What the ice reveals about Antarctica

Benua yang akan kamu jelajahi selama pelayaran ke Antartika jauh lebih dari sekadar tanah yang tertutup es dengan penguin, paus, dan anjing laut. Di bawah es tebal terdapat danau air tawar tersembunyi yang penuh dengan ribuan mikroba, menunjukkan beragam kehidupan. Pada tahun 2013, tim peneliti berhasil mendapatkan sampel air pertama yang tidak terkontaminasi langsung dari danau di Antartika.

Lake Whillans, yang terletak 800 meter di bawah es dan 640 kilometer dari Kutub Selatan, membentang hampir 60 kilometer persegi tetapi hanya sedalam 2 meter. Mengingat kondisinya yang murni, tim menghabiskan enam tahun mengembangkan metode untuk mengambil sampel tanpa mencemari air dengan peralatan pengeboran atau organisme invasif. Mereka menggunakan radiasi ultraviolet, filtrasi air, dan hidrogen peroksida untuk mensterilkan mesin dan air yang digunakan untuk mengebor es.

Kehidupan di bawah es

Setelah satu tahun pengambilan sampel, hasilnya mengungkapkan kelimpahan kehidupan, dengan tim menemukan 130.000 sel di setiap mililiter air danau, termasuk hampir 40.000 bakteri dan archaea. Sampel juga menunjukkan bahwa kehidupan telah bertahan di danau tanpa energi matahari selama 120.000 tahun terakhir, mungkin bahkan hingga 1 juta tahun.

Selama setahun terakhir, para peneliti telah mengisolasi dan menumbuhkan kultur sekitar selusin spesies mikroba. Sequencing DNA telah mengungkapkan tanda-tanda hampir 4.000 spesies, banyak di antaranya adalah mikroba yang dikenal memecah mineral untuk energi tanpa adanya sinar matahari.

Salah satu pertanyaan utama bagi para ilmuwan adalah apakah bentuk kehidupan ini diklasifikasikan sebagai 'survivors' atau 'arrivers'. Survivors adalah keturunan mikroba yang hidup di sedimen ketika daerah tersebut tertutup oleh lautan, sementara arrivers mungkin telah terdeposit di es dan bekerja turun selama 50.000 tahun terakhir saat es mencair dari dasar gletser.

Atau, arrivers bisa saja masuk ke danau dari air laut yang merembes di bawah lapisan es, mengingat Lake Whillans berjarak 100 kilometer dari garis dasar di mana lapisan es bertransisi dari beristirahat di tanah menjadi mengapung di es. Temuan penting lainnya dari danau termasuk jejak fluoride, yang menunjukkan adanya ventilasi hidrotermal, yang menyediakan sumber energi kimia yang kaya yang dapat mendukung kehidupan eksotis. Juga ditemukan sejumlah kecil formate, bahan kimia yang menunjukkan adanya metana, gas rumah kaca.

Perkiraan menunjukkan bahwa sedimen di bawah lapisan es Antartika mengandung ratusan miliar ton metana. Ini menimbulkan masalah signifikan karena suhu global meningkat dan lapisan es Antartika mulai mencair, melepaskan metana dan berkontribusi pada kenaikan permukaan laut global.

Sistem gletser Antartika Barat mencair

Pada tahun 2014, para ilmuwan merilis studi yang mengungkapkan bahwa bagian besar dari sistem gletser di Antartika Barat telah mulai runtuh. Sebelumnya, para ilmuwan percaya bahwa sistem gletser setebal 3,2 kilometer ini akan tetap stabil selama ribuan tahun, tetapi penelitian baru menunjukkan timeline yang lebih cepat.

Profesor ilmu bumi UC-Irvine dan penulis utama studi tersebut, Eric Rignot, memperingatkan bahwa enam gletser besar di Laut Amundsen "telah melewati titik tidak bisa kembali," dengan perkiraan saat ini menunjukkan bahwa gletser bisa hilang dalam dua abad. Jika ini terjadi, sisa es di Antartika Barat akan mengikuti.

Sementara itu, sebuah studi tentang penipisan gletser di Semenanjung Antartika Selatan menemukan bahwa sebagian besar wilayah tersebut telah tidak stabil sejak 2009, dengan kehilangan massa es dari gletser yang berakhir di laut meningkat dengan cepat.

Air hangat berkontribusi pada pencairan

Salah satu penjelasan untuk pencairan gletser yang cepat adalah bahwa air laut yang lebih hangat menembus dasar gletser. Peneliti yang mempelajari gletser Totten di Antartika Timur menemukan bukti adanya palung dalam di bawah gletser, memungkinkan air laut yang lebih hangat menembus dasarnya. Selama perjalanan baru-baru ini ke Antartika, para peneliti menemukan air di sekitar gletser Totten 1,5 derajat Celsius lebih hangat daripada area lainnya.

Penemuan ini mengejutkan para ilmuwan, karena lapisan es Antartika Timur sebelumnya dianggap dikelilingi oleh air dingin dan karenanya sangat stabil. Karena air yang lebih hangat, "gletser Totten adalah gletser yang paling cepat menipis di Antartika Timur, dan pencairan ini berpotensi mendorong kehilangan es regional yang substansial," menurut Jason Roberts, seorang glasiolog dari Divisi Antartika Australia.

Lautan yang lebih hangat dan produktif

Penelitian baru menemukan bahwa meskipun suhu global yang meningkat akan mempercepat pencairan gletser, perairan pesisir Antartika bisa menjadi lebih produktif. Ini disebabkan oleh polynyas—hamparan air laut terbuka di sepanjang pantai yang dikelilingi oleh es laut mengapung dan landas kontinen—terbentuk. Formasi ini produktif dengan kelimpahan fitoplankton karena besi yang dipompa ke dalamnya oleh air lelehan gletser. Ini menghasilkan polynyas mengeluarkan bau seperti telur busuk, menurut Kevin Arrigo, seorang ahli oseanografi biologi di Universitas Stanford, karena emisi yang dihasilkan oleh fitoplankton.

Menggunakan data satelit dari 1997 hingga 2014 untuk 46 polynyas di sekitar Antartika, para peneliti mendeteksi korelasi kuat antara tingkat produktivitas dan tingkat pencairan gletser dari gletser yang berdekatan. Para ilmuwan berhipotesis bahwa air lelehan gletser memperkaya perairan polynyas dengan besi, yang bertindak seperti pupuk. Air lelehan memasok besi karena, saat es mencair menuju laut, ia memecah batuan dasar yang kaya akan besi. Gletser juga memiliki besi yang terperangkap dalam massanya dari salju yang telah terakumulasi di lapisan es selama ribuan tahun, dengan salju yang jatuh menjebak debu yang kaya akan besi.

Lautan produktif sebagai penyerap karbon

Para peneliti berspekulasi bahwa seiring ekosistem menjadi lebih produktif, lebih banyak makanan akan tersedia untuk organisme di puncak rantai makanan. Arrigo mencatat, "kepadatan terbesar penguin dan anjing laut berada di area di mana polynyas paling produktif." Manfaat potensial lainnya adalah peran mereka sebagai penyerap karbon, karena badan air dengan fotosintesis yang terjadi bertindak sebagai penyerap karbon. Secara khusus, Arrigo mengklaim bahwa polynyas "secara tidak proporsional menyerap karbon dioksida atmosfer," dan peningkatan produktivitas mereka kemungkinan akan meningkatkan kemampuan mereka untuk menyimpan karbon. Namun, dengan polynyas hanya beberapa ratus kilometer persegi, Arrigo mengakui dampaknya akan minimal.