Gas Rumah Kaca: Kenapa Cuma Gas Tertentu?

Atmosfer Bukan Sekadar Selimut

Tidak semua gas penyusun atmosfer berfungsi sebagai Gas Rumah Kaca (GRK).

Banyak orang mengira gas yang paling melimpah di udara secara otomatis menjadi penahan panas utama di Bumi. Faktanya, sekitar $78\%$ atmosfer kita tersusun atas Nitrogen dan $21\%$ tersusun atas Oksigen, namun keduanya sama sekali tidak menahan radiasi panas. Kelimpahan suatu gas di atmosfer tidak ada hubungannya dengan kemampuannya memerangkap panas.

Itulah sebabnya Opsi B (Oksigen) dan Opsi D (Argon) keliru jika dianggap sebagai GRK. Meskipun Oksigen memenuhi seperlima udara dan Argon menyusun hampir $1\%$ atmosfer sebagai gas mulia yang stabil, keduanya bersikap transparan terhadap radiasi panas.

Syarat Masuk Klub GRK

Molekul gas harus bisa bergetar asimetris untuk menyerap radiasi inframerah.

Agar sebuah molekul bisa menyerap radiasi inframerah (panas) dari Bumi, gerakan vibrasi ikatan kimianya harus mampu mengubah distribusi muatan listrik di dalam molekul tersebut.

Gas mulia seperti Argon (Opsi D) adalah atom tunggal tanpa ikatan kimia, sehingga tidak bisa bergetar sama sekali. Sementara itu, molekul Oksigen ($\text{O}_2$, Opsi B) tergolong diatomik homonuklir (terdiri dari dua atom yang sama identik). Ketika ikatan $\text{O}=\text{O}$ merenggang atau memendek, distribusi muatannya tetap simetris sempurna di kedua sisi, sehingga gelombang inframerah tidak bisa beresonansi dengannya.

Sebaliknya, gas poliatomik dengan ikatan beragam memiliki banyak cara untuk menekuk dan bergetar secara asimetris. Ketika frekuensi getaran ini beresonansi dengan radiasi inframerah, molekul akan menyerap energi panas tersebut dan memancarkannya kembali ke atmosfer:

• Metana ($\text{CH}_4$, Opsi A): Memiliki struktur tetrahedral yang dapat bergetar menekuk secara asimetris. Kemampuan memerangkap panasnya sangat kuat, dengan nilai GWP (Global Warming Potential) sekitar $25\text{--}30$ kali lebih poten dibanding $\text{CO}_2$ dalam jangka $100$ tahun.

• Dinitrogen Oksida ($\text{N}_2\text{O}$, Opsi E): Merupakan molekul poliatomik tak simetris ($\text{N}\equiv\text{N}-\text{O}$) yang sangat aktif menyerap inframerah, dengan potensi pemanasan global (GWP) luar biasa tinggi hingga $\sim 300$ kali lipat $\text{CO}_2$.

Antropogenik: Jejak Tangan Manusia

Istilah antropogenik mengacu pada asal-usul gas dari aktivitas buatan manusia.

Di dalam ilmu iklim, kita harus membedakan antara gas yang kadarnya dipicu langsung oleh aktivitas manusia dengan gas yang keberadaannya dikendalikan oleh dinamika siklus alam Bumi.

Mari kita perhatikan Uap air ($\text{H}_2\text{O}$, Opsi C). Uap air memang merupakan gas rumah kaca alami yang paling dominan dalam menjaga kehangatan Bumi. Akan tetapi, konsentrasi uap air di udara tidak dipicu secara langsung oleh cerobong pabrik atau emisi pipa buangan manusia. Jumlahnya dikendalikan sepenuhnya oleh siklus hidrologi dan suhu permukaan (mekanisme umpan balik suhu). Karena bukan pendorong awal emisi langsung manusia, uap air tidak digolongkan sebagai GRK antropogenik pendorong utama, sehingga Opsi C salah.

Sebaliknya, kenaikan drastis gas pada Opsi A dan Opsi E berasal langsung dari perbuatan manusia:

1. Metana ($\text{CH}_4$, Opsi A): Bersumber langsung dari aktivitas manusia pada peternakan hewan memamah biak (fermentasi enterik) dan pengeringan lahan gambut.

2. Dinitrogen Oksida ($\text{N}_2\text{O}$, Opsi E): Dihasilkan dalam jumlah masif dari sektor pertanian intensif melalui perombakan mikroba terhadap pupuk nitrogen sintetis.