Ozon adalah jejak gas alam di atmosfer bumi. Di atmosfer yang lebih rendah, ozon membantu memerangkap panas agar bumi tetap hangat. Di atmosfer atas, ia memainkan peran yang bahkan lebih penting dengan menyaring sinar ultra-violet (UV) yang berbahaya dari matahari. Paparan sinar UV yang berlebihan menghancurkan sel-sel kulit, menyebabkan kanker dan katarak, dan dapat menyebabkan degenerasi makula. Tanpa lapisan ozon pelindung, tidak akan ada kehidupan di bumi seperti yang kita kenal. Untuk alasan ini, para ilmuwan dan pemerhati lingkungan di seluruh dunia sangat prihatin untuk menemukan lubang besar di ozon di atas Antartika.
Senyawa klorofluorokarbon (CFC), klorin, dan bromin buatan manusia dikaitkan dengan menciptakan lubang di ozon. CFC, yang digunakan dalam produk aerosol, AC, dan unit pendingin, dilarang di 108 negara pada 1980-an; namun, mereka terus dilepaskan ke atmosfer dari produk lama yang masih digunakan. Selain itu, para ahli memperkirakan bahwa sekitar setengah dari bromin di atmosfer berasal dari penggunaan manusia, bersama dengan hampir semua klorin.
CFC naik ke atmosfer dan, melalui paparan senyawa lain, dingin yang ekstrem, dan sinar matahari, diubah menjadi atom klorin. Atom klorin mengubah molekul ozon menjadi oksigen. Masalahnya di sini adalah bahwa oksigen, meskipun baik untuk dihirup di atmosfer yang lebih rendah, tidak menyaring sinar UV. CFC secara efektif “membuka jendela” di atmosfer pelindung kita. Jendela di ozon ini terbentuk di atas Antartika.
Daerah terpencil ini mungkin tampak seperti tempat yang aneh untuk sebuah lubang di ozon. Antartika tidak dihuni oleh manusia permanen dan tetap murni. Mengapa lubang di daerah padat penduduk di mana CFC dan emisi rumah kaca lainnya diketahui tinggi? Ternyata jawabannya ada hubungannya dengan rotasi bumi dan faktor klimatologi lainnya.
Pertama, gerakan berputar bumi memastikan bahwa semua gas atau emisi yang dilepaskan ke udara, baik alami atau buatan manusia, menyebar kurang lebih merata di seluruh troposfer, atau atmosfer yang lebih rendah, selama periode sekitar satu tahun. Menurut Badan Perlindungan Lingkungan (EPA), dibutuhkan waktu antara dua hingga lima tahun untuk gas-gas ini menyebar ke dan ke seluruh stratosfer, atau atmosfer bagian atas. Dari sini, iklim berperan dalam perubahan kimia CFC dan perannya dalam menciptakan lubang di ozon.
Di musim dingin, sumbu miring bumi mencegah sinar matahari menyinari Kutub Selatan. Hal ini menyebabkan suhu di atmosfer di atas Antartika anjlok hingga -108° Fahrenheit (-78° Celcius). Udara sejuk yang turun dari Kutub Selatan menciptakan “pusaran musim dingin” angin yang bersirkulasi di garis lintang tengah di atas Antartika, bertindak seperti pusaran air besar. Ini secara efektif memotong ozon di atas Antartika agar tidak bercampur dengan kolam atmosfer planet yang lebih besar.
Saat suhu terus turun di musim dingin tanpa matahari, Polar Stratospheric Clouds (PSCs), atau awan kristal es asam nitrat, mulai terbentuk di atas Antartika. Senyawa CFC terkumpul pada kristal es ini, bergabung dengan senyawa asam nitrat yang mengubah CFC menjadi bentuk klorin yang lebih aktif. Senyawa ini terbentuk selama musim dingin yang panjang.
Ketika musim semi datang dan sinar matahari menerpa awan, radiasi UV memecah induk molekul klorin menjadi atom klorin yang sangat aktif. Setiap atom klorin dapat menghancurkan sejumlah besar molekul ozon, mengubahnya menjadi oksigen. Hasilnya adalah proses pelarian yang memakan gas pelindung, menciptakan lubang besar di ozon.
Setiap tahun, para ilmuwan memantau lubang itu saat ia mengembang dan menyusut secara musiman. Pada tahun 2005, lubang di ozon berukuran 10 juta mil persegi (25,899,881 km persegi), atau kira-kira tiga kali ukuran Amerika Serikat. Hanya tahun 2003 yang mengalahkan rekor yang meragukan ini, dengan lubang yang berukuran 11 juta mil.
Saat musim berganti dan pusaran mereda, daerah atas tidak lagi terisolasi, suhu naik, dan lubang ozon menyusut. Namun, para ilmuwan sekarang percaya bahwa lubang itu mungkin tidak sepenuhnya memperbaiki dirinya sendiri sampai tahun 2065. Kerusakan ozon yang lebih kecil di Kutub Utara diperkirakan akan pulih sekitar tahun 2040.
Meskipun mungkin menggembirakan bahwa kita memiliki skala prediksi untuk pemulihan lubang di ozon, ada kekhawatiran lain. Penipisan ozon terjadi pada tingkat beberapa persen per tahun, paling terasa di garis lintang pertengahan planet ini. Sementara para ilmuwan berjuang untuk memahami fenomena ini, manusia berisiko mengalami peningkatan kasus kanker karena paparan sinar UV yang lebih besar, baik melalui lapisan pelindung atmosfer yang lebih tipis maupun karena lubang ozon. Kondisi kompleks ini juga erat kaitannya dengan pemanasan global.