Penelitian Berbasis NASA Temukan Jejak Matahari Purba di Balik Perubahan Iklim Bumi

Sebuah penelitian yang mendapat dukungan dana dari NASA mengungkap bahwa peristiwa purba dalam sejarah Matahari berpotensi memengaruhi iklim Bumi dan menjadi pemicu perubahan iklim jangka panjang. Temuan ini menawarkan sudut pandang baru, karena selama ini para ilmuwan lebih banyak meneliti faktor internal Bumi seperti perubahan orbit, gas rumah kaca, dan lapisan es untuk menjelaskan siklus pemanasan serta pendinginan planet ini.

Penelitian yang tergabung dalam proyek SHIELD (Solar Wind with Hydrogen Ion charge Exchange and Large-Scale Dynamics), bagian dari pusat sains DRIVE milik NASA, menyoroti faktor eksternal berupa perubahan lingkungan Matahari yang berkaitan dengan fluktuasi suhu Bumi. Tim peneliti menelusuri lintasan heliosfer, yakni gelembung pelindung raksasa yang terbentuk dari angin dan partikel yang mengalir keluar dari Matahari ke segala arah.

Studi yang diterbitkan pada 21 Agustus di Annual Review of Astronomy and Astrophysics itu menemukan bahwa lingkungan yang dilalui heliosfer dapat memicu perubahan di Bumi. Peneliti utama SHIELD, Merav Opher, bersama timnya mengungkapkan bahwa Matahari setidaknya tiga kali bertemu dengan hamparan gas dan debu sangat dingin dalam beberapa juta tahun terakhir. Interaksi tersebut menekan heliosfer hingga menyusut, membuat Bumi berada di luar perlindungan dan terpapar lingkungan antarbintang.

Paparan itu diperkirakan terjadi sekitar 2-3 juta tahun lalu, 6-7 juta tahun lalu, dan 13-14 juta tahun lalu. Hasil simulasi menunjukkan kecocokan dengan bukti geologis, di mana unsur-unsur dari debu antarbintang turut ditemukan dalam sampel inti sedimen laut dalam, salju Antartika, serta sampel Bulan pada rentang waktu yang sama. Ketika atmosfer Bumi terpapar awan hidrogen galaksi yang dingin dan padat, kandungan uap air meningkat dan dinamika atmosfer atas bergeser sehingga mengubah kondisi di permukaan.

Penelitian mengenai heliosfer dan heliofisika ini dinilai dapat membantu menjelaskan perubahan iklim kuno di Bumi, termasuk misteri evolusi, kemungkinan zaman es, serta mengungkap sistem bintang lain yang layak huni. Temuan ini memperluas pemahaman bahwa iklim Bumi tidak hanya ditentukan oleh faktor dari dalam planet, tetapi juga oleh dinamika lingkungan Matahari dan ruang antarbintang di sekitarnya.

Sementara itu, penelitian lain dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA yang dipimpin Vladimir Airapetian dan diterbitkan di Astrophysical Journal Letters menyoroti paradoks bagaimana Bumi mampu bertahan dari Matahari purba yang redup. Tiga miliar tahun lalu, Matahari hanya memiliki 70 persen kecerahan dibandingkan saat ini, kondisi yang seharusnya membuat Bumi membeku sepenuhnya.

Paradoks tersebut dipecahkan melalui pengamatan bintang-bintang muda mirip Matahari yang secara teratur meletus dengan superflare besar-besaran dan melontarkan partikel berenergi tinggi ke segala arah. Airapetian berpendapat bahwa jika Matahari muda kita serupa dengan bintang lain, lontaran partikel berenergi tinggi itulah yang memicu reaksi kimia penghasil pemanasan di Bumi purba.

Para peneliti membuat simulasi atmosfer Bumi dengan mencampurkan nitrogen molekuler, amonia, karbon dioksida, dan karbon monoksida, lalu menembakkan proton ke dalam campuran tersebut untuk meniru serangan partikel superflare. Paparan proton ini memicu produksi nitrogen oksida, gas rumah kaca yang 300 kali lebih kuat daripada karbon dioksida, sehingga membantu Bumi mempertahankan panas. Meski radiasi ultraviolet intens Matahari dapat menguraikannya, sepuluh persen nitrogen oksida saja mampu menghangatkan wilayah khatulistiwa Bumi hingga 5 derajat Celcius di atas titik beku air. Kondisi dingin namun tidak beku itu disebut mempercepat sintesis prebiotik yang efisien membangun rantai asam amino kompleks pembentuk protein, sehingga memungkinkan munculnya kehidupan.