Debu atmosfer berumur 300 juta tahun

Debu memainkan peran penting dalam kehidupan dan kesehatan planet kita. Di dunia modern kita, nutrisi yang terbawa oleh debu yang bergerak dalam badai debu besar dari Gurun Sahara menyuburkan tanah di Hutan Hujan Amazon dan memberi makan organisme fotosintesis seperti ganggang di Samudra Atlantik. Pada gilirannya, itu adalah organisme yang menghirup karbon dioksida dan mengeluarkan oksigen.

Debu memainkan peran penting dalam kehidupan dan kesehatan planet kita. Di dunia modern kita, nutrisi yang terbawa oleh debu yang bergerak dalam badai debu besar dari Gurun Sahara menyuburkan tanah di Hutan Hujan Amazon dan memberi makan organisme fotosintesis seperti ganggang di Samudra Atlantik. Pada gilirannya, itu adalah organisme yang menghirup karbon dioksida dan mengeluarkan oksigen.

Mehrdad Sardar Abadi, seorang peneliti di Mewbourne College of Earth dan Energy School of Geosciences dan direktur Sekolah Lynn Soreghan, memimpin penelitian dengan para peneliti dari Florida State University, Massachusetts Institute of Technology, Hampton University dan College of Charleston, untuk memahami peran debu di atmosfer Bumi dalam waktu yang dalam - 300 juta tahun yang lalu.

Untuk melakukan penelitian ini, tim perlu menemukan debu atmosfer purba, yang membawa mereka ke sisa-sisa ekosistem laut dangkal di Iran modern.

Mirip dengan daerah di dunia modern kita seperti Bahama, ekosistem laut dangkal ini tidak dapat bertahan hidup kecuali mereka berada di air murni jauh dari limpasan sungai, Sardar Abadi menjelaskan. Dengan menargetkan sistem, Sardar Abadi dan Soreghan tahu bahwa partikel silikat yang mereka temukan akan disimpan di udara dan bukan dari sungai.

Sardar Abadi dan Soreghan mengidentifikasi dan mengambil sampel debu yang terperangkap dalam batuan karbonat dari dua interval batu kapur yang sekarang tersimpan di singkapan di pegunungan Iran utara dan tengah.

Batuan kemudian menjadi sasaran serangkaian perawatan kimia untuk mengekstraksi debu kuno. Yang tersisa adalah mineral silikat seperti tanah liat dan kuarsa yang memasuki lingkungan sebagai partikel yang terbawa udara - debu berusia 300 juta tahun.

Debu kuno di tangan, Sardar Abadi dapat menentukan berapa banyak debu di atmosfer Paleozoikum Akhir. Hasilnya menunjukkan bahwa atmosfer Bumi jauh lebih berdebu pada zaman kuno ini. Bekerja dengan kolaborator di Florida State University, ia melakukan tes geokimia untuk menganalisis zat besi dalam sampel. Tes-tes itu mengungkapkan bahwa debu purba juga mengandung proporsi zat besi yang sangat reaktif yang luar biasa - sumber yang kaya akan mikronutrien utama ini.

Sementara besi bukan satu-satunya mikronutrien yang berpotensi terbawa dalam debu, diperkirakan bahwa debu purba ini mengandung dua kali besi yang tersedia secara biologis sebagai debu modern yang menyuburkan Hutan Hujan Amazon.

Pemupukan debu yang kuat ini menyebabkan lonjakan besar dalam fotosintesis laut. Didorong oleh debu yang kaya zat besi, ganggang dan cyanobacteria menyerap karbon dioksida dan mengeluarkan oksigen. Para peneliti berspekulasi bahwa tindakan ini, yang beroperasi selama jutaan tahun, mengubah atmosfer planet.

"Kelimpahan yang lebih tinggi pada produsen primer seperti tanaman dan ganggang dapat menyebabkan penangkapan karbon yang lebih tinggi, membantu menjelaskan penurunan karbon dioksida atmosfer sekitar 300 juta tahun yang lalu," kata Sardar Abadi.

"Jika apa yang kita lihat dari sampel kita terjadi dalam skala global, itu berarti bahwa efek pemupukan debu menurunkan karbon dioksida di atmosfer dan merupakan bagian yang cukup signifikan dari siklus karbon selama masa ini dalam sejarah Bumi," kata Soreghan.

Salah satu metode penyerapan karbon yang telah diusulkan para ilmuwan adalah menambahkan zat besi yang tersedia secara hayati ke bagian-bagian samudera yang terisolasi yang begitu jauh dan jauh dari benua yang mengandung debu, mereka pada dasarnya adalah gurun. Para ilmuwan yang telah mencoba ini dalam skala kecil telah mendokumentasikan bunga fitoplankton yang dihasilkan.

Tetapi, Soreghan memperingatkan, tidak ada yang tahu konsekuensi yang tidak diinginkan dari melakukan ini dalam skala besar. Inilah mengapa Sardar Abadi dan tim peneliti menggali waktu yang mendalam untuk mendapatkan jawaban.

"Catatan geologis Bumi seperti sebuah buku laboratorium. Ia telah menjalankan eksperimen dalam jumlah tak terbatas. Kita dapat membuka buku laboratorium Bumi, merekonstruksi apa yang terjadi di masa lalu dan melihat bagaimana Bumi merespons keadaan yang terkadang sangat ekstrem ini," kata Soreghan.

Data dan sintesis membantu membatasi dan memperbaiki model iklim komputer. Semakin jauh ke dalam waktu pemodel pergi, semakin banyak variabel tidak dibatasi. Dengan memberikan data, model bisa lebih akurat.