Di Bawah Es Antartika, Ilmuwan Temukan Fosil Air Laut Lewat MRI Raksasa

KOMPAS.com - Para ilmuwan berhasil menemukan akuifer luas yang dipenuhi dengan air laut. Fosil air laut atau seawater ini kemungkinan terkunci selama ribuan tahun di bawah aliran es cepat di Antartika Barat.

Ini menjadi pertama kalinya para ilmuwan mendeteksi air tanah di bawah aliran es di Antartika. Akuifer terletak di bawah aliran es yang sama dengan danau subglasial yang disebut Danau Whillans, berada di kedalaman lebih dangkal sekitar 2.625 kaki (800 meter) di bawah es.

Penemuan ini dapat membentuk kembali pemahaman mengenai benua dingin bereaksi terhadap perubahan iklim dan jenis organisme misterius yang bersembunyi di bawah lapisan-lapisan es.

Penulis utama studi baru tentang akuifer yang terkubur, mantan ahli geofisika di Lamont-Doherty Earth Universitas Columbia Chloe D. Gustafson menjelaskan, sistem air tanah yang baru ditemukan dapat dianggap sebagai spons raksasa, terdiri dari sedimen berpori dan jenuh dengan air.

“Spons yang kita amati memiliki ketebalan mulai dari setengah kilometer hingga sekitar dua kilometer, jadi itu cukup dalam,” ujar Gustafon seperti dikutip dari Live Science, Sabtu (7/5/2022).

Tim menggambarkan akuifer yang cukup besar dalam laporan yang diterbitkan pada 5 Mei 2022 di jurnal Science.

“Bagi saya, hasil yang paling mengejutkan adalah volume air yang tertahan di dalam akuifer," tutur Winnie Chu, ahli geofisika gletser di Sekolah Ilmu Bumi dan Atmosfer Institut Teknologi Georgia, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Baca juga: Ilmuwan Temukan Kehidupan di Bawah Lapisan Es Antartika

Akuifer fosil air laut di bawah es Antartika

Peneliti memperkirakan akuifer yang sangat besar menampung lebih dari 10 kali volume air yang terkandung dalam sistem danau dan sungai yang lebih dangkal, yang ditemukan di dasar lapisan es.

Sistem dangkal ini mencakup Danau Whillans, yang luasnya 20 mil persegi (60 km persegi) dan dalamnya sekitar 7 kaki (2,1 m).

Para ilmuwan telah lama berspekulasi akuifer besar kemungkinan tersembunyi di bawah es Antartika, sebagian karena aliran es benua dan gletser meluncur di atas lapisan sedimen permeabel yang seharusnya bisa ditembus air.

Namun hingga kini, keterbatasan teknologi menghalangi para peneliti untuk mengumpulkan bukti langsung dari sistem hidrologi yang dalam, yang berarti sistem terdiri dari air.

Sebaliknya, penelitian berfokus pada danau dan sungai yang relatif dangkal yang ditemukan di atau dekat dasar gletser dan lapisan es.

Tim menggunakan teknik pencitraan magnetotellurik dalam penelitian, yaitu pengukuran dari aliran es Whillans di Antartika Barat, sabuk es yang bergerak dengan ketebalan sekitar 0,5 mil (0,8 km) dan bergerak sekitar 6 kaki (1,8 meter) per hari dalam alirannya menuju Lapisan Es Ross di dekatnya.

Pencitraan magnetotellurik, untuk menemukan keberadaan fosil air laut di bawah es Antartika ini bergantung pada medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh angin matahari yang berinteraksi dengan ionosfer bumi, lapisan padat molekul dan partikel bermuatan listrik di bagian atas atmosfer.

Baca juga: Terkuak, Ada Danau Baru Tersembunyi di Bawah Es Antartika

Dr Huw Griffiths/British Antarctic Survey via SCIENCE ALERT Dunia tersembunyi di bawah es Antartika. Kamera peneliti saat melakukan eksplorasi di Antartika. Peneliti menurunkan kamera ke lubang sedalam 300 meter di Filchner-Ronne Ice Shelf di Antartika.

Ketika angin matahari menghantam ionosfer, akan menggoyangkan partikel di dalamnya dan menghasilkan medan elektromagnetik bergerak yang menembus permukaan bumi.

Medan bergerak ini kemudian menginduksi medan sekunder di es, salju, dan sedimen, serta medan sekunder inilah yang diukur oleh instrumen magnetotellurik.

Tim mengubur instrumen tersebut di lubang dangkal di salju dan mengumpulkan data dari sekitar empat lusin lokasi berbeda di aliran es.

"Lapangan sekunder ini sangat erat kaitannya dengan geologi dan hidrologi, yang berarti es terlihat sangat berbeda dari sedimen, air asin terlihat berbeda dari air tawar, dan seterusnya,” papar Gustafson.

"Ini seperti mengambil MRI bumi, dan sinyal kami datang dari matahari yang berinteraksi dengan medan magnet bumi," lanjut dia.

Sebelumnya, tim ilmuwan lain telah menggunakan mega-MRI ini di Antartika untuk memeriksa kerak bumi dan mantel atas. Menurut ulasan 2019 di jurnal Surveys in Geophysics tudi ini dimulai pada awal 1990-an.

Baca juga: Ilmuwan Temukan Dunia Tersembunyi Jauh di Bawah Es Antartika

Adapun Gustafson dan rekan-rekannya melakukan pengukuran dari kedalaman yang lebih dangkal, membentang dari dasar sungai hingga sekitar 3 mil (5 km) ke bawah.

Di sana, ditemukan spons sedimen yang tebal dengan air laut yang sangat asin di kedalaman terdalamnya, serta air tawar di dekat bagian yang paling dangkal, tempat spons itu mendekati aliran es.

Gradien ini menunjukkan, sistem subglasial yang dangkal terhubung ke akuifer yang dalam, dan keduanya kemungkinan mempengaruhi aliran es di atas.

"Saat ini, tidak jelas apakah akuifer dapat bertukar air dari waktu ke waktu dengan hidrologi subglasial atau hanya transfer satu arah, di mana air dari aliran es menetes ke bawah dan kemudian tetap disimpan di akuifer untuk beberapa waktu. waktu,” jelas Chu.

Tergantung pada skenario, akuifer mungkin melumasi aliran es Antartika dengan menyuntikkan air secara berkala ke dalam sistem subglasial atau mungkin menghilangkan air dari sistem. Kedua dinamika ini akan mempengaruhi aliran aliran es di atas.

Baca juga: Es Antartika Meleleh, Kuburan Penguin Berusia 5.000 Tahun Terungkap

SHUTTERSTOCK/Katiekk Ilustrasi Antartika. Pencairan salju di Antartika meningkat karena polusi karbon hitam dari aktivitas pariwisata. Gunung api bawah laut di Antartika picu gempa bumi.

Pertukaran air antara sistem dalam dan sistem dangkal juga dapat mempengaruhi jenis kehidupan mikroba apa yang tumbuh di bawah aliran es dan cara mikroorganisme tersebut bertahan hidup.

Hal ini dikarenakan aliran air cair melalui akuifer, danau, dan sungai yang saling berhubungan di atasnya mendorong aliran nutrisi melalui ekosistem.

Ditambah, gradien air asin ke air tawar membentuk jenis mikroba yang dapat bertahan hidup di setiap lingkungan.

Terkait air paling asin di kedalaman akuifer, penulis berhipotesis bahwa air kemungkinan mengalir dari laut ke sistem air tanah sekitar 5.000 hingga 7.000 tahun yang lalu, selama periode hangat di zaman pertengahan Holosen ketika lapisan es Antartika Barat dalam retret.

Baca juga: Lapisan Es di Wilayah Terdingin Antartika Runtuh karena Gelombang Panas

“Kemudian saat lapisan es bergerak maju, kehadiran es tebal memotong akses laut ke dasar, dan air laut yang tersisa disegel sebagai air tanah di bawah aliran es Whillans," tulis Chu.

Akuifer di bawah aliran es Whillans adalah yang pertama terdeteksi, tapi tim peneliti menduga bahwa sistem hidrologi seperti itu terletak di bawah semua aliran es di Antartika, dan hanya menunggu untuk ditemukan.

“Sistem air tanah ini kemungkinan memperpanjang ratusan kilometer kembali ke interior lapisan es," kata Gustafson.

Sebagai langkah selanjutnya, tim akan mengumpulkan bukti sistem semacam itu di tempat lain di benua itu dan membandingkannya.

"Masih banyak yang perlu kita pelajari tentang interkoneksi antara hidrologi air tanah dan hidrologi lapisan es lainnya sebelum kita dapat mengatakan sesuatu yang konkret tentang bagaimana hidrologi air tanah dapat mengubah efek perubahan iklim di Antartika," pungkas Chu.

Baca juga: Ilmuwan Gunakan Anjing Laut untuk Melacak Kehidupan di Bawah Es Antartika, Kok Bisa?