Sains: Jejak bom atom di dalam tubuh manusia

Uji coba senjata nuklir pada pertengahan abad ke-20 meninggalkan jejak tersembunyi di dalam sel kita — serta banyak makhluk hidup lainnya di muka Bumi. Jejak yang disebut "lonjakan bom" ini terbukti sangat berguna bagi para saintis, membantu mereka memecahkan penyelidikan kriminal dan mematahkan mitos tentang otak.

Dan sekarang, ia telah menjadi cara untuk menandai dimulainya era Antroposen, yaitu aktivitas manusia yang memengaruhi ekosistem Bumi.

Jejak itu ada di gigi Anda. Mata dan otak Anda juga. Para saintis menyebutnya "lonjakan bom" (atau "denyut bom" — dan selama lebih dari setengah abad tanda-tandanya telah ada di dalam tubuh manusia.

Pada tahun 1950-an, ada begitu banyak ledakan bom nuklir di atas tanah sehingga mentransformasi susunan kimiawi atmosfer — mengubah komposisi karbon kehidupan di Bumi sejak saat itu, termasuk juga lautan, sedimen, stalaktit, dan banyak lagi.

Berbeda dengan dampak radioaktif langsung dari ledakan, lonjakan bom tidak berbahaya. Bahkan, ia terbukti sangat membantu bagi para saintis dalam beberapa tahun terakhir. Beberapa orang menyebutnya sebagai salah satu akibat baik dari bom nuklir.

Mengapa begitu? Bukti denyut bom dapat ditemukan di mana-mana sehingga dapat, selain kegunaan lainnya, memberi tahu saintis forensik kapan seseorang lahir (atau meninggal), memberi petunjuk tentang usia neuron di otak, mengungkap asal-usul satwa liar yang diburu secara ilegal, menentukan anggur merah vintage, dan bahkan mengungkap usia sebenarnya hiu purba yang hidup berabad-abad lalu.

Dan sekarang, ia juga dapat membantu mendefinisikan era geologi baru. Pada bulan Juli, sekelompok saintis kebumian merekomendasikan agar keberadaannya di danau Kanada – beserta penanda buatan manusia lainnya dari pertengahan abad ke-20 – dapat secara resmi menandai awal Antroposen.

Jadi, apa sebenarnya lonjakan bom itu, dan apa yang bisa diungkapkannya tentang kita dan dunia?

Sebelum Traktat Pelarangan Uji Coba Nuklir 1963 mewajibkan negara-negara penandatangan untuk menguji bom nuklir di bawah tanah, pemerintah-pemerintah menguji coba ratusan senjata atom di udara terbuka. Lebih dari 500 ledakan ini - paling banyak dilakukan oleh AS dan Rusia - memuntahkan isinya ke atmosfer.

Sudah jadi pengetahuan umum bahwa tes-tes ini menyebarkan material radioaktif sampai jauh dan luas, merugikan manusia dan kehidupan liar, dan membuat beberapa kawasan tidak bisa ditinggali.

Hal yang barangkali tidak banyak diketahui di luar laboratorium sains ialah bom-bom itu juga bereaksi dengan nitrogen di alam untuk membentuk isotop-isotop baru - khususnya, karbon-14.

Pada tahun 1960-an, uji coba bom di atas tanah telah menghasilkan hampir dua kali jumlah karbon-14 di atmosfer dibandingkan jumlah sebelumnya. Pertama-tama isotop tersebut masuk ke air, sedimen, dan vegetasi, dan kemudian ia terbawa rantai makanan ke manusia. Ia bahkan telah mencapai organisme di palung terdalam samudera.

"Pokoknya, setiap reservoir karbon di Bumi yang mengalami pertukaran dengan CO2 di atmosfer sejak akhir tahun 1950-an telah dilabeli oleh karbon-14 dari bom," tulis Walter Kutschera di Universitas Wina, yang menerbitkan studi telaah tentang aplikasi saintifik lonjakan karbon di jurnal Radiocarbon pada 2022.

Baca juga:

Pada pertengahan abad ke-20, saintis menyadari adanya lonjakan karbon-14 ketika uji coba bom berhenti, tetapi butuh puluhan tahun bagi mereka untuk menyadari bahwa lonjakan tersebut bisa berguna.

Sejak tahun 1950-an ke depan, mereka telah menggunakan karbon-14 untuk mengetahui umur peninggalan dari zaman paleolitikum atau teks kuno, tetapi itu berdasarkan pada luruhan radioaktifnya - dikenal sebagai penanggalan radiokarbon.

Isotop itu tidak stabil: ia meluruh perlahan-lahan menjadi nitrogen dengan waktu paruh 5.730 tahun. Jadi, ketika seorang Neanderthal mati, misalnya, kuantitas karbon-14 di tulang-belulang dan gigi mereka akan mulai berkurang secara gradual. Ukur seberapa cepat pengurangannya, dan Anda mendapatkan waktu kematian si Neanderthal.

Namun, penanggalan radiokarbon cenderung terbatas pada sampel yang usianya lebih dari 300 tahun, karena laju peluruhan isotop tersebut yang lambat. Lebih muda dari itu, ia belum cukup meluruh sehingga sulit mendapatkan penanggalan yang akurat.

Hal lain yang semakin menyulitkan penanggalan ialah pelepasan CO2 tambahan ke atmosfer oleh manusia sejak Revolusi Industri - hal yang disebut efek Suess.

Namun, sekitar pergantian abad, para peneliti menyadari bahwa lonjakan bom dapat membantu mereka menggunakan karbon-14 dengan cara yang berbeda - dan yang terpenting, cara tersebut memungkinkan penanggalan sampai 70-80 tahun terakhir.

Sejak puncaknya pada tahun 1950-an, level isotop tersebut di alam (dan tubuh manusia) telah menurun secara gradual. Karena itu saintis dapat menganalisis proporsi karbon-14 dalam substansi organik apa pun yang telah bertukar karbon dengan atmosfer sejak tes-tes tersebut, dan menentukan jendela waktu ketika ia terbentuk, dengan resolusi satu sampai dua tahun.

Dan itu termasuk Anda dan saya. Jika Anda terlahir pada tahun 1950-an, jaringan Anda akan mengakumulasi lebih banyak karbon-14 daripada generasi 1980-an, namun levelnya baru sekarang ini mendekati kondisi pra-atomik.

Analisis forensik

Salah satu penggunaan lonjakan bom paling awal adalah untuk membantu penyidik kasus kriminal mengidentifikasi usia jasad manusia yang tak dikenal. Para saintis forensik menemukan bahwa mereka dapat mengukur karbon-14 di gigi, tulang-belulang, rambut, atau bahkan lensa mata untuk membantu mengestimasi usia seseorang, atau kapan mereka meninggal, menurut Eden Centaine Johnstone-Belford dari Universitas Monash dan Soren Blau dari Institut Kedokteran Forensik Victoria di Australia.

Dalam sebuah studi telaah tahun 2019, Centaine Johnstone-Belford dan Blau menyebutkan beberapa contoh penggunaan lonjakan bom untuk membantu penyelidikan polisi. Misalnya, pada 2010 penyidik menggunakannya untuk mengonfirmasi bahwa mayat yang ditemukan di sebuah danau di Italia utara dibuang ke sana oleh si pembunuh pada tahun sebelumnya.

Dua saintis tersebut juga menyoroti bahwa mengetahui waktu sejak kematian dapat menjadi "penentu penting dalam kasus-kasus pelanggaran HAM seperti kejahatan perang, genosida, dan pembunuhan ekstrayudisial".

Pada 2004, misalnya, penanggalan lonjakan bom pada sampel rambut dari sebuah kuburan massal di Ukraina memungkinkan penyidik untuk mengidentifikasi kejahatan perang Nazi yang terjadi antara 1941 dan 1952.

Baca juga:

Lonjakan bom juga telah membuahkan penemuan-penemuan saintifik baru, mengungkap pemahaman baru tentang sel di dalam tubuh dan otak kita.

Pada 2005, biologis Kirsty Spalding dari Institut Karolinska di Swedia bersama sejumlah koleganya menunjukkan bahwa saintis dapat menentukan usia relatif sel-sel kita dengan menganalisis karbon-14 di dalam DNA mereka.

Dalam berbagai studi selanjutnya, dia menggunakan teknik tersebut untuk menjawab apakah sel-sel tertentu dalam tubuh kita sudah ada sejak lahir, ataukah mereka terus-menerus diganti.

Contohnya, pada 2008 Spalding dan kolega menunjukkan bahwa tubuh terus-menerus mengganti sel-sel lemak yang disebut adiposit setelah sel-sel tersebut mati. Jumlah sel-sel lemak ini, dia mendapati, tetap konstan sepanjang masa dewasa - yang membuka kemungkinan cara baru untuk menangkal obesitas.

"Memahami bahwa ini adalah proses yang dinamis membuka kemungkinan baru untuk terapi, yang dapat mencakup memanipulasi laju kelahiran atau kematian sel lemak, dikombinasikan dengan olahraga dan diet, untuk membantu mengurangi jumlah sel-sel lemak pada penderita obesitas," ujarnya.

Pada 2013, Spalding dan kolega juga menggunakan lonjakan bom untuk mengetahui pergantian sel-sel otak. Selama bertahun-tahun, para peneliti berasumsi bahwa jumlah neuron adalah tetap sejak masa kanak-kanak, dan riset sebelumnya menunjukkan bahwa memang demikian di wilayah-wilayah seperti korteks.

Namun, dengan menggunakan karbon-14 untuk penanggalan neuron di dalam hipokampus, dia dan timnya mengonfirmasi bahwa neuron-neuron baru dapat dihasilkan di sana selama masa dewasa.

Didukung oleh penelitian-penelitian lain, kemungkinan adanya "neurogenesis dewasa" telah terbukti menjadi salah satu penemuan terpenting dalam ilmu syaraf selama 20 tahun terakhir. Meskipun bukti-bukti saintifiknya masih jauh dari mapan, ia mengindikasikan adanya kemungkinan baru untuk strategi medis yang dapat mencegah hilangnya neuron akibat penyakit, atau bahkan meningkatkan pembuatan neuron baru.

Fajar zaman baru

Akhirnya, lonjakan bom baru-baru ini diusulkan untuk menjadi salah satu dari sejumlah penanda yang dapat membantu kita untuk mengenali awal resmi dari Antroposen — era geologis baru yang dicirikan oleh aktivitas manusia.

Tidak lama setelah ide tentang Antroposen diusulkan, geolog mulai mendiskusikan bagaimana cara menandai batas lokasinya di Bumi dengan hal yang disebut "lonjakan emas" (golden spike) — entah itu batu, inti es, atau lapisan sedimen tempat era baru dimulai di catatan stratigrafi. Setiap zaman geologis besar punya batas itu.

Awal era Holosen, misalnya, ditandai oleh suatu inti es dari pusat Greenland. Basis zaman Jurasik dimulai di Pegunungan Alpen Austria, di jalur Kuhjoch di Pegunungan Karwendel, tempat amonit Psiloceras bercangkang halus pertama kali ditemukan. Dan salah satu lonjakan emas tertua di muka Bumi dapat ditemukan di Pegunungan Flinders di Australia, menandai awal periode Ediacaran lebih dari 600 juta tahun yang lalu - periode ketika iklim secara berkala membuat seluruh permukaan Bumi tertutup es.

Selama bertahun-tahun, berbagai kekhasan aktivitas manusia telah dipertimbangkan sebagai kemungkinan penanda fajar Antroposen: barangkali lonjakan metana yang disebabkan pertanian awal ribuan tahun yang lalu (terlihat di inti es), bukti tentang polusi timbal dari aktivitas pertambangan dan peleburan 3.000 tahun yang lalu, atau peningkatan produk sampingan bahan bakar fosil selama Revolusi Industri.

Namun, pada 2016 Anthropocene Working Group (AWG) – bagian dari organisasi yang ditugaskan untuk membuat keputusan tersebut – merekomendasikan tahun 1950-an, ketika lonjakan bom karbon-14 memasuki catatan geologis, beserta penanda nuklir lainnya misalnya luruhan plutonium dan isotop seperti cesium-137 dan stronsium-90, juga deposit yang dihasilkan oleh aktivitas manusia seperti spheroidal carbonaceous particles (SCP), sejenis abu yang dihasilkan dari pembakaran batu bara pada temperatur tinggi.

Tidak semuanya setuju bahwa menjadikan tahun 1950-an sebagai awal Antroposen adalah ide yang bagus - bahkan, salah seorang anggota grup tersebut baru-baru ini mengundurkan diri sebagai bentuk protes, berargumen bahwa dampak mendalam aktivitas manusia dimulai jauh lebih awal.

Bagaimanapun, AWG berpendapat bahwa pertengahan Abad 20 menandai titik yang jelas dan dapat dikenali di strata geologis ketika kehadiran umat manusia sebenar-benarnya dan sepenuhnya diketahui di seluruh dunia.

Itu juga bertepatan, kata mereka, dengan "akselerasi hebat" ketika dampak manusia pada planet ini dirasakan secara masif melalui peningkatan eksponensial emisi gas rumah kaca, penggunaan air dan lahan, pengasaman laut, eksploitasi perikanan, penggundulan hutan tropis, dan lain sebagainya.

Dan lonjakan bom juga akan bertahan sangat lama, memungkinkan para geolog untuk melihatnya dalam puluhan ribu tahun ke depan. "Sinyal radiokarbon akan dapat terdeteksi selama sekitar 60.000 tahun dan merupakan analisis yang cukup rutin," kata geolog Colin Waters dari Universitas Leicester, yang memimpin AWG.

AWG mempelajari 12 kandidat lokasi yang dapat menjadi tempat lonjakan emas itu, termasuk sebuah gua di Italia tempat denyut bom dan penanda lainnya terbungkus di dalam stalaktit, satu wilayah penggalian arkeolog di Wina, sepetak lahan gambut di dekat perbatasan Republik Ceko dan Polandia, dan sebuah terumbu karang di lepas pantai timur laut Australia.

Bulan lalu, mereka mengusulkan "pemenang"-nya: Sungai Crawford di Ontario, Kanada. Inti dari sedimen danau yang berlumpur itu, mengandung karbon-14, penanda plutonium yang muncul tiba-tiba, dan bekas aktivitas manusia lainnya, akan disimpan di sebuah museum di ibu kota Kanada, Ottawa, disertai sebuah plakat dari kuningan.

Sementara inti danau itu sedang dipertimbangkan untuk menjadi lokasi resmi, jika ia disetujui, itu secara teknis berarti kita juga akan memiliki salah satu penanda fajar Antroposen di dalam sel kita. Generasi di masa depan tidak akan memilikinya, karena lonjakan karbon-14 telah hampir kembali ke level sebelumnya.

Karena itu, kalau arkeolog di masa depan kebetulan mempelajari sisa-sisa jasad kita, mereka bisa tahu tentang satu episode yang unik dalam sejarah — zaman bom nuklir, akselerasi hebat, dan abad ketika aktivitas manusia mulai memberi dampak yang lebih hebat pada planet Bumi dibandingkan abad-abad sebelumnya.

--

Anda dapat membaca versi bahasa Inggris artikel ini, The atomic bomb marker inside your body, di BBC Future.