11 Pertanyaan dan Penjelasan Tentang Bumi yang Perlu Diketahui

Sebagai salah satu dari banyak makhluk hidup yang mendiami bumi, sudah sepatutnya kita juga harus mengetahui lebih banyak tentang bumi. Sehingga, bukan hanya tinggal di bumi tapi juga paham tentang rumah atau bumi yang kita diami ini. 11 pertanyaan dan penjelasan tentang bumi ini merupakan hasil pembahasan dari pembelajaran Geoscience atau ilmu bumi, yaitu ilmu yang mempelajari tentang bumi.

1. Jelaskan mengapa permukaan bumi kita begitu dinamik ?

Permukaan bumi kita begitu dinamik karena adanya proses-proses geomorfologi yang terus terjadi akibat pengaruh tenaga endogen dari dalam bumi (pergerakan tektonik, aktivitas vulkanisme, dsb) dan tenaga eksogen dari luar bumi (radiasi yang membentuk dan mempengaruhi iklim, jatuhan meteor, aktivitas organism dsb), yang saling berinteraksi dan membentuk permukaan bumi melalui proses geomorfologi yang kompleks. Sebagaimana dinyatakan oleh Thornbury (1958) dalam konsep dasar geomorfologi bahwa “the same physical processes and laws that operate today, operated throughtout geologic time, although not necesserely always with the same intensity as now”. Pernyataan Thornbury tersebut dapat dipahami bahwa permukaan bumi akan selalu dinamis, dan akan terus berubah-ubah sepanjang waktu.

2. Bandingkan proses asal dalam dan luar bumi

Proses asal pembentukan permukaan bumi terbagi menjadi dua yaitu proses asal yang berasal dari dalam bumi seperti aktivitas tektonik, vulkanik, diastropisme, yang dipengaruhi oleh tenaga dari dalam kerak bumi yang kemudian disebut sebagai tenaga endogenik. Sementara proses lain yang dipengaruhi oleh beberapa aktivitas seperti pelapukan, longsor, erosi dan lain lain sebagai hasil dari tenaga yang berasal dari luar, yang kemudian dikenal sebagai eksogen (Thornbury, 1958).

3. Apa yang terjadi jika sinar matahari tidak mencapai bumi ?

Jika sinar matahari tidak mencapai bumi, maka kehidupan di bumi akan musnah. Energy matahari merupakan mesin yang mempertahankan siklus hidrologi. Ia juga bersifat mempengaruhi terjadinya perubahan iklim. Energi matahari bersifat memproduksi gerakan massa udara di atmosfer dan lautan. Energy ini merupakan sumber tenaga untuk terjadinya proses evaporasi dan transpirasi. Energy matahari mendorong terjadinya siklus hidrologi melalui proses radiasi. Sementara penyebaran kembali energy matahari akan menghasilkan konduksi dari daratan dan konveksi yang berasal dari badan air dan atmosfer (Asdak, 2014).

Energy matahari juga berperan besar dalam proses fisiologi tumbuhan, yaitu proses fotosintesis tumbuhan, terutama pada fase vegetative, generative dan pemasakan. Cahaya yang berasal dari radiasi matahari kemudian melalui proses fotosintesis menghasilkan produk berupa glukosa, oksigen dan energy yang ditandai dengan perubahan fisik tumbuhan seperti bertambahnya tinggi, jumlah daun dan penambahan berat simpanan bahan kering seperti buah ataupun biji (Taiz, L. and E. Zeiger. 1998). Jika radiasi matahari tidak ada, maka proses fotosintesis akan terganggu sehingga tumbuhan akan mati, dan sumber pangan manusia pun akan hilang.

4. Mengapa suhu di permukaan bumi relatif konstan, meskipun dipengaruhi oleh dua sumber energi panas yang besar

Ada dua sumber energy panas yang ada di bumi, yaitu energy radiasi matahari dan energy dari dalam bumi. Energy radiasi matahari yang sampai ke bumi di luar atmosfer sangatlah besar. Perkiraan energy tersebut berjumlah 1.367 W/m2 di luar atmosfer yang langsung menghadap matahari dengan panjang gelombang antara  0.3 sampai 3 μm (Duffie and Beckman, 2013), energy ini disebut dengan radiasi total. Jumlah radiasi total hanya dapat terjadi pada wilayah yang tegak lurus dengan arah datangnya radiasi. Energy yang sedemikian besar tidak semuanya masuk ke permukaan bumi, karena kebanyakan dari radiasi gelombang yang paling pendek yang jatuh ke bumi tidak mencapai permukaan (Lowrie, 2007). Mengingat bentuk bumi yang bulat, dan sifat bumi yang berotasi pada porosnya, maka radiasi total yang jatuh akan berkurang seiring bertambahnya sudut kemiringan arah datangnya sinar, dan sisi gelap bumi akibat rotasi tidak akan menerima radiasi, sehingga akan ada translokasi panas atau energy yang jatuh dari satu tempat ke tempat lain, dan menyebabkan radiasi rata-rata yang diterima bumi hanya tinggal ¼ dari jumlah radiasi total atau ± 340 W/m2 (NASA, 2009).

Energy radiasi matahari ketika masuk ke bumi akan mengalami 3 kejadian, yaitu penghamburan oleh molekul udara, air dan debu, penyerapan oleh O3, H2O, and CO2, dan pantulan oleh molekul di atmosfer maupun permukaan. Molekul udara yang berinteraksi dengan gelombang radiasi matahari akan menyebabkan energy radiasi disebarkan ke segala arah, apabila molekulnya lebih kecil daripada panjang gelombang, maka akan terjadi peyebaran Rayleigh yang menyebabkan langit berwarna biru di siang hari (Natural Resources Canada, 1998). Oleh sebab itu, maka energy matahari yang sampai ke permukaan sudah tidak sebesar energy matahari yang di luar angkasa, sehingga tidak mengganggu kehidupan di muka bumi, dan temperature di bumi tetap stabil (NASA, 2009).

Lihat juga : Bumi Dalam Masa Perubahan

Panas mengalir secara konstan dari dalam bumi menuju ke permukaan. Total panas yang hilang dari bumi mencapai 44.2 TW (4.42 × 1013 watt). Aliran panas rata-rata adalah 65 ± 1,6 mW/m2 di atas kerak benua dan 101 ± 2,2 mW/m2 di atas kerak samudra, dari semua bagian panas yang hilang, 70% nya hilang di lautan, dan 30% sisanya hilang di benua. Hal ini terjadi akibat litosfer di lautan lebih tipis daripada litosfer yang di benua (Pollack  et al., 1993).

5. Jelaskan apakah ada hubungan antara penyinaran matahari dengan siklus air dan siklus batuan

Kaitan antara penyinaran matahari, siklus hidrologi, dan siklus batuan erat kaitannya dengan proses-proses geomorfologi. Sebagaimana disebutkan oleh Asdak (2014), bahwa energi matahari yang memproduksi gerakan massa udara di atmosfer dan lautan, merupakan sumber tenaga untuk terjadinya proses evaporasi dan transpirasi. Energy matahari mendorong terjadinya siklus hidrologi melalui proses radiasi. Sementara penyebaran kembali energy matahari akan menghasilkan konduksi dari daratan dan konveksi yang berasal dari badan air dan atmosfer. Dengan adanya proses evaporasi, transpirasi, dan kemudian menjadi presipitasi yang dibangkitkan oleh energy matahari, maka proses siklus hidrologi akan terus berlangsung sepanjang energy matahari masih ada dan membentuk sistem cuaca dan iklim.

Siklus batuan juga dipengaruhi oleh energy matahari melalui proses pelapukan, erosi, transport, deposisi, dan sedimentasi. Batuan yang tersingkap diatas permukaan akan mengalami pelapukan disebabkan oleh factor air, suhu, dan factor factor yang lainnya (Carlson, 2011). Seperti kita ketahui, batuan yang awalnya berasal dari magma di dalam bumi yang keluar ke permukaan melalui aktivitas vulkanisme, kemudian membeku dan menjadi batuan beku. Batuan beku tersebut selanjutnya, melalui kerja iklim yang kompleks akan melapuk, tererosi untuk kemudian tersedimentasi dan tersementasi menjadi padat, dan menjadi batuan sedimen. Batuan sedimen tersebut, melalui tenaga tektonik akan masuk ke dalam kerak bumi. Melalui tekanan serta suhu yang tinggi di dalam kerak bumi, batuan sedimen tidak lagi dalam keseimbangan dan akan membentuk batuan metamorf. Jika suhu sangat tinggi, batuan metamorf tersebut dapat meleleh dan menjadi magma kembali (Carlson, 2011).
Jadi, jelas ada hubungan antara penyinaran matahari, siklus hidrologi, dan siklus batuan, di mana penyinaran ataupun radiasi matahari menjadi energy untuk menjalankan siklus hidrologi dan system iklim, yang mendorong pelapukan, transport, dan sedimentasi batuan yang tersingkap ke permukaan.

6. Mengapa bagian bawah selubung lebih panas dari bagian yang lain ?

Bagian bawah selubung permukaan bumi lebih panas daripada bagian yang lain disebabkan oleh meningkatnya suhu dengan kedalaman, atau lebih sering disebut Geothermal Gradient. Suhu rata-rata akan meningkat sebanyak 25°C per kilometer kedalaman dari permukaan. Pada beberapa wilayah di bumi mempunyai gradient yang lebih besar, yang mengindikasikan konsentrasi panas ada pada wilayah tersebut sangat dangkal. Pada lapisan tertentu di mantel bumi, batuan di dalamnya dapat meleleh disebabkan oleh suhu yang sangat tinggi, namun semakin kedalam mendekati inti, batuan tidak meleleh dan tetap solid, hal ini disebabkan oleh tingginya tekanan pada lapisan tersebut yang dapat mencapai 3 juta atm. Panas yang berasal dari dalam bumi diyakini berasal dari peluruhan isotop radioaktif yang telah terjadi sejak awal penciptaan/pembentukan planet bumi (Carlson, 2011). 

7. Mengapa bumi tidak bertambah besar, jika batuan bumi selalu terbentuk ?

Dalam perkembangannya, bentuk bumi secara konstan terus berubah. Hal ini disebabkan tenaga tektonik berupa gempa bumi, aktivitas vulkanik, yang membentuk gunung-gunung, sementara erosi, longsor meratakannya, kejadian iklim seperti El Nino dan La Nina memperluas gerak massa udara ke lautan dan daratan (NASA, 2011). Sejak zaman Darwin, ada sebagian orang yang meyakini bahwa bentuk bumi ini terus meluas dan mengembang, sehingga terlahirlah teori bumi meluas (expanding earth theory) (NASA, 2011). Namun beberapa ilmuan NASA telah membuktikan bahwa teori tersebut kurang tepat, karena pembentukan batuan tersebut merupakan siklus, dimana ketika batuan baru terbentuk dan keluar dari dalam bumi, batuan lain akan masuk ke perut bumi melalui proses subduksi atau penujaman lempeng.

Lihat juga : Teori Bumi Datar atau Dunia Datar

Hal tersebut telah dibuktikan oleh penelitian dari Xiaoping Wu, seorang ilmuan dari NASA dan beberapa ilmuan lain dari perancis dan belanda telah melakukan riset dan mengevaluasi akurasi dari bingkai referensi terrestrial internasional.  Tim telah melakukan pengukuran data serta estimasi  pada bagian bumi yang solid dengan menggunakan teknik geodesi, GPS, dan lain-lain untuk mengumpulkan data pada pergerakan permukaan bumi. Data tersebut kemudian dikombinasikan dengan data gravitasi dari pesawat  NASA Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) dan menggunakan model tekanan bawah laut, yang membantu ilmuan tersebut untuk menginterpretasi perubahan data di seluruh lautan (NASA, 2011). Hasilnya adalah, para ilmuan memperkirakan bahwa perubahan rata-rata diameter bumi adalah 0.1 mm/tahun (Wu., at al, 2011), sebuah hasil yang secara statistic tidak signifikan.

8. Fakta apakah yang dapat membuktikan bahwa inti bumi adalah besi ?

Carlson (2011) menyebutkan inti bumi memiliki komposisi besi dan nikel dan beberapa elemen lainnya seperti oksigen, pottasium, sulfur atau silicon. Hal ini dibuktikan oleh perpaduan hasil penelitian mengenai astronomi dan gelombang seismic. Bukti lainya adalah adanya medan magnetic bumi, dimana oleh Carlson (2011) diilustrasikan dengan pembacaan pada gravity meter yang akan lebih dipengaruhi oleh densitas jenis batuan di bawahnya. 

9. Mengapa asthenosfer penting untuk memahami dinamika dari kerak bumi ?

Astenosfer merupakan bagian paling atas dari mantel bumi yang terletak di bawah litosfer, dengan karakteristik yang lunak (semi cair), yang mana dapat meredam dan melemahkan geteran seismic (Carlson, 2011). Oleh karena sifatnya yang lebih liquid, maka asthenosfer sangat dinamik, sehingga bagian-bagian lithosfer yang terfragmentasi dan mengapung di atas asthenosfer akan berinteraksi dengan bergerak saling menjauhi (divergen), bertumbukan (konvergen), ataupun saling menyamping (transform). Asthenosfer diduga merupakan sumber dari igir basaltic tengah lautan atau mid-ocean ridge basalt atau disingkat MORB (Hofmann, 1997 dalam Karato 2012). 

10. Jelaskan bagaimana lempeng tektonik dapat menyebabkan igir tengah lautan !

Igir tengah lautan merupakan alur pegunungan bawah laut terpanjang dengan bentuk menyerupai jahitan pada bola baseball (Carlson, 2011) . Igir tengah lautan dapat terbentuk oleh adanya aktivitas lempeng pada batas divergen (divergent boundaries), di mana  dua lempeng samudra  yang bergerak saling menjauhi satu sama lain akibat dorongan magma dari bagian dalam mantel (Kious and Tilling, 2015). Igir bawah laut umumnya terdiri dari batuan basaltic, dengan panjang lebih dari 80.000 kilometer, lebar 1.500-2.500 kilometer dan berdiri tegak 2-3 kilometer di atas dasar samudra (Carlson, 2011).

11. Apakah akibat dari perbedaan batas lempeng tektonik ?

Akibat dari batas lempeng tektonik adalah interaksi relatif dari setiap lempeng yang dapat berupa gerakan saling menjauhi (divergent), bertumbukan (convergent), ataupun saling menyamping (transform). Batas divergen (Divergent boundaries) adalah peristiwa di mana dua lempeng saling menjauhi satu sama lain. Kebanyakan batas divergen akan menyerupai ataupun membentuk igir pegunungan bawah laut, yang kemudian disebut sebagai igir tengah lautan. Pergerakan di sepanjang igir tengah lautan dapat menyebabkan gempa dengan kekuatan menengah. Batas konvergen (Convergent Boundaries), adalah proses di mana dua lempeng tektonik bergerak saling mendekati (bertumbukan). Batasan konvergen, karena ukurannya, dapat menyebabkan gempa bumi dengan kekuatan yang sangat besar. Batas transform (Transform Boundaries), terjadi saat dua lempeng tektonik bergeser  secara horizontal satu sama lain. Gempa yang dihasilkan punya kekuatan bervariasi bergantung pada letak posisi sesar apakah ada di continental atau di lautan, dan panjang dari sesar itu sendiri. (Carlson, 2011).

Dengan melihat dan mencoba mempejari tentang bumi dari soal-soal di atas maka kita juga termasuk orang-orang yang peduli tentang ilmu pengetahuan. Terutama pengetahuan tentang bumi tempat tinggal kita ini untuk hidup dan bergenerasi.