulfide dan aerosol sulfat yang akhirnya menguji penghubung dalam hipotesis Gaia, " kata Farquhar.