Keajaiban Rotasi Bumi: Bagaimana Perubahan Hari yang Semakin Panjang Membantu Munculnya Kehidupan di Bumi

Bumi, yang terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun lalu, mengalami perubahan bertahap dalam rotasinya, yang mempengaruhi durasi hari secara perlahan. Meskipun perubahan ini tidak dapat dirasakan langsung oleh manusia, dampaknya pada kehidupan di Bumi sangat besar. Salah satu temuan menarik yang diungkapkan dalam penelitian adalah bagaimana rotasi yang semakin lambat berperan penting dalam menciptakan atmosfer Bumi yang kaya akan oksigen—kondisi yang sangat mendukung perkembangan kehidupan.

Fenomena perubahan rotasi Bumi ini terjadi dalam jangka waktu yang sangat panjang. Namun, efek dari pelambatan rotasi Bumi ini terungkap sebagai faktor kunci dalam proses terbentuknya atmosfer yang bisa mendukung kehidupan. Penelitian yang dilakukan oleh Gregory Dick dan tim dari University of Michigan ini, yang diterbitkan pada 2021, menunjukkan bahwa perubahan lama hari di Bumi memainkan peran signifikan dalam oksigenisasi atmosfer.

Menurut hasil penelitian tersebut, rotasi Bumi yang semakin lambat berkaitan erat dengan munculnya kehidupan di Bumi. Pada sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu, alga biru-hijau atau cyanobacteria mulai muncul dalam jumlah besar. Mikroorganisme ini memanfaatkan energi matahari untuk fotosintesis, menghasilkan oksigen sebagai produk sampingannya. Dengan semakin panjangnya durasi hari, cyanobacteria memiliki waktu lebih banyak untuk melakukan fotosintesis, sehingga meningkatkan produksi oksigen yang mengisi atmosfer Bumi.

Penurunan kecepatan rotasi Bumi disebabkan oleh gaya gravitasi Bulan, yang terus menarik Bumi sedikit demi sedikit, mengurangi kecepatan rotasinya. Dampaknya, durasi hari Bumi terus bertambah secara perlahan. Sebuah penelitian menunjukkan bahwa sekitar 1,4 miliar tahun yang lalu, durasi satu hari di Bumi hanya sekitar 18 jam. Sekitar 70 juta tahun lalu, durasi satu hari meningkat menjadi 23,5 jam. Ini menunjukkan bahwa setiap 100 tahun, durasi hari Bumi bertambah sekitar 1,8 milidetik.

Meskipun perubahan kecepatan rotasi Bumi terkesan sangat lambat, dampaknya terhadap kehidupan sangat besar. Salah satu fenomena yang terjadi akibat perubahan durasi hari adalah Peristiwa Oksidasi Besar, sebuah kejadian mendalam yang terjadi sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu, di mana cyanobacteria menghasilkan oksigen dalam jumlah besar yang akhirnya memenuhi atmosfer. Tanpa peristiwa ini, kehidupan di Bumi seperti yang kita kenal saat ini tidak mungkin ada.

Namun, meskipun peristiwa oksidasi ini memberikan manfaat besar bagi kehidupan, peneliti belum sepenuhnya memahami alasan mengapa cyanobacteria mulai berkembang pesat pada waktu tersebut. Penjelasan tentang keterkaitan antara rotasi Bumi dan kemunculan oksigen ini menjadi semakin jelas melalui penelitian yang mengamati tikar mikroba di Danau Huron, Amerika Serikat.

Tikar mikroba adalah lapisan mikroorganisme yang tumbuh secara berlapis-lapis di dasar air, yang terdiri dari berbagai jenis mikroba, termasuk cyanobacteria dan mikroba penghasil sulfur. Dalam penelitian ini, cyanobacteria berkompetisi dengan mikroba penghasil sulfur untuk mendapatkan sumber daya yang ada. Ketika malam tiba, mikroba penghasil sulfur muncul ke permukaan dan menghasilkan sulfur, sementara cyanobacteria, yang berfotosintesis di siang hari, baru bisa mulai bekerja ketika matahari terbit.

Judith Klatt, peneliti dari Max Planck Institute for Marine Microbiology di Jerman, menjelaskan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk cyanobacteria mulai berfotosintesis sangat terbatas, sehingga mereka harus memanfaatkan setiap jam siang yang ada untuk menghasilkan oksigen. Penelitian ini menunjukkan bahwa rotasi Bumi yang semakin lambat memberikan lebih banyak waktu bagi cyanobacteria untuk melakukan fotosintesis, yang pada akhirnya berkontribusi besar terhadap pembentukan atmosfer yang kaya oksigen.

Dalam eksperimen yang dilakukan oleh tim dari University of Michigan, mereka mencoba menguji hipotesis ini dengan menggunakan simulasi di lapangan dan laboratorium. Mereka membandingkan pola fotosintesis cyanobacteria dengan model rotasi Bumi yang lebih cepat, dan mereka menemukan bahwa rotasi yang lebih lambat memungkinkan proses fotosintesis berlangsung lebih lama, yang berujung pada peningkatan kadar oksigen di atmosfer.

Ketika hasil eksperimen dimasukkan ke dalam model sejarah Bumi, peneliti menemukan keterkaitan yang jelas antara lamanya hari di Bumi dengan volume oksigen di atmosfer. Temuan ini menunjukkan bahwa pelambatan rotasi Bumi bukan hanya berperan dalam Peristiwa Oksidasi Besar, tetapi juga pada Peristiwa Oksigenisasi Neoproterozoic yang terjadi antara 550 hingga 800 juta tahun yang lalu.

Hasil temuan ini sangat menarik karena menunjukkan bagaimana perubahan yang terjadi di tingkat molekuler dan planet dapat saling memengaruhi. "Kami menemukan bahwa perubahan yang terjadi pada tingkat mikroba dan planet ini memiliki keterkaitan yang erat," kata Arjun Chennu dari Leibniz Centre for Tropical Marine Research di Jerman. "Seiring dengan perubahan rotasi Bumi, kehidupan di Bumi berkembang, beradaptasi, dan menciptakan atmosfer yang kaya oksigen—suatu kondisi yang memungkinkan kehidupan berkembang lebih lanjut."

Penemuan ini juga memberikan wawasan tentang bagaimana proses-proses alam yang sangat besar dan lambat, seperti rotasi Bumi, bisa mempengaruhi ekosistem kita dalam jangka panjang. Kecepatan rotasi Bumi yang semakin melambat bukan hanya mempengaruhi lama hari, tetapi juga membantu menciptakan kondisi yang mendukung kehidupan di planet ini.