Diposting Rabu, 15 September 2010 jam 9:28 pm oleh The X

Half Life

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Rabu, 15 September 2010 -


Jadi apa sih half-life? Half-life adalah periode waktu yang diperlukan suatu zat untuk meluruh menjadi separuh. Nama ini pada awalnya dipakai untuk karakteristik atom yang tidak stabil (radioaktif) namun dapat juga dipakai untuk kuantitas apapun yang mengikuti peluruhan berderet, seperti  pertumbuhan bakteri misalnya. Bahasa Indonesia dari half-life adalah waktu paruh.

Katakanlah suatu batu radioaktif mengandung satu triliun atom radioaktif. Bila waktu paruh radioaktif tersebut adalah 100 juta tahun dan saat ia meluruh, ia menjadi zat yang tidak radioaktif, maka 100 juta tahun kemudian, batu tersebut yang awalnya mengandung satu triliun atom radioaktif, menjadi tinggal 500 miliar (separuhnya). 100 juta tahun kemudian, radioaktif yang tersisa tinggal 250 miliar. 100 tahun lagi, sisanya tinggal 125 miliar dan seterusnya.

Pernah Main ini?

Waktu paruh dari sebuah bahan radioaktif selalu sama, tidak peduli dengan suhu, kombinasi kimianya atau kondisi lainnya. Walau begitu, lain bahan lain juga waktu paruhnya. Ada yang sangat cepat sehingga separuh atomnya meluruh hanya kurang dari satu detik (misalnya Lithium-8, waktu paruhnya hanya 0.85 detik). Ada juga yang sangat lambat sehingga perlu waktu miliaran tahun untuk meluruh menjadi tinggal separuh (misalnya Uranium-238, waktu paruhnya 4.51 miliar tahun).

Mereka meluruh menjadi bahan apa, juga tergantung pada bahan asalnya. Ada yang meluruh menjadi bahan radioaktif lainnya, ada juga yang tidak (menjadi stabil). Sebagai contoh beryllium 11 memiliki waktu paruh 13.81 detik dan meluruh menjadi boron 11. Ini artinya dalam 13.81 detik, separuh berylium 11 akan menjadi boron 11.

Manfaat Half – Life

Manfaat adanya waktu paruh adalah menentukan usia sesuatu benda. Paling tidak ada lima jenis pemanfaatan waktu paruh untuk mengukur usia. Teknik radiokarbon dipakai untuk menentukan usia mahluk hidup berdasarkan kelimpahan isotop karbon yang tidak stabil. Persebaran isotop karbon di bumi kurang lebih 99% karbon 12 (dengan 6 proton dan 6 neutron) dan 1% karbon 13 (dengan 6 proton dan 7 neutron). Isotop ini stabil, sehingga tidak meluruh lagi. Tapi ada isotop yang tidak stabil bernama karbon 14. Isotop ini kecil sekali persentasenya di Bumi, tapi untuk ukuran kita, itu sudah cukup besar. Terdapat satu atom karbon 14 (dengan 6 proton dan 8 neutron) di dalam setiap satu triliun atom karbon.

Atom karbon 14 ini sendiri berasal dari reaksi di atmosfer atas yang mengubah nitrogen 14. Ia berubah menjadi karbon 14 bukan karena peluruhan, tapi reaksi dengan sinar gamma. Sinar gamma adalah sinar dari luar angkasa yang memiliki energi sangat tinggi. Atom nitrogen 14 memiliki 7 proton dan 8 neutron. Karena terhantam oleh sinar gamma, satu protonnya terlepas, sehingga ia hanya memiliki 6 proton dan 8 neutron. Secara definisi, nama unsur dilihat dari jumlah protonnya. Karenanya ia bukan lagi nitrogen (7) tapi menjadi karbon (6).

Atom karbon ini kemudian bersenyawa dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Kemudian karbon dioksida tersebut diserap oleh tumbuhan dalam proses respirasi. Kemudian tumbuhan memecahnya menjadi karbon dan oksigen. Karbonnya sendiri dipakai untuk membentuk gula, dan semua penyusun tubuh tumbuhan itu sendiri. Nah, karbon ini kemudian dimakan sapi, kambing atau herbivora lainnya, terus beredar dalam jaring-jaring kehidupan.

Saat mahluk hidup tersebut mati dan tidak sempat dimakan oleh mahluk hidup lainnya, sehingga menjadi fosil, karbon 14 di tubuhnya mulai meluruh. Dari awal dimakan memang sudah meluruh tapi atom karbon 14 terus datang hingga akhirnya mahluk itu mati. Jadi, peluruhan karbon 14 dapat dihitung semenjak hewan mati.

Waktu paruh karbon 14 adalah 5730 tahun dan ia meluruh kembali menjadi atom asalnya, Nitrogen 14. Cara peluruhannya dengan melepaskan satu elektronnya, bukannya membuang protonnya. Akibat elektronnya terbuang satu, maka protonnya berlebih satu, jadilah ia Nitrogen 14 kembali. Ilmuan tinggal menghitung berapa banyak perbandingan atom karbon 14 dengan karbon 12 di fosil dan dengan itu mereka tahu kapan mahluk tersebut mati. Inilah mengapa kita tahu kalau fosil dinosaurus berusia sekian ratus juta tahun, dsb.

Teknik lain yang digunakan untuk mengukur usia adalah potasium-argon, yang dipakai mengukur usia batuan. Waktu paruh potassium 40 adalah 1,26 miliar tahun. Timbal-210 dipakai untuk mengukur usia endapan di danau, samudera atau salju, memiliki waktu paruh hanya 22.3 tahun. Uranium-thorium dipakai untuk mengukur usia tulang, gigi, cangkang atau koral. Uranium-timbal digunakan untuk mengukur usia meteorit dan batu bulan. Rubidium-strontium untuk mengukur mineral.

Godzilla itu Mustahil

Mutasi Mahluk

Dalam half-life ditunjukkan bagaimana mahluk bermutasi karena radioaktif menjadi monster.  Mari kita tinjau kemungkinannya.

Atom yang tidak stabil akan meluruh dan lamanya peluruhan ini tergantung pada waktu paruhnya. Saat meluruh, ia memancarkan radiasi ionisasi. Radiasi inilah yang berbahaya bagi mahluk hidup. Kenapa? Karena ia bukan radiasi biasa, ia radiasi kotor. Sesuai namanya, radiasi ionisasi, ia adalah radiasi yang menyebabkan ionisasi. Radiasi ionisasi merupakan radiasi yang mengandung partikel pengion. Radiasi biasa hanya mengandung foton, radiasi ionisasi mengandung proton, elektron, atau partikel lainnya hasil peluruhan zat tersebut. Ini mengapa ia disebut radiasi kotor.

Ada beberapa dampak dari radiasi akibat peluruhan radioaktif. Karena ukuran partikelnya sangat kecil, maka pengaruh terkuat pada kesehatan terjadi pada sel. Sel mengalami kerusakan DNA karena beberapa komponen di tangga DNA hancur atau berubah karena terhantam radiasi. Dalam toleransi tertentu, sel masih bisa memperbaiki DNA nya sendiri, tapi kalau kelewatan, sel tersebut akan bunuh diri. Serius nih, sel bisa bunuh diri. Namanya Apoptosis. Dengan apoptosis, kerusakan tercegah untuk menyebar pada keturunannya. Pada dosis lebih tinggi lagi, sel tidak sempat bunuh diri, ia keburu membelah diri. Akibatnya mutasi terwariskan ke sel anaknya. Begitu sel anaknya bertambah banyak karena membelah, terjadilah kanker. Hal ini terjadi pada manusia dewasa. Bila sel yang membelah tersebut adalah sel pertama yang menyusun diri manusia, alias sel hasil gabungan sperma dan ovum di janin ibu, janin yang lahir akan aneh tergantung pada lokasi mutasi terjadi. Bila lokasi mutasi terjadi di bagian DNA yang tidak berguna, tidak ada pengaruh, tapi untuk daerah yang berguna, wah keanehan lahir terjadi atau malah kematian bayi akibat gen vitalnya hancur.

Grafik Peluruhan Atom Uranium

Bila mutasi terjadi pada bagian vital pada DNA yang kemudian tidak sempat apoptosis atau memperbaiki diri, maka berbagai penyakit lain bisa muncul: infeksi virus, kesalahan transkripsi, penuaan dini dan tentu saja, kanker. Dan bila radiasinya sangat besar (akut) seperti kilasan ledakan nuklir, memegang uranium tanpa pelindung khusus atau kecelakaan reaktor nuklir, hasilnya ya kematian. Bayangkan saja tubuhmu dihujani triliunan partikel kecil yang merusak hampir semua sel ditubuhmu. Habis semuanya.

Untuk studi kasus yang menarik kamu dapat mempelajari dampak pengujian nuklir di Kepulauan Marshall. Banyak penduduk yang menghadapi radiasi langsung mengalami kanker tiroid, leukemia, kanker otak dan kanker payudara. Nah, percobaan nuklir di daerah ini juga yang dipaparkan dalam film Godzilla sebagai penyebab munculnya Godzilla. Walau begitu, ini adalah fantasi yang mustahil. Pertama, dari  ukurannya Godzilla melanggar hukum alam. Lihat artikel kami tentang apakah raksasa itu ada? Kedua, evolusi hanya memungkinkan perubahan kecil, bukannya perubahan besar dan mendadak (revolusi). Bayangkan betapa banyaknya fungsi tubuhnya yang berubah dan gen yang harus diubah dengan teliti sedemikian hingga tidak mengakibatkan permasalahan. Mutasi terjadi secara acak, bukan terjadi lewat desain cerdas atau proyek penelitian rekayasa genetika para ilmuan bioteknologi dari langit. Godzilla tidak akan dapat bertahan hidup lewat seleksi alam. So, karenanya kita masuk ke tema evolusi.

Mutasi dan Evolusi

Struktur Atom. Atom tidak stabil akan cenderung kehilangan salah satu penyusunnya

Telah disebutkan kalau landasan utama evolusi adalah mutasi yang diseleksi oleh alam. Jadi bagaimana mungkin evolusi terjadi jika hasil dari mutasi adalah penyakit? Well, tidak semuanya. Pertama, kelainan itu kita sebut penyakit hanya pada saat ia merugikan kita. Bagi lingkungan tertentu, sesuatu yang dipandang penyakit malah bisa dilihat sebagai keunggulan. Ambil contoh orang tuli. Secara umum, ia disebut cacat. Tapi pada saat tengah malam, ia nyenyak tidurnya, sementara orang yang bisa mendengar tidak dapat tidur akibat suara keras orang-orang yang tidak punya toleransi terhadap pola hidup orang lain. Itu contoh yang sederhana.

Kalau ia bisa bernapas radioaktif, kenapa ia tidak keracunan?

Mutasi yang diseleksi oleh alam, itulah mutasi yang terwariskan dan karenanya memulai evolusi. Ambil contoh berikut. Sebagian besar orang kehilangan kemampuannya mencerna susu saat mereka remaja. Walau begitu, beberapa ribu tahun lalu, setelah peternakan ditemukan, beberapa kelompok orang di Eropa dan Afrika secara independen memperoleh mutasi yang memungkinkan mereka terus mencerna susu hingga dewasa. Studi genetika menunjukkan kalau telah terjadi seleksi yang sangat kuat untuk tipe mutasi ini sehingga mereka jelas bermanfaat.

Beberapa jenis monyet memiliki mutasi pada protein yang disebut TRIM5. Mutasi ini mewujud dalam produksi protein jenis baru, TRIM5-CypA, yang melindungi sel dari infeksi retrovirus seperti HIV. Bayangkan, sebuah mutasi menghasilkan protein jenis baru yang melindungi monyet dari penyakit berbahaya. Bila ada monyet yang tidak mempan, well, bisa jadi leluhurnya berasal dari garis yang tidak mengalami mutasi ini. Sama dengan kasus mencerna susu tadi, bila kamu tidak dapat mencerna susu, bisa jadi kamu berasal dari leluhur yang berdampingan dengan para leluhur beruntung yang mendapat mutasi pencerna susu. Mau punya keturunan yang bisa mencerna susu? Kawin saja dengan orang yang bisa mencerna susu, siapa tahu, gen tersebut terwariskan. Ingat, sifat gen ada resesif dan dominan. Kalau ternyata gennya resesif, ya tetap saja keturunan kamu tidak bisa mencerna susu. Selain itu, kemungkinan gen dari induk terwariskan ke anak adalah 1:2 (seandainya tidak terjadi mutasi). Hal ini karena sel kelamin sifatnya haploid, hanya memuat separuh kromosom. Itu mengapa manusia tidak mungkin berasal dari sperma semata.

Karena itu, para ilmuan lebih memilih mutasi sebagai penambahan atau perubahan informasi genetik. Informasi ini ada yang tidak bermakna, seperti tidak mewujudnya mutasi pada gen di fenotipe. Ada juga yang bermakna seperti mutasi yang memadamkan (turn-off) saklar kromosom pigmen tikus sehingga tikus menjadi berwarna seperti pasir pantai. Contoh lain adalah mutasi yang menyebabkan burung kehilangan giginya. Mutasi ini menyebabkan gen mencegah terbentuknya gigi yang telah dipicu oleh gen lainnya. Ini bukti evolusi yang ada di dalam DNA burung dan mengapa banyak burung tidak memiliki gigi sementara leluhur mereka, dinosaurus, memiliki gigi.

Kesimpulan

So, hanya atom yang tidak stabil yang memiliki waktu paruh. Dan radiasi saat atom tersebut berusaha kembali stabil memunculkan bahaya bagi kesehatan. Tapi dari banyak bahaya ini, terdapat beberapa manfaat, sejauh sesuatu dipandang bermanfaat bila ia berhasil dipilih oleh alam untuk diwariskan pada keturunan. Dan disinilah peran seleksi alam dan dari manfaat yang kecil ini, evolusi mampu berjalan dalam jutaan tahun. Selamat bermain Half-Life.

Referensi

  1. Glenn Elert. 1998. The Physics Hypertextbook
  2. Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory. 2007.The ABC’s of Nuclear Physics
  3. Colin France. 2008. GCSE Science Physics Highschool – Radioactivity – Half-life – Calculation
  4. Wikipedia. 2010. Ionizing radiation
  5. Darren Naish. 2007. The Science of Godzilla: Tetrapod Zoology
  6. Peter A. Ensminger. 2010. Radioactive Pollution: Biological Effects of Radioactivity
  7. Wikipedia. 2010.Radioactive Decay
  8. National Biodiversity Team of the RMI, 2010.Nuclear testing and the biota
  9. Michael Le Page. 2008. Evolution myths: Mutations can only destroy information
The X
Sains adalah sebuah pengetahuan universal, ilmu pengetahuan tidaklah sama dengan pengetahuan dongeng. Kadang, fakta lebih menyakitkan daripada doktrin / pandangan turun temurun.
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.