Minggu, 10 Juni 2018

Bumi


Bumi adalah dasar untuk studi komparatif Anda tentang planet Terestrial, jadi Anda harus berpura-pura mengunjunginya seolah-olah Anda tidak tinggal di sini. Secara geologis aktif, dengan interior cair dan panas mengalir keluar yang menggerakkan vulkanisme, gempa bumi, dan pelat kerak yang bergerak. Hampir 75 persen permukaan Bumi ditutupi oleh air cair, tidak seperti planet lain di tata surya kita, dan atmosfer mengandung jumlah oksigen yang signifikan, juga tidak seperti planet lainnya.
Tahap pertama evolusi planet adalah diferensiasi, pemisahan materi menurut densitas. Seperti yang telah Anda pelajari, Bumi dibedakan: Ia memiliki inti logam padat, mantel berbatu kurang padat, dan kerak berdensitas rendah. Perbedaan itu dipahami telah terjadi karena pelelehan interior Bumi yang disebabkan oleh panas dari kombinasi peluruhan radioaktif ditambah energi yang dilepaskan oleh materi yang jatuh selama formasi planet. Begitu interior Bumi meleleh, material terpadat bisa tenggelam ke inti.

Tahap kedua, kawah, tidak bisa dimulai sampai permukaan padat terbentuk. Pemboman besar-besaran dari tata surya awal membuat kawah di Bumi seperti yang terjadi di bulan dan planet-planet lainnya.
Ketika puing-puing di tata surya muda dibersihkan, tingkat dampak cratering turun dengan cepat ke tingkat rendahnya saat ini.

Tahap ketiga, banjir, dimulai sebagai peluruhan radioaktif yang terus memanasi bagian dalam Bumi dan menyebabkan batu mencair di mantel atas, di mana tekanannya lebih rendah daripada di bagian dalam.

Sebagian dari batuan cair itu mengalir melalui retakan di kerak dan membanjiri cekungan dampak yang lebih dalam. Kemudian, ketika lingkungan mendingin, air jatuh sebagai hujan dan membanjiri cekungan untuk membentuk lautan pertama. Perhatikan bahwa di Bumi, banjir baskom pertama kali oleh lahar dan kemudian oleh air. Tahap keempat, evolusi permukaan yang lambat, telah berlanjut setidaknya selama 3,5 miliar tahun terakhir. Permukaan bumi terus berubah ketika bagian-bagian kerak meluncur ke atas dan melawan satu sama lain, mendorong gunung, dan menggeser benua. Selain itu, menggerakkan udara dan air mengikis permukaan dan menghilangkan fitur geologis.

Hampir semua jejak dari miliaran tahun pertama sejarah Bumi telah dihancurkan oleh kerak dan erosi aktif. Planet-planet terestrial melewati empat tahap ini, tetapi perbedaan massa, suhu, dan komposisi di antara planet-planet dapat menekankan beberapa tahapan di atas yang lain dan menghasilkan dunia yang secara mengejutkan berbeda.

Dari apa yang Anda ketahui tentang formasi Bumi, Anda akan menduga ia telah terdiferensiasi; tetapi dalam sains, aturan bukti. Apa yang diungkapkan bukti tentang interior Bumi?

Gelombang P dan S memberi Anda petunjuk tentang struktur interior Bumi. Tidak ada gelombang S langsung dari gempa bumi yang mencapai sisi Bumi di seberang sumbernya, yang menunjukkan bahwa inti Bumi adalah cair. Ukuran "bayangan" gelombang S memberi tahu Anda ukuran bagian cair inti.

Massa Bumi dibagi dengan volumenya memberi tahu Anda kepadatan rata-ratanya, sekitar 5,5 g / cm3. Tapi kepadatan kerak bumi yang berbatu hanya sekitar setengahnya, jadi sebagian besar bagian dalam Bumi harus terbuat dari material yang lebih padat dari kerak batuan. Para ilmuwan Bumi memiliki bukti yang jelas bahwa Bumi memang membedakan, meskipun sumur terdalam yang dibor bahkan tidak mencapai ke dasar kerak bumi. Setiap kali gempa bumi terjadi, gelombang seismik bergerak melalui interior dan mendaftar di seismograf di seluruh dunia. Analisis dari gelombang tersebut menunjukkan bahwa interior Bumi terbagi menjadi inti metalik, mantel berbatu padat, dan kerak tipis, kerapatan rendah.

Magnet Bumi memberi Anda bukti lebih lanjut tentang inti. Kehadiran medan magnet adalah petunjuk bahwa bagian dari inti Bumi harus berupa logam cair. Arus konveksi aduk cairan, dan itu juga berputar saat Bumi berputar. Karena gerakan ini, dan karena ini adalah konduktor listrik yang sangat baik, inti luar cair menghasilkan medan magnet melalui efek dinamo - versi berbeda dari proses yang menciptakan medan magnet matahari. Dari jejak medan magnet yang dipertahankan oleh bebatuan yang terbentuk sejak lama, ahli geologi menyimpulkan bahwa medan magnet Bumi berbalik sendiri setiap 700.000 tahun atau lebih. Pembalikan periodik, meskipun kurang dipahami, tampaknya menjadi karakteristik dari efek dinamo.

Mantel Bumi adalah lapisan tebal batuan padat yang terletak di antara inti cair dan kerak padat. Model berdasarkan data seismik menunjukkan material mantel yang solid tetapi mampu mengalir perlahan di bawah tekanan, seperti aspal yang digunakan di jalan-jalan aspal, yang menghancurkan jika dipukul oleh palu godam tetapi tikungan sedikit di bawah berat truk. Istilah geologi untuk material dengan sifat-sifat tersebut adalah plastik. Tepat di bawah kerak Bumi, di mana tekanannya kurang dari pada kedalaman yang dalam, mantelnya lebih plastik, yang berarti ia lebih mudah mengalir.

Kerak bumi yang berbatu terdiri dari batuan berkepadatan rendah, dan Anda dapat menganggapnya sebagai mengambang di mantel. Citra batu yang mengambang mungkin tampak aneh, tetapi ingat bahwa batu di bawah kerak, di mantel, sangat padat. Juga, tepat di bawah kerak, mantel batu cenderung paling plastik, sehingga bagian besar kerak berdensitas rendah memang mengapung di mantel seperti bantalan lily besar yang mengapung di kolam. Keraknya paling tebal di bawah benua, hingga 60 km tebalnya, dan paling tipis di bawah lautan, di mana tebalnya hanya sekitar 10 km.
Gerakan tektonik dan tindakan erosi air membuat kerak Bumi sangat aktif. Perhatikan tiga poin penting ditambah enam istilah baru:
  1. Gerakan lempeng kerak menghasilkan sebagian besar, tetapi tidak semua, dari aktivitas geologi di Bumi. Gempa bumi, vulkanisme, dan bangunan gunung biasanya terkait dengan gerakan di kerak dan lokasi batas lempeng.
  2. Benua di permukaan Bumi telah bergerak dan berubah secara signifikan selama periode ratusan juta tahun. Seratus juta tahun hanya 0,1 miliar tahun, 1/46 dari usia Bumi, sehingga bagian dari kerak Bumi bergerak cepat dilihat dari perspektif skala waktu geologis.
  3. Sebagian besar fitur geologis yang Anda ketahui - pegunungan, Grand Canyon, dan bahkan garis batas benua - adalah produk yang relatif baru dari permukaan aktif Bumi.
Permukaan Bumi terus diperbarui. Batuan Bumi tertua yang diketahui, kristal kecil yang disebut zirkon dari Australia barat, berusia 4,3 miliar tahun. Sebagian besar keraknya jauh lebih muda dari itu. Sebagian besar gunung dan lembah yang Anda lihat di sekitar Anda mungkin tidak lebih dari beberapa puluh juta tahun. 

Ketika Anda berpikir tentang atmosfer Bumi, Anda harus mempertimbangkan tiga pertanyaan: Bagaimana bentuknya? Bagaimana itu berevolusi? Bagaimana manusia mengubahnya? Menjawab pertanyaan-pertanyaan ini akan membantu Anda memahami planet lain selain planet kita sendiri.

Atmosfer planet kita yang pertama, atmosfer utamanya, pernah dianggap mengandung gas dari nebula matahari seperti hidrogen dan metana. Studi modern, bagaimanapun, menunjukkan bahwa planet-planet Terestrial terbentuk panas, sehingga gas seperti karbon dioksida, nitrogen, dan uap air dapat dikalahkan dari (dimasak dari) batuan dan logam ketika Bumi tumbuh. Selain itu, tahap akhir dari pembangunan planet mungkin telah melihat Bumi dan planet-planet lain bertambah planetesimal yang kaya bahan volatil seperti air, amonia (yang mengandung nitrogen), dan karbon dioksida. Dengan demikian atmosfer utama mungkin kaya karbon dioksida, nitrogen, dan uap air, baik dari outgassing maupun dari dampak planetesimal. Atmosfir yang Anda hirup saat ini adalah atmosfer sekunder yang dihasilkan kemudian dalam sejarah Bumi sebagian oleh pelarian lebih jauh dan oleh tanaman hijau yang menghasilkan oksigen.

Segera setelah Bumi terbentuk, mulai mendingin; setelah cukup dingin, lautan mulai terbentuk, dan karbon dioksida mulai larut di dalam air. Karbon dioksida sangat larut dalam air - yang menjelaskan pembuatan mudah berkarbonasi minuman. Ketika lautan mengeluarkan karbon dioksida dari atmosfer, karbon dioksida bereaksi dengan senyawa yang larut dalam air membentuk silikon dioksida, batu kapur, dan sedimen mineral lainnya. Dengan demikian, lautan memindahkan karbon dioksida dari atmosfer ke lantai laut dan menjadikan udara lebih kaya di gas-gas lain yang ditinggalkan, terutama nitrogen.

Penghapusan karbon dioksida sangat penting untuk Bumi karena atmosfer yang kaya karbon dioksida dapat menjebak panas dengan proses yang disebut efek rumah kaca. Ketika sinar matahari terlihat-panjang gelombang bersinar melalui atap kaca rumah kaca, memanaskan bangku dan tanaman di dalamnya. Interior yang hangat memancarkan panas dalam bentuk radiasi inframerah, yang tidak bisa keluar melalui kaca. Panas terperangkap di rumah kaca, dan suhu naik sampai kaca itu sendiri tumbuh cukup hangat untuk memancarkan panas secepat sinar matahari masuk. (Tentu saja, rumah kaca juga mempertahankan panasnya karena dinding mencegah udara hangat dari pencampuran dengan udara dingin di luar.) Ini juga disebut "efek mobil yang diparkir" untuk alasan yang jelas. Seperti atap kaca rumah kaca, atmosfer planet dapat memungkinkan sinar matahari masuk dan menghangatkan permukaan. Karbon dioksida dan gas-gas rumah kaca lainnya seperti uap air dan metana buram menjadi radiasi inframerah, sehingga atmosfer yang mengandung cukup gas rumah kaca dapat memerangkap panas dan meningkatkan suhu permukaan planet.

Ini adalah Kesalahpahaman Umum bahwa efek rumah kaca sepenuhnya buruk. Tanpa efek rumah kaca, Bumi akan paling tidak 30 K (54 ° F) lebih dingin, dengan suhu rata-rata planet jauh di bawah titik beku. Masalahnya adalah peradaban manusia dengan cepat menambahkan gas rumah kaca ke gas yang sudah ada di atmosfer. Selama 4 miliar tahun, lautan dan tumbuhan di Bumi telah menyerap karbon dioksida dan menguburnya dalam bentuk karbonat seperti batu kapur dan deposit batu bara, minyak, dan gas alam yang kaya karbon. Pada abad terakhir ini, peradaban manusia telah mulai menggali bahan bakar itu, membakar mereka untuk energi, dan melepaskan karbon kembali ke atmosfer sebagai karbon dioksida. Proses ini terus meningkatkan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer kita dan pemanasan iklim Bumi dalam apa yang disebut pemanasan global.

Pemanasan global adalah masalah penting karena akan mengubah pola iklim, memanaskan beberapa area dan mendinginkan yang lain, secara langsung mempengaruhi pertanian. Selain itu, pemanasan global mencairkan es di kutub, menyebabkan permukaan laut naik. Kenaikan hanya beberapa meter akan membanjiri wilayah-wilayah utama di mana banyak orang tinggal. Ketika Anda mengunjungi Venus, Anda akan melihat planet yang didominasi oleh efek rumah kaca yang merusak lingkungan asli planet ini.

Ketika Bumi masih muda, atmosfernya tidak memiliki oksigen bebas, yaitu oksigen tidak dikombinasikan dengan unsur-unsur lain. Oksigen sangat reaktif dan cepat membentuk oksida di dalam tanah. Kehidupan tanaman adalah apa yang membuat persediaan oksigen tetap di atmosfer Bumi: Photosyn-tesis membuat energi untuk tanaman dengan menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen. Mulai sekitar 2 hingga 2,5 miliar tahun yang lalu, tumbuhan fotosintesis di lautan telah berkembang biak ke titik di mana mereka membuat oksigen pada tingkat yang lebih cepat daripada reaksi kimia yang bisa menghilangkannya dari atmosfer. Setelah waktu itu, oksigen atmosfer meningkat dengan cepat. Ini adalah Kesalahpahaman Umum bahwa ada kehidupan di Bumi karena oksigen.

Kebenarannya justru sebaliknya: Ada oksigen di atmosfer Bumi karena hidup. Sebagian besar bentuk kehidupan di Bumi tidak membutuhkan oksigen (kecuali minoritas makhluk yang adalah binatang), dan beberapa bahkan diracuni olehnya. Karena ada oksigen (O2) di atmosfer sekarang, ada juga lapisan ozon (O3) di ketinggian 15 hingga 30 km. Banyak orang memiliki Kesalahpahaman Umum bahwa ozon buruk karena mereka mendengarnya disebutkan sebagai bagian dari polusi. Menghirup ozon sebenarnya buruk untuk Anda, tetapi Anda perlu lapisan ozon di atmosfer atas untuk melindungi Anda dari foton UV matahari yang berbahaya.

Senyawa tertentu yang disebut fluororoflorokarbon (CFC), digunakan dalam pendinginan dan beberapa aplikasi industri, dapat merusak ozon ketika mereka bocor ke atmosfer. Sejak akhir 1970-an, konsentrasi ozon di atmosfer atas telah jatuh (disebut sebagai "lubang ozon"), dan intensitas radiasi UV yang berbahaya di permukaan Bumi, terutama di lintang tinggi, telah meningkat.

Ada Kesalahpahaman Umum lainnya bahwa pemanasan global dan penipisan ozon adalah dua nama untuk hal yang sama. Perhatikan dengan teliti bahwa lubang ozon adalah masalah lingkungan Bumi kedua yang pada dasarnya terpisah dari pemanasan global. Sementara penipisan ozon menimbulkan masalah langsung bagi kesehatan masyarakat di Bumi, itu juga menarik secara astronomi. Ketika Anda mengunjungi Mars, Anda akan melihat efek dari atmosfer tanpa ozon.

Referensi:

1 komentar: