Kunci untuk mengungkap rahasia planet-planet jauh dimulai dari sini, di Bumi. Para peneliti di Universitas Tohoku, Universitas Tokyo, dan Universitas Hokkaido telah mengembangkan model yang mempertimbangkan berbagai reaksi kimia atmosfer untuk memperkirakan bagaimana atmosfer – dan tanda-tanda awal kehidupan – berevolusi di Bumi.
“Bumi purba tidak seperti rumah kita saat ini,” jelas Shungo Koyama (Universitas Tohoku), “Itu adalah tempat yang jauh lebih tidak bersahabat; kaya akan besi metalik dengan atmosfer yang mengandung hidrogen dan metana.” Molekul-molekul ini mengandung petunjuk penting tentang bagaimana kehidupan pertama kali terbentuk. Saat terkena radiasi ultraviolet (UV) matahari, mereka mengalami reaksi kimia yang menghasilkan bahan organik (juga dikenal sebagai “bahan penyusun kehidupan”). Sebagian dari bahan organik ini merupakan prekursor biomolekul esensial, seperti asam amino dan asam nukleat.
Namun, sulit untuk memahami peran radiasi UV. Pertama, jenis atmosfer ini tidak stabil dan kemungkinan besar mengalami perubahan cepat akibat reaksi kimia di atmosfer. Kedua, ketika radiasi UV secara efisien memecah uap air di atmosfer dan membentuk molekul oksidatif, rasio percabangan dan skala waktu yang tepat belum ditentukan. Untuk mengatasi masalah ini, model fotokimia 1D diciptakan untuk membuat prediksi akurat tentang seperti apa atmosfer Bumi di masa lalu.
Perhitungan tersebut mengungkapkan bahwa sebagian besar hidrogen hilang ke luar angkasa dan hidrokarbon seperti asetilena (yang dihasilkan dari metana) melindungi radiasi UV. Penghambatan radiasi UV ini secara signifikan mengurangi pemecahan uap air dan oksidasi metana selanjutnya, sehingga meningkatkan produksi bahan organik. Jika jumlah awal metana setara dengan jumlah karbon yang ditemukan di permukaan bumi saat ini, maka lapisan organik setebal beberapa ratus meter dapat terbentuk.
“Mungkin ada akumulasi bahan organik yang menciptakan sup yang kaya akan unsur-unsur penting. Itu bisa jadi merupakan sumber munculnya makhluk hidup pertama kali di Bumi.” Tatsuya Yoshida (Universitas Tohoku) mengusulkan.
Model tersebut menunjukkan bahwa atmosfer di Bumi kuno sangat mirip dengan apa yang kita lihat di planet tetangga saat ini: Venus dan Mars. Namun, meski letaknya berdekatan, Bumi berevolusi menjadi lingkungan yang sangat berbeda. Para peneliti mencoba memahami apa yang membuat Bumi begitu istimewa. Dengan demikian, model ini memungkinkan kita memperdalam pemahaman tentang apakah evolusi atmosfer dan asal usul kehidupan di Bumi merupakan hal yang unik atau memiliki pola yang sama dengan sistem planet lain.
Temuan ini dipublikasikan di jurnal Astrobiologi.