Biasanya, es laut di Antartika selama musim dingin membentuk lapisan putih terang yang menutupi jutaan mil persegi. Jadi, ketika para ilmuwan NASA pertama kali melihat sebuah lubang hitam raksasa, para operator satelit benar-benar terkejut.

Kira-kira setahun setelahnya, situasinya makin aneh. Celah hitam itu, yang disebut polynya, membesar sampai seukuran negara Swiss dan tetap terbuka selama berminggu-minggu.

Setelah akhirnya membeku kembali, para peneliti mulai mencari tahu bagaimana mungkin terbentuk lubang es sebesar itu, yang letaknya ratusan mil dari garis pantai terdekat—tepat di atas dataran bawah laut bernama Maud Rise.

Penjelasan polynya secara sederhana

Samudra Selatan biasanya seperti kue lapis. Air dingin dan tidak terlalu asin ada di bagian paling atas, mengapung di atas lapisan air yang lebih asin dan hangat di bawahnya. Sedikit perbedaan kepadatan ini menjaga agar air tidak bercampur.

Untuk membentuk polynya di tengah laut, “kue” ini harus runtuh. Garam harus naik ke permukaan, membuat lapisan atas jadi berat, dan menyebabkan semua lapisan tercampur.

Setelah itu terjadi, terjadi konveksi, es pecah, panas naik ke udara, dan laut melepaskan gas-gas ke atmosfer.

Di dekat pantai, peristiwa serupa terjadi tiap tahun karena angin kencang mendorong es menjauhi daratan. Tapi di tengah laut, hal ini jauh lebih jarang terjadi.

Maud Rise, bukit bawah laut setinggi sekitar 1.400 meter, diduga berperan dengan mengalihkan arus laut dan memutar air seperti spiral ketat.

Titik membandel di atas Maud Rise

Sejarah memperkuat dugaan ini. Antara tahun 1974 dan 1976, lubang es yang jauh lebih besar sempat bertahan di atas Maud Rise setiap musim dingin.

Polynya Maud Rise ditemukan di tahun 1970-an, saat satelit pengamat es laut untuk pertama kalinya dipakai untuk mengamati es di Samudra Selatan.

Lubang ini bertahan selama tiga musim dingin berturut-turut dari 1974 hingga 1976. Waktu itu, para ahli berasumsi fenomena ini bakal terjadi setiap tahun. Tapi, sejak tahun 1970-an, peristiwa ini hanya terjadi sesekali dan sebentar saja.

“2017 adalah pertama kalinya sejak 1970-an kita melihat polynya sebesar dan selama ini di Laut Weddell,” kata Aditya Narayanan dari University of Southampton, penulis utama studi ini yang terbit di Science Advances.

Ia dan koleganya meneliti fenomena ini dengan alat pelampung robot, anjing laut gajah yang dipasangi alat penanda, dan model lautan beresolusi tinggi.

Garam, badai, dan ‘konveyor’ tersembunyi

Selama musim-musim dingin itu, pusaran air Laut Weddell berputar lebih cepat dari biasanya. Putaran ini menarik lapisan air asin dan hangat dari dalam laut ke permukaan, yang otomatis melemahkan es dari bawah. Tapi, seharusnya air cair dari es yang mencair membuat permukaan makin tawar dan menghentikan proses pencampuran lapisan air.

“Kenaikan air dari dalam laut membantu menjelaskan kenapa es bisa meleleh. Tapi pencairan es justru membuat permukaan air makin tawar, yang harusnya bisa menghentikan pencampuran lapisan,” jelas Fabien Roquet, Profesor Oseanografi Fisik di University of Gothenburg, sekaligus salah satu penulis

“Artinya, ada proses lain yang harus bekerja supaya polynya bisa bertahan. Harus ada sumber garam tambahan dari tempat lain.”

Badai ekstratropis yang kencang jadi salah satu jawabannya. Angin kencangnya mendorong es laut menjauh dan membawa air asin ke arah Maud Rise.

Atmospheric rivers—yakni ‘sungai’ udara lembab ribuan kilometer di atmosfer—ikut menambah suhu dari atas, membantu menghancurkan lapisan-lapisan air yang seharusnya terpisah.

Transport Ekman: dorongan terakhir yang hilang

Faktor penentu berikutnya berasal dari ilmu fisika klasik. Saat angin berhembus di permukaan laut, rotasi Bumi membelokkan aliran air permukaan sekitar 90 derajat, proses ini disebut transport Ekman.

Model komputer menunjukkan arus ini mengarahkan air penuh garam ke sisi utara Maud Rise, tepat di lokasi lubang tahun 2017 itu terbentuk.

“Transport Ekman adalah ‘bahan utama’ yang diperlukan agar garam terkumpul dan pencampuran garam serta panas ke permukaan bisa bertahan,” jelas Alberto Naveira Garabato, peneliti lain dari University of Southampton.

Badai-badai ini bukan cuma menggeser es laut, tapi juga menyatukan air yang tepat di tempat yang tepat sehingga konveksi bisa terjadi kuat. Menjelang akhir September, lubang itu sudah melepaskan lebih dari dua puluh kali lipat panas yang biasanya bisa lolos dari es, sebelum akhirnya membeku lagi.

Polynya berpengaruh ke seluruh dunia

Lubang di es laut Samudra Selatan mungkin kelihatannya lokal, tapi ternyata akibatnya terasa sampai jauh.

“Jejak polynya bisa tetap ada di air selama bertahun-tahun setelah terbentuk,” kata Profesor Sarah Gille dari University of California San Diego (UCSD), salah satu penulis penelitian.

“Polynya bisa mengubah pergerakan air dan arus-arus laut yang membawa panas ke benua Antartika. Air padat yang terbentuk di sini bisa menyebar ke seluruh samudra dunia.”

Konveksi air dalam membawa air kaya karbon ke permukaan, sehingga CO₂ bisa terlepas ke udara, dan pada saat yang sama, air asin yang kaya oksigen turun di dasar laut.

Apa yang akan terjadi selanjutnya?

Air asin berat itu pada akhirnya akan masuk ke sistem arus samudra global yang membantu menjaga kestabilan iklim bumi. Karena mekanisme di Maud Rise sangat bergantung pada pusaran air yang makin kuat dan langit yang makin sering badai, frekuensi fenomena ini di masa depan bisa jadi akan makin sering, apalagi angin dunia sudah mulai berubah akibat pemanasan global.

“Ini pertama kalinya sejak pengamatan dimulai di tahun 1970-an, tren luas es laut menurun di Samudra Selatan, dan itu dimulai sekitar tahun 2016. Sebelumnya, ukurannya cenderung stabil,” lanjut Prof Gille.

Kenaikan suhu dan air asin hangat yang menyebabkan lubang di tahun 2017 kini juga makin menipiskan es di pinggiran Antartika.

Dalam beberapa musim dingin ke depan, para ilmuwan akan terus mengamati. Mau polynya muncul lagi atau tidak, kisah ini membuktikan bahwa daerah beku di ujung dunia ini masih bisa memberi kejutan besar—dan apa yang terjadi jauh di selatan ternyata berdampak ke seluruh planet.

Penelitian lengkapnya dipublikasikan di jurnal Science Advances.