Gunung berapi di dasar lautan menyala secara teratur - berlangsung dari dua minggu hingga 100.000 tahun. Apakah mereka membantu menghasilkan tiba-tiba periode panas dan dingin jungkat-jungkit?
Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa lautan bumi menyembunyikan tanah ajaib vulkanik.
Rentang luas gunung berapi yang tersembunyi di bawah lautan bumi telah dianggap oleh para ilmuwan sebagai raksasa lembut di planet ini, mengalir lava dengan kecepatan lambat dan stabil di sepanjang punggung laut tengah. Sebuah studi baru menunjukkan sebaliknya. Ini menunjukkan bahwa gunung berapi bawah laut ini menyala dengan siklus yang sangat teratur, mulai dari dua minggu hingga 100.000 tahun. Terlebih lagi, mereka meletus hampir secara eksklusif selama enam bulan pertama setiap tahun. Studi ini - diterbitkan 6 Februari 2015 di jurnal Surat Penelitian Geofisika - Menunjukkan bahwa pulsa siklik dari gunung berapi dasar laut ini dapat membantu memicu perubahan iklim alami. Idenya adalah bahwa siklus vulkanik mungkin terkait dengan siklus jangka pendek dan jangka panjang di orbit Bumi - yang disebut siklus Milankovitch - dan pada perubahan permukaan laut.
Para ilmuwan telah berspekulasi bahwa siklus vulkanik di darat yang memancarkan karbon dioksida dalam jumlah besar dapat memengaruhi iklim. Tetapi sampai sekarang tidak ada bukti kontribusi yang sama dari gunung berapi bawah laut. Temuan baru menunjukkan bahwa model dinamika iklim alami Bumi, dan dengan perluasan perubahan iklim yang dipengaruhi manusia, mungkin harus disesuaikan.
Ahli geofisika kelautan Maya Tolstoy dari Lamont-Doherty Earth Observatory dari Universitas Columbia adalah penulis studi tersebut. Dia berkata:
Orang-orang telah mengabaikan gunung berapi dasar laut pada gagasan bahwa pengaruh mereka kecil. Tapi itu karena mereka dianggap dalam kondisi mapan, padahal tidak. Mereka merespons kedua kekuatan yang sangat besar, dan yang sangat kecil, dan itu memberi tahu kita bahwa kita perlu melihat mereka lebih dekat.
Punggung gunung yang aktif secara vulkanis merambah dasar laut Bumi seperti menjahit di atas bisbol, membentang sekitar 60.000 mil (60.000 km). Mereka adalah tepi yang tumbuh dari lempeng tektonik raksasa; ketika lava mendorong keluar, mereka membentuk area dasar laut baru, yang meliputi sekitar 80 persen dari kerak bumi.
Kearifan konvensional menyatakan bahwa gunung berapi dasar laut meletus pada tingkat yang cukup konstan, tetapi Tolstoy menemukan bahwa punggung bukit sebenarnya sekarang dalam fase lesu. Bahkan pada saat itu, mereka menghasilkan mungkin delapan kali lebih banyak lava per tahun daripada gunung berapi darat.
Karena sifat kimia magma mereka, karbon dioksida yang mereka pikir akan pancar saat ini hampir sama dengan, atau mungkin sedikit kurang dari, dari gunung berapi darat — sekitar 88 juta metrik ton per tahun, kata Tolstoy. Tetapi, dia menambahkan, adalah rantai bawah laut untuk mengaduk sedikit lagi, output CO2 mereka akan meningkat.
Beberapa ilmuwan berpikir gunung berapi mungkin bertindak bersamaan dengan siklus Milankovitch yang terkenal - mengulangi perubahan dalam bentuk orbit matahari Bumi, dan kemiringan dan arah poros dunia kita - untuk menghasilkan periode panas dan dingin yang tiba-tiba terlihat. Yang utama adalah siklus 100.000 tahun di mana orbit planet di sekitar matahari berubah dari lebih atau kurang dari lingkaran tahunan menjadi elips yang setiap tahun mendekat atau lebih jauh dari matahari.
Zaman es baru-baru ini tampaknya membangun sebagian besar siklus 100.000 tahun ini; tetapi kemudian hal-hal tiba-tiba menghangat kembali di dekat eksentrisitas puncak orbit. Penyebabnya tidak jelas.
Masukkan gunung berapi. Para peneliti telah menyarankan bahwa saat icecaps membangun di darat, tekanan pada gunung berapi yang mendasari juga terbentuk, dan letusan ditekan. Tetapi ketika pemanasan entah bagaimana mulai dan es mulai meleleh, tekanan meningkat, dan letusan melonjak. Mereka mengeluarkan CO2 yang menghasilkan lebih banyak pemanasan, yang melelehkan lebih banyak es, yang menciptakan efek swa-makan yang membuat planet tiba-tiba memasuki periode hangat. Sebuah makalah tahun 2009 dari Universitas Harvard mengatakan bahwa gunung berapi di seluruh dunia memang melonjak enam hingga delapan kali lipat dari tingkat latar belakang selama deglaciasi terbaru, 12.000 hingga 7.000 tahun yang lalu. Akibat wajarnya adalah bahwa gunung berapi bawah laut melakukan yang sebaliknya: saat Bumi mendingin, permukaan laut bisa turun 100 meter (sekitar 300 kaki), karena begitu banyak air yang terkunci di dalam es. Ini mengurangi tekanan pada gunung berapi bawah laut, dan mereka meletus lebih banyak. Di beberapa titik, dapatkah peningkatan CO2 dari letusan bawah laut memulai pemanasan yang melelehkan es yang menutupi gunung berapi di darat?
Itu telah menjadi misteri, sebagian karena letusan bawah laut hampir mustahil untuk diamati. Namun, Tolstoy dan peneliti lainnya baru-baru ini dapat memonitor 10 lokasi letusan bawah laut dengan menggunakan instrumen seismik baru yang sensitif. Mereka juga telah menghasilkan peta resolusi tinggi baru yang menunjukkan garis besar aliran lava masa lalu. Tolstoy menganalisis sekitar 25 tahun data seismik dari pegunungan di samudera Pasifik, Atlantik dan Arktik, ditambah peta yang menunjukkan aktivitas masa lalu di Pasifik Selatan.
Data erupsi jangka panjang, yang tersebar lebih dari 700.000 tahun, menunjukkan bahwa selama masa terdingin, ketika permukaan laut rendah, vulkanisme bawah laut melonjak, menghasilkan pita perbukitan yang terlihat jelas. Ketika hal-hal memanas dan permukaan laut naik ke tingkat yang sama dengan saat ini, lava meletus lebih lambat, menciptakan pita topografi yang lebih rendah. Tolstoy mengaitkan hal ini tidak hanya dengan permukaan laut yang bervariasi, tetapi juga dengan perubahan terkait erat dalam orbit Bumi. Ketika orbitnya lebih elips, Bumi akan diperas dan tidak terhapuskan oleh tarikan gravitasi matahari pada tingkat yang bervariasi dengan cepat saat berputar setiap hari — suatu proses yang menurutnya cenderung memijat magma bawah laut ke atas, dan membantu membuka retakan tektonik yang membiarkannya keluar. Ketika orbitnya cukup (meskipun tidak sepenuhnya) melingkar, seperti sekarang, efek meremas / tidak menarik diminimalkan, dan ada lebih sedikit erupsi.
Gagasan bahwa gaya gravitasi jarak jauh mempengaruhi vulkanisme dicerminkan oleh data jangka pendek, kata Tolstoy. Dia mengatakan data seismik menunjukkan bahwa hari ini, gunung berapi bawah laut berdenyut hidup terutama selama periode yang datang setiap dua minggu. Itu adalah jadwal di mana gravitasi gabungan dari bulan dan matahari menyebabkan pasang-surut laut mencapai titik terendahnya, sehingga secara halus mengurangi tekanan pada gunung berapi di bawah. Sinyal seismik yang ditafsirkan sebagai letusan mengikuti pasang surut dua minggu di delapan dari sembilan lokasi penelitian. Lebih jauh, Tolstoy menemukan bahwa semua letusan modern yang diketahui terjadi dari Januari hingga Juni. Januari adalah bulan ketika Bumi paling dekat dengan matahari, Juli ketika itu adalah yang terjauh — periode yang mirip dengan efek memeras / tidak menarik yang dilihat Tolstoy dalam siklus jangka panjang. Dia berkata:
Jika Anda melihat letusan saat ini, gunung berapi merespons kekuatan yang jauh lebih kecil daripada yang mungkin menggerakkan iklim.
Edward Baker, seorang ilmuwan laut senior di National Oceanic and Atmospheric Administration, mengatakan:
Yang paling menarik dari makalah ini adalah bahwa ia memberikan bukti lebih lanjut bahwa Bumi yang padat, dan udara dan air semuanya beroperasi sebagai satu sistem tunggal.
Bubungan dan lembah bergantian yang terbentuk oleh gunung berapi di dekat East Pacific Rise, bubungan tengah samudera di Samudera Pasifik. Formasi seperti itu menunjukkan pasang surut aktivitas gunung berapi purba, menurut penelitian baru. Gambar melalui Haymon et al., NOAA-OE, WHOI
Magma dari letusan bawah laut membeku menjadi bentuk-bentuk yang dikenal sebagai basal bantal di Juan De Fuca Ridge, di lepas pantai Pasifik Barat Laut AS. Studi baru menunjukkan letusan seperti lilin dan berkurang pada jadwal reguler. Gambar melalui Deborah Kelley / Universitas Washington
Intinya: Sebuah studi yang diterbitkan 6 Februari 2015 di jurnal Surat Penelitian Geofisika menunjukkan bahwa pulsa vulkanik bawah laut - tampaknya terkait dengan perubahan jangka pendek dan jangka panjang di orbit Bumi, dan ke permukaan laut - mungkin membantu memicu perubahan iklim alami.