Spesies kita menyukai yang dingin.

Homo sapiens berevolusi di — dan masih menghuni — salah satu zaman es Bumi yang langka dan rapuh, periode yang dibedakan bukan oleh melimpahnya kucing bertaring pedang dan mammoth berbulu, melainkan oleh lapisan es di kutub. Selama sebagian besar sejarahnya yang berusia 4,5 miliar tahun, planet kita terlalu hangat untuk es kutub. Kerajaan Cretaceous Tyrannosaurus rex yang lembap 66 juta tahun yang lalu dalam banyak hal merupakan bagian sejarah yang lebih representatif daripada kerajaan kita sendiri. Kala itu, terumbu karang menyelimuti dasar laut dangkal sehangat air mandi, dan makhluk-makhluk hutan menyaksikan cahaya selatan menari di balik celah-celah kanopi hutan hujan Antartika yang lebat.

Tidak semua periode hangat senyaman ini. Pada Periode Permian, sekitar 270 juta tahun yang lalu, seluruh kehidupan hewan di Bumi hampir berakhir dalam kepunahan massal yang dahsyat disertai pemanasan global yang intens dan cepat. Namun, sementara dunia Permian berakhir dengan kebakaran, kehidupan di Bumi hampir punah lebih dari sekali — dan terkadang, berakhir dengan es. Lapisan es kutub merayap turun ke khatulistiwa dan planet ini membeku dalam kondisi yang dikenal sebagai “Bumi Bola Salju”, yang masing-masing berlangsung selama jutaan tahun.

Sejarah Bumi menghadapkan kita pada kerapuhan sesaat yang kita alami: Bumi tidak harus terlihat seperti sekarang. Faktanya, biasanya tidak. Antara masa awal Bumi yang berapi-api dan masa kininya yang (untuk saat ini) dingin, Bumi telah menjadi banyak planet, berkat berbagai kekuatan geologis.

Memahami mengapa iklim Bumi berubah di masa lalu — dan apa yang terjadi pada kehidupan ketika itu terjadi — dapat membantu kita memahami momen tak biasa kita saat ini. Karena meskipun spesies kita menyukai cuaca dingin, kita telah mengambil kendali iklim dan mengarahkan planet kita ke lintasan baru yang panas. Apa yang diajarkan masa lalu tentang ke mana kita akan berakhir?

Zaman Hadean adalah neraka di Bumi

Samudra magma membentang hingga cakrawala ke segala arah, hamparan batuan cair di bawah kerak basal hitam-kelabu yang retak. Sinar matahari yang menyinari hamparan mati ini redup dan redup—namun panasnya naik dari kedalaman di bawah.

Inilah Eon Hadean, masa awal Bumi yang penuh gejolak, yang dimulai sekitar 4,6 miliar tahun lalu ketika gumpalan-gumpalan materi menyatu dari cakram debu dan gas panas yang berputar mengelilingi matahari muda. Cakram ini hangat, setidaknya beberapa ratus derajat Celcius di tempat planet-planet berbatu terbentuk. Namun, suhunya menjadi jauh lebih panas ketika, sekitar 100 juta tahun kemudian, sebuah batu seukuran Mars bernama Theia menghantam Bumi muda . Benturan tersebut melepaskan energi yang setara dengan triliunan bom-H — cukup “untuk menguapkan sebagian besar Theia dan melelehkan apa yang kemudian menjadi Bumi,” kata ilmuwan planet Norman Sleep dari Universitas Stanford.

Tabrakan itu meninggalkan planet ini sebagai lautan magma yang mengerikan di bawah langit yang dipenuhi uap batu. Dan di langit masih menggantung bola magma lain, sebuah bola pijar: bulan, yang telah menyatu dari puing-puing tumbukan, kemungkinan hanya dalam beberapa jam setelah tumbukan. Bergantung pada bagaimana ledakan bulan terjadi, bagian-bagian terpanas dari apa pun yang tersisa setelah tumbukan bisa mencapai suhu sekitar 10.000°C, kata ahli geologi Mark Harrison dari UCLA. “Tidak ada bagian Bumi yang akan mencapai suhu lebih dari sekitar 7.000 kelvin,” atau sekitar 6.700°C.

Suhu permukaan pada batuan padat yang selamat dari benturan jauh lebih rendah, mungkin sekitar 2000°C. Jika suhunya lebih tinggi dari itu, permukaannya tidak akan terbentuk sama sekali.

Selama 1.000 tahun berikutnya, Bumi mendingin cukup dingin sehingga uap batuan di atmosfer mengembun; mungkin dalam bentuk hujan lava, mungkin juga dalam serpihan salju berbatu. Samudra magma membutuhkan waktu lebih lama untuk mengeras. Bulan yang baru terbentuk memanaskan Bumi melalui gaya gravitasi, yang meremas bagian dalam Bumi dan menjaga planet tetap cair selama jutaan, bahkan mungkin puluhan juta tahun. Namun, ketika samudra magma akhirnya mengkristal menjadi batuan, planet ini melewati ambang batas, kata Sleep.

Matahari telah melampaui pusat Bumi yang membara sebagai sumber energi terpenting. Sejak saat itu, iklim Bumi akan ditentukan oleh seberapa banyak energi matahari yang diterima, dipantulkan, dan disimpan oleh planet ini.

Termostat Bumi dinyalakan pada Zaman Arkean

Seiring Bumi Hadean mendingin, hujan akhirnya mulai turun. Dan hujan. Dan hujan. Uap air mengalir keluar dari atmosfer dan melintasi dataran tandus hingga permukaan Bumi kembali tenggelam di bawah samudra global — kali ini, air.

Zaman Arkean, 4 miliar hingga 2,5 miliar tahun yang lalu, dimulai dengan catatan batuan itu sendiri , ketika permukaan akhirnya cukup dingin sehingga batuan tetap padat. Dan batuan dari masa ini, ketika daratan pertama kali muncul di atas lautan dalam lengkungan pulau-pulau vulkanik, menggambarkan dunia yang agak dingin, terutama di kutub. Simulasi menunjukkan bahwa suhu permukaan berkisar antara nol derajat yang dingin hingga 40°C yang hangat — sangat layak huni. Faktanya, tanda-tanda kehidupan paling awal berasal dari periode ini.

Namun, Arkean menghadirkan dilema iklim. Pada awalnya, matahari hanya sekitar 70 hingga 80 persen lebih terang daripada saat ini. Energi matahari berasal dari fusi hidrogen menjadi helium. Seiring hidrogen habis, inti matahari menjadi lebih padat, yang mempercepat fusi dan membuat matahari semakin terang dan panas seiring waktu. Energi yang berasal dari matahari muda yang redup itu sendiri tidak akan cukup untuk menjaga planet ini tetap hangat seperti saat itu. Jadi, secara teori, Bumi seharusnya telah berubah menjadi lingkaran kesembilan neraka Dante—yang tertutup es.

Jawaban atas paradoks ini? Gas rumah kaca seperti karbon dioksida dan metana. Gas-gas ini memungkinkan sinar matahari menyinari permukaan Bumi, yang memanaskannya, tetapi tidak memungkinkan panas terpancar kembali sebagai cahaya inframerah. Hal ini memerangkap panas di sekitar Bumi seperti selimut. “Dulu ada efek rumah kaca yang lebih besar” daripada sekarang, kata ilmuwan planet David Catling dari University of Washington di Seattle. “Begitulah kira-kira kisah dasar Arkean: matahari yang lebih redup, lebih banyak gas rumah kaca.”

Saat samudra magma Hadean mendingin, ia mengeluarkan atmosfer tebal dan beruap yang kaya akan uap air dan karbon dioksida. Meskipun matahari redup, suhunya bisa mencapai sekitar 200°C tepat setelah samudra magma membeku. Namun, di suatu masa antara Hadean yang mengerikan dan Arkean yang tenang, termostat alami planet ini mulai aktif: siklus karbon.