Kenapa Sih Es Batu Selalu Gaya-gayaan Mengapung? Ternyata Ini Rahasianya!

Bayangkan siang hari yang panasnya minta ampun, matahari seolah-olah cuma berjarak lima senti dari ubun-ubun. Hal pertama yang kamu cari pasti segelas es teh manis yang es batunya melimpah sampai keluar bunyi klong-klong pas diaduk. Nah, pernah nggak sih, sambil bengong nungguin pesanan makanan datang, kamu merhatiin bongkahan es di gelas itu? Meskipun dia benda padat, dia nggak pernah mau tenggelam ke dasar gelas. Dia selalu santai saja nangkring di permukaan, seolah-olah lagi pamer kalau dia lebih ringan dari air di bawahnya.

Padahal kalau kita pakai logika dasar anak sekolah, benda padat itu biasanya lebih berat alias lebih padat daripada bentuk cairnya. Coba saja lempar bongkahan besi ke dalam lelehan besi, atau lilin padat ke dalam lilin cair, biasanya mereka bakal tenggelam. Tapi air? Air ini emang spesies yang agak "ajaib" dan agak nyeleneh di dunia kimia. Fenomena es yang mengapung ini bukan cuma kebetulan atau sulap, tapi ada penjelasan ilmiah yang cukup mind-blowing kalau kita bedah pelan-pelan.

Hukum Massa Jenis yang Dilawan oleh Si Es

Mari kita mulai dengan konsep dasar bernama massa jenis atau densitas. Secara umum, aturan main di alam semesta itu simpel: kalau suhu turun, molekul-molekul bakal makin rapat karena mereka kehilangan energi buat gerak-gerak. Ibarat orang yang lagi kedinginan, pasti bakal saling peluk atau mepet-mepet biar hangat. Karena makin rapat, otomatis beratnya per volume jadi lebih besar, makanya benda padat normalnya tenggelam di cairan asalnya.

Tapi air punya kepribadian yang beda. Dia punya fase yang disebut "Anomali Air". Pas suhu air turun dari panas ke dingin, dia awalnya emang mengecil dan jadi makin padat kayak zat lainnya. Tapi, begitu suhunya menyentuh angka sakti 4 derajat Celsius, air malah mulai bertingkah aneh. Bukannya makin rapat, molekul air malah mulai bersiap-siap bikin formasi yang butuh ruang lebih luas. Dan pas dia benar-benar membeku jadi es di suhu 0 derajat Celsius, volumenya justru bertambah sekitar 9 persen. Artinya, es itu lebih "gemuk" secara volume tapi lebih "ringan" secara massa jenis dibandingkan air cair.

Rahasia Ikatan Hidrogen yang Suka Jaga Jarak

Kenapa sih air bisa seaneh itu? Semua ini gara-gara yang namanya ikatan hidrogen. Molekul air itu bentuknya mirip kepala Mickey Mouse, satu atom oksigen besar yang gandeng dua atom hidrogen kecil. Dalam bentuk cair, molekul-molekul ini geraknya liar banget. Mereka tabrakan, pisah, gandengan lagi, pokoknya fleksibel banget deh, makanya air bisa mengalir dan ngikutin bentuk wadah.

Nah, pas suhu drop dan air mulai mau jadi es, molekul-molekul ini mulai kalem dan nggak lari-larian lagi. Tapi, alih-alih merapat nggak karuan, mereka malah mulai membentuk struktur kristal yang sangat rapi. Uniknya, struktur kristal es ini bentuknya segi enam atau heksagonal yang di tengah-tengahnya ada ruang kosong. Jadi, ikatan hidrogen ini kayak lagi ngatur "social distancing" yang ketat antar molekul. Ruang kosong di tengah formasi heksagonal inilah yang bikin es batu jadi lebih renggang dan punya rongga udara mikro.

Jadi, meskipun es itu keras dan padat, sebenarnya dia itu "kopong" kalau dilihat dari skala molekuler dibanding air cair yang molekulnya justru lebih suka dempet-dempetan nggak beraturan. Karena lebih renggang itulah, massa jenis es jadi lebih kecil (sekitar 0,92 g/cm3) dibanding air (1,00 g/cm3). Makanya, hukum Archimedes pun bekerja: benda yang massa jenisnya lebih kecil dari cairan tempat dia berada, bakal mengapung. Beres kan masalahnya?

Gimana Kalau Es Ternyata Tenggelam?

Mungkin kamu mikir, "Terus kenapa kalau es mengapung? Emang pengaruh banget ya buat hidup gue selain bikin es teh jadi estetik?". Jawabannya: pengaruh banget, gengs! Kalau es nggak punya sifat anomali ini, alias es lebih berat dan tenggelam, dunia kita bakal kacau balau.

Bayangin danau-danau atau laut di kutub utara sana. Kalau es itu tenggelam, setiap kali musim dingin datang, es bakal terbentuk di permukaan terus langsung meluncur jatuh ke dasar laut. Es baru terbentuk lagi di atas, jatuh lagi ke bawah. Lama-lama, seluruh lautan bakal penuh dengan es dari dasar sampai ke permukaan. Kalau itu terjadi, ikan-ikan, terumbu karang, dan semua makhluk bawah air bakal berubah jadi nugget beku secara permanen. Nggak akan ada kehidupan di laut, dan iklim bumi bakal jadi sangat ekstrem karena nggak ada air laut yang bisa nyimpen panas matahari.

Untungnya, karena es itu mengapung, dia malah berfungsi jadi "selimut" buat air di bawahnya. Lapisan es di permukaan danau justru mengisolasi air di bawahnya supaya nggak makin dingin. Jadi, meskipun di atas suhunya minus puluhan derajat, ikan-ikan di bawah sana masih bisa santai-santai berenang karena airnya nggak ikut membeku. Ini salah satu bukti kalau alam semesta itu udah di-setting sedemikian rupa dengan fisika yang presisi banget.

Es Batu, Gunung Es, dan Tragedi Titanic

Ngomongin es yang mengapung, kita nggak bisa lepas dari fenomena gunung es atau iceberg. Kamu pasti ingat cerita film Titanic, kan? Kenapa kapal segede itu bisa nabrak es padahal kelihatannya esnya nggak gede-gede amat di permukaan? Nah, ini juga gara-gara perbedaan massa jenis tadi.

Karena massa jenis es itu sekitar 90 persen dari massa jenis air laut, maka cuma sekitar 10 persen bagian es yang muncul di permukaan. Sisanya? 90 persen bagian gunung es itu ngumpet di bawah air. Jadi apa yang kita lihat di atas itu cuma "ujungnya" doang (makanya ada istilah tip of the iceberg). Ini jadi pengingat buat kita kalau sifat kimia yang kelihatannya sepele di gelas es teh kita, ternyata punya kekuatan yang luar biasa besar dan menentukan sejarah manusia di lautan lepas.

Jadi, mulai sekarang, kalau kamu lagi nongkrong sambil minum es teh atau kopi dingin, jangan cuma disruput doang. Coba liat es batu itu dengan penuh rasa hormat. Tanpa kemampuan si es buat "gaya-gayaan" mengapung dan melawan hukum umum zat padat lainnya, mungkin bumi kita ini cuma bakal jadi bola es raksasa yang nggak ada penghuninya. Keren juga ya, rahasia besar alam semesta ternyata cuma tersembunyi di balik segelas minuman segar yang harganya tiga ribuan di warteg!