Di atas 10 mil di langit terletak lapisan ozon — suatu bentuk gas oranye dengan molekul tiga atom, bukan dua. Lapisan ozon ini adalah perisai penting yang melindungi semua kehidupan dari rentetan radiasi ultraviolet matahari. Jadi apa yang terjadi jika sesuatu di lapisan ozon menjadi sangat tidak beres?
Hasilnya bisa menjadi bencana besar. Dan kami memiliki bukti prasejarah yang mungkin mendukung itu.
Itu berasal dari masa kepunahan massal terburuk dalam sejarah Bumi — 252 juta tahun yang lalu, pada akhir periode Permian ketika riam letusan gunung berapi yang apokaliptik mungkin telah mengubah dunia menjadi racun. Dan itu datang dalam bentuk butiran serbuk sari yang membatu dengan tanda-tanda paparan jenis ultraviolet berenergi tinggi yang dikenal sebagai radiasi ultraviolet B (UV-B). Dalam makalah yang diterbitkan hari ini di jurnal Kemajuan Sains, sekelompok ahli geologi dan botani internasional menggunakan spesimen yang cacat untuk menyatukan kemungkinan peristiwa mematikan.
“Menurut saya radiasi UV-B yang meningkat mungkin berperan dalam kepunahan beberapa kehidupan terestrial,” kata Feng Liu, ahli geologi di Institut Geologi dan Paleontologi Nanjing di China dan salah satu penulis makalah. Para ilmuwan telah lama menduga bahwa penurunan tingkat ozon dan lonjakan sinar ultraviolet mungkin berperan dalam bencana ini, dan sekarang mereka memiliki data untuk menunjukkannya.
[Related: Geologists are searching for when the Earth took its first breath]
Salah satu tersangka utama kehancuran akhir Permian adalah Siberian Traps. Batuan beku ini melapisi Siberia tengah (yang, pada saat itu, merupakan salah satu bongkahan paling utara dari superbenua Pangaea) dan dimuntahkan dari kompleks gunung berapi yang sangat besar. Para ahli berpikir bahwa selama lebih dari satu juta tahun, Perangkap Siberia memuntahkan gas rumah kaca seperti karbon dioksida ke atmosfer bumi.
Setelah aktivitas vulkanik yang konstan, lautan purba yang padat akan menjadi asam dan terdeoksigenasi, berubah menjadi racun dan menghukum lebih dari 80 persen spesies laut penghuninya hingga punah. Kehidupan tentu saja akan pulih, tetapi dibutuhkan jutaan tahun lagi untuk kembali ke kelimpahan pra-kepunahannya.
Itu menjelaskan sebagian besar pembantaian prasejarah di air, tapi bagaimana dengan di darat? Jenis organisme terestrial apa yang mati, dan mengapa? Catatan fosil di sana jauh lebih tidak jelas.
[Related on PopSci+: An ancient era of global warming could hint at our scorching future]
Para peneliti sebelumnya telah menggali petunjuk tentang kehancuran yang sangat besar. Misalnya, beberapa bagian dari dunia kuno itu dulunya ditutupi dengan hutan pakis besar. Kedua bioma ini menghilang dari catatan fosil sekitar akhir Permian, menunjukkan bahwa penghuni bumi menderita di seluruh dunia.
Namun, ahli lain berpendapat bahwa catatan fosil bisa menyesatkan, dan kepunahan lebih bersifat regional. “Ini adalah kasus mengumpulkan banyak potongan informasi dari tempat yang berbeda, dan mencoba membangunnya bersama menjadi gambar yang koheren—meski tidak lengkap—,” kata Phillip Jardine, ahli paleobotani di Universitas Münsterin di Jerman dan penulis makalah baru . Sejauh ini, gambar itu tidak memberi tahu kita apa tepatnya yang menyebabkan kematian di darat.
Tetapi para ilmuwan ini mungkin telah menemukan bagian yang hilang. Pada tahun 2014, Liu mengumpulkan sampel dari bebatuan di bawah tempat yang sekarang menjadi Tibet selatan. Ketika dia dan rekan-rekannya mempelajari batu itu dengan cermat, mereka menemukan butiran kuno dari serbuk sari yang tidak beraturan dan cacat.
Untuk memahami penyebab kerusakan, tim menganalisis serbuk sari dan mencari senyawa tertentu yang mengandung karbon, oksigen, dan nitrogen. Tumbuhan akan menciptakan bahan kimia ini untuk melindungi diri dari radiasi UV-B, yang terdiri dari panjang gelombang yang lebih pendek daripada cahaya tampak dan oleh karena itu, energinya lebih tinggi. Akibatnya, sinar UV-B dapat menyebabkan lebih banyak kerusakan pada sel hidup daripada UV-A.
Ilmuwan seperti Jardine telah menggunakan teknik yang sama untuk mempelajari tingkat UV-B yang mencapai permukaan bumi beberapa ratus ribu tahun yang lalu. Tapi ini pertama kalinya ada yang mencoba mencari senyawa ini dari 252 juta tahun lalu. Dan kelompok Jardine dan Liu menemukan mereka.
“Saya pikir kuncinya adalah kami memiliki bukti pasti bahwa tanaman terpengaruh oleh ini,” kata Jardine. “Peningkatan senyawa penyerap UV-B yang kami amati menunjukkan bahwa tumbuhan secara biokimia merespons situasi ini.”
Firasatnya adalah bahwa pada akhir periode Permian, aktivitas vulkanik melepaskan gas yang dikenal sebagai halokarbon, yang mengandung atom halogen seperti klorin dan bromin. Bahan kimia tersebut mungkin telah menggerogoti lapisan ozon, memungkinkan lebih banyak sinar UV-B masuk ke tanah. Hal itu, pada gilirannya, akan menghambat pertumbuhan dan reproduksi tanaman, kemungkinan menyebabkan lebih sedikit flora yang menarik karbon dioksida beracun dari udara.
“Sementara itu akan menjadi pencegahan bagi saya untuk menyarankan penipisan ozon atau peningkatan radiasi UV adalah satu-satunya penyebab kepunahan massal ini, tampaknya masuk akal bahwa peningkatan radiasi UV pada saat ekosistem global sudah berada di bawah tekanan yang cukup besar kemungkinan akan terjadi. memperburuk dampak negatif pada kehidupan di Bumi, ”kata Wesley Fraser, seorang ahli geologi di Universitas Oxford Brookes di Inggris dan salah satu penulis studi lainnya.
[Related: Tonga survived the largest volcanic plume in the planet’s history this year]
Jika UV-B benar-benar membuat planet ini lebih tidak layak huni pada periode itu, kehancuran mungkin terjadi secara global. Tentu saja, para ilmuwan perlu menemukan bukti kuat akan hal itu. “Data ini hanya berasal dari satu lokasi, jadi kami perlu menemukan lebih banyak dari interval waktu yang sama untuk memvalidasi temuan ini,” kata Jardine.
Meskipun kepunahan massal pada akhir Permian dianggap paling mematikan, masih ada lagi. Para ilmuwan telah mengidentifikasi peristiwa kematian serupa pada akhir periode Devonian (sekitar 360 juta tahun lalu) dan Trias (sekitar 201 juta tahun lalu). Dan menurut Fraser, para ilmuwan telah menemukan jejak keracunan ultraviolet dalam kepunahan itu juga.
“Mungkin ada benang merah yang melibatkan radiasi UV yang mencakup peristiwa kepunahan massal yang berbeda,” kata Fraser. Bahkan jika radiasi ultraviolet bukanlah pembunuh utama, itu mungkin kaki tangan yang membantu sebagian besar kehidupan terestrial di dunia.
Dan sementara Permian adalah sejarah kuno, kita masih bergulat dengan masalah radiasi UV-B saat ini. Belum lama ini dunia dikejutkan oleh lubang ozon di atas Antartika, yang disebabkan oleh senyawa yang dikenal sebagai klorofluorokarbon (CFC) yang terlepas ke atmosfer dari lemari es dan AC yang pernah menggunakannya. Banyak yang khawatir bahwa lubang ozon akan meluas dan membuat sebagian besar dunia terpapar radiasi UV yang membakar.
[Related on PopSci+: Rocket fuel might be polluting the Earth’s upper atmosphere]
Setelah pemerintah bersatu pada tahun 1987 untuk menyusun Protokol Montreal dan melarang CFC, lubang ozon mulai sembuh. Tapi kerusakan telah terjadi, dan terus mempengaruhi tanaman hari ini.
Dengan pemikiran tersebut, mempelajari tentang bagaimana paparan UV-B memengaruhi tanaman di masa lalu dapat memberi tahu para ilmuwan tentang apa yang mungkin terjadi dalam waktu dekat. Dan sebaliknya, jelas Fraser. “Saya pikir penelitian mendalam dan modern tentang radiasi UV-B berjalan beriringan.”
