Pages

17 February 2012

Berapakah umur Bumi kita? (Ternyata baru seumur ABG...)

Para ahli geologi memberitahukan kepada kita bahwa Planet Bumi telah mencapai usia lebih dari 4 miliar tahun. Selama beratus-ratus tahun lamanya sebagian besar orang di dunia mempercayai bahwa Bumi telah berusia sekitar 6000 tahun berdasarkan penafsiran mereka tentang munculnya Torah dan Perjanjian Lama. Namun, sejak dikenalnya menurut prinsip uniformitarianisme dari James Hutton dan Charles Lyell pada era 1800an, para geolog menjadi paham tentang 'immensity' waktu yang diperlukan untuk membentuk unit dan struktur geologis pada planet dan dari pemahaman ini maka muncullah pendapat tentang betapa uniknya planet yang kita diami ini. Ketiga Charles Darwin mengungkapkan ide-idenya tentang evolusi spesies, ia mendukung pendapat yang menyatakan bahwa kita butuh waktu puluhan hingga ratusan juta tahun lamanya untuk dapat menjelaskan sejarah alami dari planet berikut biota yang terdapat di dalamnya. Pada tahun 1846 seorang ahli fisika bernama Lord Kelvin mendukung pendapat Darwin, namun ia menambahkan bahwa Bumi memiliki umur yang lebih tua dibandingkan perkiraan kita. Kelvin menyatakan bahwa suhu akan naik seiring dengan bertambahnya kedalaman, dan bahwa panas yang terjadi diperoleh selama akresi dan formasi awal terbentuknya planet, dan panas tersebut perlahan hilang sejak saat itu. Dengan menggunakan persamaan aliran panas dari Kelvin, maka usia Bumi kita ini adalah 20 hingga 30 juta tahun. Namun, Kelvin beranggapan pula bahwa tidak ada input panas yang baru ke dalam planet setelah panas tercipta, dan ia tidak mengetahui tentang radioaktivitas dan panas yang disebabkan oleh berkurangnya radioaktivitas. Pada tahun 1896 Madame Curie yang bekerja pada laboratorium Henri Becquerel di Prancis menghubungkan film dengan uranium dalam sebuah wadah yang ringan dan sempit. Hasil eksperimen ini menunjukkan bahwa film menjadi terkena radiasi yang tidak kasat mata. Tidak beberapa lama, elemen-elemen pada film tersebut menjadi bermuatan isotop, atau nuklei dari elemen yang sama dengan jumlah neutron yang berbeda di dalam nukleus. Beberapa isotop bersifat tidak stabil dan hilang dari satu keadaan ke keadaan lainnya, sehingga melepaskan radioaktivitas. Penguraian radioaktif terjadi pada nilai rata-rata yang sangat spesifik dan tetap yang merupakan karakteristik yang dimiliki ole setiap isotop. Pada tahun 1903 Pierre Curie dan Albert Laborde menemukan bahwa proses penguraian radioaktif akan melepaskan panas, sebuah temuan yang segera digunakan oleh para ahli geologi untuk merekonsiliasi bukti geologis uniformitarianisme dengan perhitungan umur bumi dari Lord Kelvin.

Pada tahun 1905 Ernst Rutherford menyatakan bahwa nilai konstan terurainya isotop-isotop radioaktif dapat digunakan untuk menentukan umur mineral dan batuan. Karena radioaktivitas terjadi pada nilai yang secara statistik teratur untuk masing-masing isotop, maka radioaktivitas dapat dipergunakan untuk menghitung umur batuan. Untuk masing-masing isotop tingkat penguraian rata-rata ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk menguraikan separuh dari sampel induk untuk menghasilkan sampel turunan. Proses inilah yang kemudian dinamakan dengan 'waktu paruh isotop'. Sehingga, untuk dapat menentukan umur sebuah batuan diperlukan pengetahuan tentang rasio isotop induk-terhadap-turunan dan mengalikannya dengan tingkat kehilangan pada pihak induk. Waktu paruh paling tepat dipahami sebagai waktu yang diperlukan untuk separuh dari setiap ukuran sampel untuk terurai, karena penguraian radioaktif merupakan sebuah proses eksponensial yang nonlinier.

Tingkat penguraian masing-masing isotop menentukan sistem isotop mana yang dapat digunakan untuk menentukan umur batuan dalam sekian tahun tertentu. Selain itu, isotop-isotop tersebut harus terjadi secara alami di dalam jenis batuan yang dipelajari dan produk turunannya harus muncul/terbentuk hanya dari penguraian isotop induknya. Beberapa dari jam geokronologis yang paling akurat ditentukan dengan membandingkan rasio-rasio produk turunan dari dua skema penguraian yang berbeda, karena kedua turunan hanya muncul sebagai hasil dari penguraian induknya, dan rasionya menghasilkan jam khusus yang sangat sensitif.

Isotop-isotop dan produk-produk penguraian membantu penentuan umur Bumi. sebagian besar elemen terbentuk selama reaksi termonuklir di dalam gugusan bintang sistem pra-tatasurya (pre-solar system) yang mengalami ledakan-ledakan supernovae. Keterbatasan kita tentang berapa lama umur planet Bumi ialah bahwa planet ini pasti berumur tidak lebih dari 6-7 juta tahun, karena masih mengandung elemen-elemen seperti K-40, dengan waktu paruh 1,25 miliar tahun. Umur isotop menunjukkan waktu yang diperlukan oleh sistem elemen-isotop tertentu untuk masuk ke dalam struktur mineral. Karena isotop telah mengalami penguraian sejak isotop tersebut masuk ke dalam struktur mineral, maka umur tertua sebuah batuan yang terdapat di Bumi menunjukkan umur minimal Bumi. Sejauh ini, batuan tertua yang telah diketahui oleh manusia adalah 4,03 miliar tahun, yakni batuan Acasta gneiss yang terdapat di Slave Province, Kanada; sedangkan mineral tertua berumur 4,2 miliar tahun, yakni zircon yang ditemukan di Australia Barat. Berdasarkan data ini kita dapat menyatakan bahwa planet Bumi kita ini berumur 4,2-6 miliar tahun.

Lapisan kulit luar yang ditemukan di Bulan memiliki umur 4,2-4,5 miliar tahun, dan Bumi, Bulan, dan meteorit-meteorit lainnya terbentuk pada saat tata surya terbentuk. Sistem isotop U-Pb adalah salah satu sistem yang paling penting untuk menentukan umur Bumi meskipun banyak sistem lainnya mampu memberikan hasil yang sama. Beberapa meteorit mengandung unsur timbal, tetapi tidak berasal dari induk U atau Th. Karena proporsi berbagai isotop timbal bersifat tetap, maka proporsi relatifnya dapat digunakan untuk mengukur rasio timbal primordial Bumi pada saat awal terbentuknya Bumi tersebut. Selanjutnya, dengan mengamati rasio dari keempat isotop timbal di dalam batuan Bumi dari berbagai umur, kita dapat melakukan ekstrapolasi kembali ke saat isotop-isotop tersebut memiliki rasio timbal primordial yang sama. Jenis-jenis estimasi ini menghasilkan hitungan umur Bumi 4,6-4,7 miliar tahun, sedangkan umur meteorit adalah 4,3-4,6 miliar tahun. Sehingga, estimasi terbaik untuk umur Bumi adalah 4,6 miliar tahun. Dengan kata lain, Bumi itu ibarat seorang yang masih berusia remaja bagi jagat raya.
Terima kasih kepada BelajarInggris.Net atas kepercayaannya memilih tulisan saya menjadi salah satu pemenang dalam Lomba Blog 2010.