Menaja Keindahan Gua Es Abadi

Pada hari-hari musim panas yang hangat dan menyenangkan di pegunungan Provinsi Shanxi, China, suhu udara cukup tinggi. Namun siapa sangka, hanya beberapa meter di bawah permukaannya terdapat sebuah katedral es yang spektakuler.

Dinding dan lantai dari gua es Ningwu dilapisi lapisan es. Stalaktit es meregang turun dari langit-langit gua, menuju stalagmit yang terbentuk di lantai.

Pemandangannya memang mengagumkan, tapi tidaklah unik. Seperti yang umum terjadi secara alami di gua-gua es yang tersebar di seluruh benua Eropa, Rusia, Asia Tengah, dan Amerika Utara. Banyak yang telah disulap menjadi tempat-tempat wisata utama. Tapi dalam beberapa dekade terakhir orang-orang datang dengan tujuan untuk memahami apa yang membuat freezer alami ini begitu dingin.

Peneliti gua es terkenal, George Forrest Browne, awalnya membantu mempopulerkan mereka di Inggris setelah perjalanan keliling Eropanya. Dia mencatat penemuan gua es pertamanya di Swiss pada tahun 1861.

"Di bagian bawah, setelah menembus beberapa yard ke dalam jurang batu, kami menemukan sebuah gua kecil yang rendah, sepenuhnya gelap, dengan lantai es dan pilar dari bahan yang sama," tulis Browne dalam jurnalnya.

Ningwu Ice Cave

Aurel Persoiu, seorang peneliti di Emil Racovita Institut Speleologi di Rumania, juga tidak akan melupakan pengalaman pertamanya dengan gua es.

"Ketika Anda menghabiskan banyak waktu untuk caving, itu benar-benar membuat Anda tertegun ketika melihat formasi es di dalamnya. Anda mulai bertanya-tanya mengapa disini dan bukan di tempat lain?. Apa yang membuatnya berbeda?."

Ya, apa yang membuatnya berbeda?.

Meskipun mereka sudah menjadi objek studi selama lebih dari 150 tahun, bagaimana persisnya gua es tetap begitu dingin terus diperdebatkan.

Banyak penjelasan telah coba diberikan termasuk pembalikan lokal panas Bumi - yang berasal dari panas mantel Bumi. Teori "cold source" ini menyatakan bahwa arus hangat mantel Bumi kadang-kadang mungkin kehilangan panasnya pada wilayah-wilayah tertentu, yang lalu membentuk deposit es dan jika gua berada tepat di daerah itu maka gua itu akan menjadi gua es.

Ningwu Ice Cave

Tetapi para ilmuwan yang mempelajari gua es Ningwu di Akademi Ilmu Geologi China mengatakan bahwa teori "Cold Source" masih memerlukan pendalaman lebih lanjut.

Peneliti gua es asal China, Yaolin Shi menunjukkan bahwa panas Bumi memang memiliki variasi di berbagai tempat, perbedaan-perbedaan ini sering mempengaruhi suhu permukaan juga. Jika tanah lebih dingin karena kurangnya panas Bumi, permukaanpun ikut menjadi dingin.

Namun sepertinya hal itu tidak terjadi pada gua es Ningwu, suhu musim panas di permukaan bisa mencapai 17 ° C bahkan saat suhu dalam gua berkisar pada nol derajat. Itu cukup untuk menunjukkan adanya ketidaksesuaian.

Ningwu Ice Cave

"Anda perlu mendinginkan gua, sebagai syarat pertama," kata Persoiu, yang telah mempelajari beberapa gua-gua es di Rumania.

Pendinginan ini mungkin disebabkan oleh udara dari luar gua dan bukan oleh kurangnya panas Bumi di bawahnya. Di musim dingin, udara dingin dan padat memenuhi gua es.

"Jika Anda mengukur suhunya, Anda dapat melihat suhu jatuh setiap lima atau sepuluh menit atau lebih, sepertinya pendinginan dari luar memicu gelombang udara dingin dalam gua."

Ternyata itu adalah kombinasi dari bentuk dan posisi tertentu gua, arus musiman dari udara yang melalui ruang, dan sifat pertukaran panas dengan dinding batu yang menciptakan mikro-lingkungan yang unik yang diperlukan agar gua tetap dingin bahkan ketika dunia luar menghangat kembali. Shi lalu membuat model matematika gua Ningwu untuk memetakan pergerakan panas yang melaluimya.

Ningwu Ice Cave

Ningwu adalah gua berbentuk pin bowling yang terletak 85 m dibawah sisi gunung yang memiliki ketinggian lebih dari 2.000 m di atas permukaan laut. Bentuk pin bowling dimana bagian lehermya menyempit telah bertindak sebagai perangkap udara dingin yang terperangkap ke bawah leher gua selama musim semi, musim panas, dan musim gugur. Udara hangat yang sangat sedikit datang dari panas Bumi yang diserap oleh dinding batu kapur gua, tapi ini adalah sebuah proses pemanasan yang tidak efisien yang terjadi sangat lambat.

Di musim dingin, suhu di luar gua merosot ke -15 ° C. Udara dingin dari luar menerobos ke dalam gua, dan udara hangat di dalam gua menghilang, menurunkan suhu gua lebih lanjut.

Ada properti lain gua yang membuatnya begitu sulit untuk menghangatkan ruangan. Setelah es terbentuk di dalam gua, ia bertindak sebagai buffer yang menstabilkan suhu. Jika udara hangat masuk ke dalam gua, beberapa es mulai mencair. Tapi itu membutuhkan banyak energi, sehingga pembentukan lelehan kecil air es itu secara efektif menyerap banyak panas yang masuk, mencegah gua dari pemanasan yang terlalu banyak.

Sebaliknya, ketika udara luar yang sangat dingin masuk, air cair di dalam gua akan membeku, melepaskan energi dan menghentikan suhu gua jatuh lebih rendah lagi. Proses ini dapat menjaga suhu cukup konstan di dalam gua. Interaksi antara es dan air di dekat pintu masuk gua membantu mempertahankan suhu gua sepanjang tahun.

Eisriesenwelt Ice Cave

Beberapa gua es memiliki beberapa pintu masuk, yang mempengaruhi aliran musiman dari udara dan es mencair dan tumbuh kembali setiap tahun. Pintu masuk ke gua es ini - seperti yang terdapat pada gua es terbesar di dunia, Eisriesenwelt di Austria - memiliki pintu-pintu masuk yang berada di ketinggian yang berbeda yang mendorong aliran musiman dari udara dingin memasuki gua.

Ketika ada keseimbangan antara semua faktor ini - aliran udara di dalam gua dan dunia luar, panas Bumi dari dinding gua, perubahan keadaan air es, dan bentuk gua - hasilnya adalah sebuah gua es.

"Ini hampir seperti trik biologi, cara lingkungan gua es mempertahankan dirinya sendiri," kata Persoiu.

Gua es mungkin tampak dalam keseimbangan relatif stabil, tetapi mereka sebenarnya rentan mencair jika kondisi di sekitar gua terganggu. Dari simulasi matematika Shi tentang lingkungan gua es, menunjukkan bahwa beberapa gua mungkin sudah berada dalam bahaya.

Wudalianchi Ice Cave

Gua es Wudalianchi di Provinsi Heilongjiang di Cina, misalnya, manajer telah memasang pintu besi di pintu masuk gua dalam upaya untuk melindunginya pada malam hari dan di musim dingin. Hal ini menempatkan tubuh es dalam resiko, kata Shi.

Tanpa masuknya gelombang udara dingin - terutama di bulan-bulan terdingin - gua tidak akan cukup membeku sampai sisa tahunannya. Dalam perhitungan Shi, upaya tertentu untuk melestarikan gua mungkin akan menjadi bumerang. Menghalangi aliran udara di musim dingin bisa membuat seluruh tubuh es mencair dalam beberapa dekade.

"Pengelolaan gua es harus didasarkan pada ilmu yang tepat," kata Penny Boston, seorang speleologist di New Mexico Institute of Mining and Technology di Albuquerque di AS. "Kadang-kadang dalam upaya untuk melestarikan es, orang justru tidak sengaja merusak massa es."

Dobsinska Ice Cave

Niat baik untuk mencoba untuk melestarikan gua es dapat dimengerti. Sejumlah besar wisatawan mengunjungi mereka setiap hari. Beberapa diantaranya adalah Situs Warisan Budaya, termasuk gua es Dobsinska dan Silica di Slovakia

Gua es Ningwu sendiri dikunjungi oleh lebih dari 1.000 wisatawan per hari ketika gua itu terbuka untuk umum antara Mei dan Oktober. Setiap turis mungkin menghabiskan satu jam di gua, yang diterangi untuk oleh 200 bola lampu. Baik turis dan lampu jelas memberikan panas tambahan.

Kabar baiknya adalah bahwa, menurut Shi, kehangatan ekstra ini seharusnya tidak mengganggu lingkungan gua, asalkan masih menerima aliran musiman dari udara dingin. Beberapa ilmuwan berharap bahwa pengunjung bahkan akan memainkan peran dalam melestarikan gua es dalam jangka panjang.

"Pariwisata dapat digunakan sebagai sarana untuk membantu kami melestarikan gua es," kata Boston. "Ini bisa menunjukkan kepada publik bagaimana uniknya tempat-tempat itu."

Upaya konservasi tersebut menjadi lebih mendesak karena ancaman dari perubahan iklim. Salah satu konsekuensi dari musim dingin yang lebih pendek adalah kurangnya udara dingin untuk mengisi gua es, yang berujung pada ketidakseimbangan.

"Saya telah melihat bencana mencairnya gua-gua es," kata Persoiu. "Ini seperti Larsen Ice Shelf B di Antartika Barat yang lenyap pada tahun 2002 - Anda sampai ke titik tertentu dan tiba-tiba semuanya hilang. Itu sesuatu yang terjadi di sini, di sebuah gua es di Rumania. "

Banyak gua es telah kehilangan es nya akibat perubahan iklim.

"Di sini, di gua es Bandera, New Mexico, di mana saya tinggal, telah kehilangan es yang signifikan selama beberapa dekade terakhir," kata Boston.

Bandera Ice Cave

Hal ini telah menyebabkan upaya entitas lokal dan internasional yang mencoba untuk melestarikan gua es. International Union of Speleologi memiliki komisi yang bekerja untuk pelestarian gua es, dan ada beberapa kelompok lokal yang terkait dengan pelestarian gua es yang bergerak secara individu. Tapi Boston mengatakan bahwa "kecuali niat baik itu dilandasi oleh ilmu pengetahuan, mereka cenderung tidak efektif atau bahkan berbahaya".

Ini adalah berita buruk, karena gua es bukan hanya tempat wisata yang menakjubkan. Mereka juga arsip penting dari kondisi atmosfer dan lingkungan masa lalu Bumi.

Proporsi penanda radioaktif yang berbeda dalam es dapat menyediakan data untuk membantu memahami proses ketika tubuh es terbentuk. Kemudian, proporsi gas yang terperangkap dalam gelembung di dalam es dapat memberi gambaran spesifik komposisi kuno atmosfer pada saat pembekuan dimulai.

Terlebih lagi, serbuk sari, fragmen daun dan biomassa lainnya, dan kehidupan mikroba yang diawetkan dalam es menyediakan informasi lebih lanjut tentang ribuan kehidupan jutaan tahun yang lalu. "Mereka adalah perangkap bagi sisa-sisa biologis, dan ada informasi tidak terbatas yang bisa diambil dari mereka," kata Persoiu.

Antartika

Di daerah kutub di mana masih ada lapisan es yang luas, es digunakan secara rutin untuk mengungkapkan informasi seperti itu. Tapi di daerah beriklim sedang dimana lapisan es jarang atau tidak ada, dengan satu-satunya badan es permanen terbatas pada ketinggian yang sangat tinggi. membuat peta iklim masa lalu dan menciptakan gambar dari kehidupan kuno sulit dilakukan.

Oleh karenanya, gua es menjadi poin data penting di daerah beriklim tersebut, Mereka membantu para ilmuwan membuat perbandingan yang berarti antara, misalnya, wilayah pegunungan Kakasus di Eropa Timur dan pegunungan Alpen di Eropa barat.

Persoiu, bagaimanapun, adalah kurang yakin dengan ide ini. "Jumlah bekuan yang Anda dapatkan dalam lubang sedalam 10 m akan terlalu sedikit karena telah dicairkan oleh panas Bumi. Tetapi tidak ada data untuk membuktikan ini."

Tapi ia menunjukkan bahwa beberapa organisme sudah menggunakan sistem seperti gua untuk menjaga aliran udara dingin melalui rumah mereka. "Sebuah model gundukan rayap untuk pendinginan gedung-gedung tinggi bekerja lebih baik - ini bekerja seperti dua pintu masuk gua, dengan bukaan pada ketinggian yang berbeda" (bbc/tvsx)