(Kredit: John Roberts Images/Shutterstock)
Lebih dari 700 juta tahun yang lalu, Bumi jatuh ke dalam kondisi yang oleh para ahli geologi disebut “Bumi bola salju”, saat planet kita sepenuhnya tertutup es. Hal ini terjadi saat lapisan es di kutub meluas hingga menyatu di sekitar ekuator.
Beberapa bukti menunjukkan bahwa Bumi yang berbentuk bola salju itu terjadi, tetapi sebelumnya kita tidak menemukan batu yang menunjukkan bentang alam memasuki titik beku yang besar ini. Kita mungkin sekarang telah menemukannya di pulau-pulau kecil yang dikenal sebagai Garvellachs, di lepas pantai barat Skotlandia.
Batuan sedimen berada dalam lapisan yang dapat merekam peristiwa besar di Bumi. Misalnya, ada batas yang jelas 66 juta tahun lalu di mana batuan mengandung konsentrasi unsur iridium yang luar biasa tinggi, yang sering ditemukan dalam meteorit. Batas ini menandai dampak asteroid di Chicxulub di Meksiko yang memusnahkan sebagian besar dinosaurus (kecuali burung).
Ini adalah contoh dari penampang dan titik stratotipe batas global (GSSP): titik representatif, yang dapat berada di mana saja di dunia, dari batuan yang menandai dimulainya episode penting dalam sejarah geologi. Pada titik referensi ini, “paku emas” ditancapkan ke dalam batuan untuk menandai batas (meskipun dalam praktiknya paku tersebut mungkin hanya berupa plakat).
Penelitian baru kami menunjukkan bahwa bebatuan di Garvallachs merupakan kandidat yang sangat baik untuk GSSP yang menandai dimulainya periode Kriogenik, sekitar 717 juta tahun yang lalu. Periode ini, yang secara umum bertepatan dengan Bumi yang berbentuk bola salju, sebenarnya terbagi menjadi dua zaman es global: glasiasi Sturtian (atau pembekuan) dan glasiasi Marinoan. GSSP kami akan bertindak sebagai titik acuan untuk glasiasi Sturtian.
Dulunya merupakan rumah bagi para pendeta, pulau-pulau tersebut kini tidak berpenghuni, kecuali para ilmuwan yang berkunjung setiap musim panas untuk mempelajari garis pantai berbatu mereka. Di antaranya adalah Anthony (Tony) Spencer yang telah memimpin ekspedisi geologi di sana selama beberapa dekade. Tony menerbitkan sebuah karya penting pada tahun 1971 yang menunjukkan bahwa bebatuan tersebut menyimpan bukti glasiasi kuno. Akan tetapi, pendapat berbeda-beda tentang zaman es mana dalam sejarah Bumi yang terkait dengan bebatuan tersebut.
Dimulai pada tahun 2021, dan dengan bantuan Tony, kami mulai menganalisis batuan ini, serta landasan di bawahnya, yang terbuat dari mineral yang dikenal sebagai karbonat. Menariknya, lapisan karbonat di bawah batuan permukaan yang merekam glasiasi tampaknya bertransisi mulus ke lapisan glasial, yang menunjukkan bahwa tidak ada celah waktu yang hilang antara kedua unit batuan tersebut.
Dalam konteks iklim, hal ini dapat diartikan sebagai lautan yang hangat, penuh dengan kehidupan bakteri, yang secara bertahap bertransisi menjadi iklim yang sangat dingin sebelum lapisan es yang besar mengikis daerah beting yang dulunya tropis.
Di tempat lain di Bumi, transisi penting ke periode Kriogenik ini tampaknya telah dihapus oleh kekuatan erosi glasiasi, yang mengakibatkan kesenjangan dalam catatan. Oleh karena itu, Garvellach berpotensi unik selama usia Kriogenik dapat dibuktikan.
Tim penelitian kami mengumpulkan sampel batu pasir dari formasi Port Askaig setebal 1,1 km serta dari platform karbonat tua setebal 70 m di bawahnya.
Kami menganalisis mineral-mineral kecil yang sangat tahan lama di dalam batu yang disebut “zirkon”. Mineral-mineral ini dapat diberi tanggal secara tepat karena mengandung unsur radioaktif uranium, yang berubah menjadi (meluruh) timbal pada tingkat yang tetap dan diketahui. Zirkon, bersama dengan bukti geokimia lainnya, menunjukkan bahwa batu-batuan tersebut diendapkan antara 720 dan 662 juta tahun yang lalu.
Jadi formasi Port Askaig kemungkinan besar terbentuk selama glasiasi Sturtian yang berlangsung sekitar 60 juta tahun.
Bumi diperkirakan tertutup es dengan cepat selama ribuan tahun karena sesuatu yang disebut “efek albedo” – semakin banyak es, semakin banyak sinar matahari yang dipantulkan kembali ke luar angkasa, dan sebaliknya.
Kehidupan yang kompleks
Batasan usia baru dapat memberikan bukti yang diperlukan agar situs tersebut dinyatakan sebagai GSSP pada awal periode Kriogenik. Hanya ada 12 GSSP periode lain di seluruh dunia, karena mereka memperingati peristiwa geologi yang luar biasa tersebut. GSSP Kriogenik di Skotlandia akan menandai momen ketika lapisan es tebal pertama kali mencapai garis lintang tropis.
Sebagai perbandingan, bahkan pada titik paling ekstrem dari zaman es terakhir, lapisan es hanya menutupi 8% dunia dan itu pun hanya sebagian kecil dari waktu yang diwakili oleh zaman es Sturtian.
Glasiasi Kriogenik juga merupakan momen kritis dalam sejarah kehidupan. Bukti molekuler dan fosil menunjukkan bahwa periode Kriogenik menyaksikan perkembangan kehidupan multiseluler kompleks pertama. Selama miliaran tahun sebelum periode ini, organisme bersel tunggal mendominasi. Setelah periode Kriogenik, ekosistem berbasis hewan dan alga mulai muncul.
Satu teori adalah bahwa cara lapisan es yang tidak rata mengisolasi ekosistem satu sama lain menciptakan laboratorium yang ideal untuk eksperimen biologis. Apa pun penyebabnya, penyusutan es secara tiba-tiba akan menjadi bencana setelah puluhan juta tahun adaptasi yang stabil. Dari kehidupan yang bertahan hidup ini muncul nenek moyang semua hewan, termasuk kita.
Studi baru ini, serta penelitian yang sedang berlangsung oleh Tony Spencer dan timnya, akan membuka jalan menuju pemahaman baru tentang masa yang penuh teka-teki ini. Studi ini dapat memungkinkan kita untuk akhirnya mengetahui apa yang menyebabkan Bumi berbentuk bola salju dan apa yang dapat kita pelajari tentang sistem iklim.
