Samudra Selatan yang mengelilingi Antartika memainkan peran penting dalam iklim global. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa, pada akhir zaman es terakhir, air dasar Antartika mengembang secara signifikan, melepaskan karbon dioksida yang tersimpan dari kedalaman. Kredit: Vivek Mehra, OceanImageBank
Sekitar 12.000 tahun yang lalu, Zaman Es terakhir berakhir. Suhu global meningkat, Holosen awal dimulai, dan komunitas manusia secara bertahap beralih ke pemukiman yang lebih permanen. Sebuah studi baru yang diterbitkan di Nature Geoscience menyoroti bagaimana Samudra Selatan di sekitar Antartika turut mendorong transisi iklim besar ini.
Tim peneliti, yang dipimpin oleh Dr. Huang Huang dari Laboratorium Laoshan di Qingdao dan termasuk ahli geokimia Dr. Marcus Gutjahr dari GEOMAR, berupaya merekonstruksi sejauh mana Air Dasar Antartika (AABW) meluas melalui Samudra Selatan selama 32.000 tahun terakhir.
“Kami ingin memahami bagaimana pengaruh Air Dasar Antartika, massa air terdingin dan terpadat di lautan global, berubah selama deglasiasi terakhir, dan apa perannya dalam siklus karbon global,” kata Huang, yang menyelesaikan gelar doktornya di GEOMAR pada tahun 2019 dan sekarang bekerja sebagai ilmuwan di Qingdao, Tiongkok.
Inti sedimen dan sidik jari kimia di laut dalam
Untuk menjawab pertanyaan ini, para ilmuwan memeriksa sembilan inti sedimen yang dikumpulkan dari wilayah Atlantik dan Hindia di Samudra Selatan. Inti-inti tersebut berasal dari kedalaman air antara sekitar 2.200 dan 5.000 meter dan dari lokasi-lokasi yang tersebar luas di wilayah tersebut. Dengan menganalisis komposisi isotop logam neodimium yang terawetkan dalam sedimen, yang mencerminkan komposisi kimia air laut di sekitarnya, mereka dapat merekonstruksi bagaimana Air Dasar Antartika berubah seiring waktu dalam skala puluhan ribu tahun.
“Neodimium terlarut dan jejak isotopnya di air laut merupakan indikator yang sangat baik untuk mengetahui asal-usul massa air dalam,” jelas Dr. Marcus Gutjahr. “Dalam studi sebelumnya, kami menemukan bahwa jejak neodimium di Atlantik Selatan yang dalam baru mencapai komposisi modernnya sekitar 12.000 tahun yang lalu. Namun, sedimen dari Zaman Es terakhir menunjukkan nilai yang tidak ditemukan di Samudra Selatan saat ini. Awalnya, kami mengira metode ini cacat atau ada yang salah dengan inti sedimen. Namun pertanyaan sebenarnya adalah: Apa yang bisa menghasilkan sinyal seperti itu? Jejak isotop eksotis seperti itu hanya dapat terbentuk ketika air dalam hampir tidak bergerak untuk waktu yang lama. Dalam keadaan seperti itu, fluks bentik—masukan kimia dari dasar laut—mendominasi jejak isotop dalam sedimen laut.”
Perairan dalam yang stagnan, penyimpanan karbon, dan Zaman Es terakhir
Selama Zaman Es terakhir, air dalam yang dingin dan sangat padat yang saat ini terbentuk di sekitar Antartika tidak menyebar seluas sekarang. Sebaliknya, sebagian besar Samudra Selatan yang dalam dipenuhi dengan air kaya karbon yang berasal dari Samudra Pasifik, prekursor glasial untuk Air Dalam Sirkumpolar (CDW) saat ini. Dalam studi tersebut, CDW digambarkan kaya karbon karena bersirkulasi di laut dalam untuk waktu yang lama dengan kontak terbatas dengan permukaan. Isolasi ini memungkinkan sejumlah besar karbon terlarut tetap terkunci di laut dalam, membantu menjaga kadar CO2 atmosfer tetap relatif rendah.
Seiring Bumi menghangat dan lapisan es mencair antara sekitar 18.000 dan 10.000 tahun yang lalu, volume Air Dasar Antartika meningkat dalam dua fase jernih. Fase ekspansi ini terjadi bersamaan dengan peristiwa pemanasan yang telah diketahui di Antartika. Dengan meningkatnya pencampuran vertikal di Samudra Selatan, perairan dalam yang telah menyimpan karbon dalam jangka waktu lama semakin dekat ke permukaan, sehingga karbon tersebut dapat lepas ke atmosfer.
“Perluasan AABW terkait dengan beberapa proses,” jelas Gutjahr. “Pemanasan di sekitar Antartika mengurangi tutupan es laut, mengakibatkan lebih banyak air lelehan yang memasuki Samudra Selatan. Air Dasar Antartika yang terbentuk selama periode iklim transisi ini memiliki kepadatan yang lebih rendah karena berkurangnya salinitas. AABW glasial akhir ini dapat menyebar lebih jauh melalui Samudra Selatan, mengganggu kestabilan struktur massa air yang ada dan meningkatkan pertukaran antara perairan dalam dan permukaan.”
Sebelumnya, banyak ilmuwan berasumsi bahwa perubahan di Atlantik Utara, khususnya pembentukan Perairan Dalam Atlantik Utara (NADW), merupakan pendorong utama pergeseran sirkulasi air dalam di Atlantik Selatan. Hasil penelitian terbaru menunjukkan bahwa pengaruh utara ini lebih terbatas daripada yang diperkirakan sebelumnya. Sebaliknya, penggantian massa air dalam glasial yang kaya karbon oleh Perairan Dasar Antartika yang baru terbentuk tampaknya berperan penting dalam peningkatan CO2 atmosfer menjelang akhir Zaman Es terakhir.
Panas Samudra Selatan, hilangnya es Antartika, dan iklim saat ini
“Perbandingan dengan masa lalu selalu tidak sempurna,” kata Gutjahr, “tetapi pada akhirnya, semuanya bergantung pada seberapa banyak energi yang ada dalam sistem. Jika kita memahami bagaimana lautan merespons pemanasan di masa lalu, kita dapat lebih memahami apa yang terjadi saat ini seiring lapisan es Antartika terus mencair.”
Karena ukurannya yang luas dan sirkulasinya yang unik, Samudra Selatan memainkan peran penting dalam mengendalikan iklim global. Selama 50 tahun terakhir, perairan dengan kedalaman lebih dari 1.000 meter di sekitar Antartika telah menghangat secara signifikan lebih cepat daripada sebagian besar lautan dunia lainnya. Untuk mengetahui bagaimana pemanasan laut dalam yang cepat ini memengaruhi kemampuan lautan dalam menyerap dan melepaskan karbon dioksida, para ilmuwan harus melacak perubahan fisik dan biogeokimia dalam jangka waktu yang panjang dan memasukkannya ke dalam model iklim.
“Saya ingin memahami lautan modern dengan saksama agar dapat menafsirkan sinyal-sinyal dari masa lalu,” kata Gutjahr. “Jika kita dapat melacak bagaimana Air Dasar Antartika telah berubah selama beberapa ribu tahun terakhir, kita dapat menilai dengan lebih akurat seberapa cepat Lapisan Es Antartika akan terus kehilangan massanya di masa mendatang.”
Data paleoklimat yang diperoleh dari inti sedimen sangat diperlukan untuk ini, menawarkan wawasan tentang iklim masa lalu yang lebih hangat daripada sekarang dan membantu meningkatkan proyeksi perubahan iklim di masa mendatang.
About the Author
