Pertanyaan yang tak terhindarkan muncul: Apa yang menggantikan atmosfer? Mungkin penabrak yang sama yang mengeluarkan atmosfer juga memperkenalkan gas baru.
Konsep artis via NASA
Bukti geokimia menunjukkan bahwa atmosfer Bumi setidaknya telah sepenuhnya dilenyapkan dua kali sejak pembentukannya lebih dari 4 miliar tahun yang lalu. Pertanyaannya adalah ... bagaimana? Minggu ini (2 Desember 2014), tim peneliti internasional dari MIT, Hebrew University, dan Caltech menyarankan skenario yang mungkin. Mereka mengatakan bahwa semburan batu ruang angkasa kecil yang tanpa henti, atau planetesimal, mungkin telah menghujani Bumi sekitar waktu bulan terbentuk. Pengeboman dari luar angkasa ini mungkin telah menendang awan gas dengan kekuatan yang cukup untuk secara permanen mengeluarkan sebagian kecil atmosfer ke angkasa. Jurnal Icarus akan menerbitkan hasil tim edisi Februari 2015.
Puluhan ribu dampak kecil seperti itu, para peneliti menghitung, secara efisien dapat membuang seluruh atmosfer purba Bumi. Dampak seperti itu mungkin juga menghancurkan planet lain, dan bahkan mengupas atmosfer Venus dan Mars.
Faktanya, para peneliti menemukan bahwa planetesimal kecil - benda kecil yang mengorbit matahari awal yang akhirnya datang bersama untuk membentuk planet - mungkin jauh lebih efektif daripada asteroid raksasa dalam mengendalikan kehilangan atmosfer. Berdasarkan perhitungan para peneliti, itu akan mengambil dampak raksasa - hampir sebesar Bumi yang membantingnya sendiri - untuk membubarkan sebagian besar atmosfer. Namun jika disatukan, banyak dampak kecil akan memiliki efek yang sama, di sebagian kecil massa.
Kelompok itu memeriksa berapa banyak atmosfer yang dipertahankan dan hilang akibat tumbukan dengan benda-benda raksasa, berukuran Mars dan lebih besar dan dengan penabrak yang lebih kecil berukuran 25 kilometer atau kurang - batuan luar angkasa setara dengan bebatuan di sekitar sabuk asteroid hari ini.
Tim melakukan analisis numerik, menghitung gaya yang dihasilkan oleh massa tumbukan tertentu pada kecepatan tertentu, dan hilangnya gas atmosfer yang diakibatkannya. Tabrakan dengan penabrak sebesar Mars, para peneliti menemukan, akan menghasilkan gelombang kejut melalui interior bumi, memicu gerakan tanah yang signifikan - mirip dengan gempa bumi raksasa simultan di sekitar planet ini - yang kekuatannya akan beriak keluar ke atmosfer, sebuah proses yang berpotensi mengeluarkan sebagian kecil, jika tidak semua, atmosfer planet ini.
Namun, jika terjadi tabrakan raksasa seperti itu, ia juga harus melelehkan semua yang ada di planet ini, mengubah interiornya menjadi bubur yang homogen. Mengingat keragaman gas mulia seperti helium-3 jauh di dalam Bumi saat ini, para peneliti menyimpulkan bahwa tidak mungkin bahwa dampak pencairan inti sebesar itu terjadi.
Sebagai gantinya, tim menghitung efek penabrak yang jauh lebih kecil di atmosfer Bumi. Batuan ruang angkasa semacam itu, saat tumbukan, akan menghasilkan semacam ledakan, melepaskan segumpal puing dan gas. Yang terbesar dari penabrak ini akan cukup kuat untuk mengeluarkan semua gas dari atmosfer tepat di atas bidang singgung dampak - garis yang tegak lurus dengan lintasan penabrak dampak. Hanya sebagian kecil dari atmosfer ini yang akan hilang setelah dampak yang lebih kecil.
Untuk mengeluarkan seluruh atmosfer Bumi sepenuhnya, tim memperkirakan, planet ini perlu dihujani oleh puluhan ribu penabrak kecil - sebuah skenario yang kemungkinan terjadi 4,5 miliar tahun yang lalu, pada masa ketika bulan terbentuk. Periode ini adalah salah satu kekacauan galaksi, ketika ratusan ribu batu ruang berputar di sekitar tata surya, sering bertabrakan untuk membentuk planet, bulan, dan benda-benda lainnya.
Selama penelitian kelompok, muncul pertanyaan yang tak terhindarkan: Apa yang akhirnya menggantikan atmosfer Bumi? Setelah perhitungan lebih lanjut, tim menemukan penabrak yang sama yang mengeluarkan gas juga mungkin telah memperkenalkan gas baru, atau volatil.
Kelompok ini menghitung jumlah volatil yang mungkin dilepaskan oleh batuan dengan komposisi dan massa tertentu, dan menemukan bahwa sebagian besar atmosfer mungkin telah diisi kembali oleh dampak puluhan ribu batuan ruang angkasa.
Hilke Schlichting, asisten profesor di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer, dan Planet, MIT, mengatakan bahwa memahami pemicu atmosfer kuno Bumi dapat membantu para ilmuwan untuk mengidentifikasi kondisi planet awal yang mendorong kehidupan terbentuk. Dia berkata:
menetapkan kondisi awal yang sangat berbeda untuk seperti apa kemungkinan atmosfer Bumi purba. Ini memberi kita titik awal baru untuk mencoba memahami apa komposisi atmosfer, dan apa kondisi untuk mengembangkan kehidupan.
Intinya: Sebuah ledakan tanpa henti dari batu ruang angkasa kecil mungkin telah membombardir Bumi awal, menendang awan gas dengan kekuatan yang cukup untuk secara permanen mengeluarkan atmosfer ke ruang angkasa.