Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di planet kita hanya dihasilkan oleh organisma fotosintetik seperti tumbuhan, alga, dan fitoplankton yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu telah menggegarkan dunia sains dengan membuktikan bahawa oksigen juga boleh terhasil di kegelapan mutlak dasar laut, jauh daripada capaian cahaya matahari. Fenomena ini dikenali sebagai 'oksigen gelap' (dark oxygen) dan ditemui secara tidak sengaja oleh pasukan penyelidik yang sedang mengkaji ekosistem laut dalam di Lautan Pasifik.
Penemuan Mengejutkan di Zon Clarion-Clipperton
Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 ini diketuai oleh Dr. Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science (SAMS). Pasukan penyelidik sedang menjalankan ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton (CCZ), sebuah kawasan dasar laut yang terletak di antara Hawaii dan Mexico, pada kedalaman lebih 4,000 meter. Kawasan ini terkenal dengan kehadiran nodul polimetalik—bongkahan batu kecil yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan logam nadir bumi yang terbentuk selama berjuta-juta tahun.
Pada mulanya, para penyelidik menggunakan pendaratan dasar laut (lander) yang dilengkapi dengan ruang inkubasi untuk mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik. Mereka menjangkakan bahawa kadar oksigen akan menurun secara berterusan apabila organisma menghirupnya. Namun, sebaliknya berlaku: bacaan menunjukkan peningkatan kepekatan oksigen di dalam ruang inkubasi yang tertutup rapat. Fenomena ini sungguh membingungkan kerana tiada sumber cahaya yang boleh menjana fotosintesis pada kedalaman tersebut.
Metodologi Kajian dan Pengesahan Makmal
Untuk memastikan penemuan ini bukan disebabkan oleh ralat peralatan, pasukan Dr. Sweetman melakukan pelbagai ujian kawalan. Mereka mengulangi eksperimen di beberapa lokasi berbeza dalam CCZ dan menggunakan pelbagai jenis ruang inkubasi. Setiap kali, keputusan yang sama diperoleh: oksigen dihasilkan di dalam ruang yang gelap sepenuhnya. Pasukan kemudiannya membawa sampel nodul polimetalik ke makmal untuk dianalisis dengan lebih mendalam.
Di makmal, mereka meletakkan nodul dalam persekitaran yang menyerupai dasar laut—suhu sejuk, tekanan tinggi, dan kegelapan mutlak. Dengan menggunakan elektrod mikro, mereka mengesan voltan elektrik yang dihasilkan oleh nodul tersebut. Yang mengejutkan, voltan yang diukur mencapai 0.95 volt—hampir mencukupi untuk memecahkan molekul air (H₂O) kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Proses ini memerlukan voltan minimum 1.23 volt dalam keadaan piawai, tetapi kehadiran pemangkin logam dalam nodul mungkin menurunkan halangan tenaga tersebut.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Ia terdiri daripada lapisan oksida mangan dan besi yang terbentuk di sekeliling teras kecil seperti serpihan tulang ikan atau gigi jerung. Perbezaan potensi elektrik antara lapisan-lapisan ini, digabungkan dengan sifat pemangkin logam seperti mangan dan nikel, membolehkan air laut terurai menjadi gas oksigen dan hidrogen. Proses ini dikenali sebagai elektrolisis air laut dan merupakan satu bentuk 'geobateri' yang tidak pernah dilaporkan sebelum ini.
Penemuan ini membuka kemungkinan bahawa oksigen boleh dihasilkan di persekitaran yang benar-benar gelap, seperti di lautan bawah permukaan bulan-bulan berais seperti Europa (bulan Musytari) atau Enceladus (bulan Zuhal). Jika nodul serupa wujud di sana, ia boleh menyediakan sumber oksigen yang mencukupi untuk menyokong kehidupan mikrob, tanpa memerlukan cahaya matahari.
Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan di Bumi
Penemuan oksigen gelap juga mencetuskan persoalan baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi. Sebelum ini, diandaikan bahawa oksigen atmosfera mula terkumpul kira-kira 2.4 bilion tahun lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar (Great Oxidation Event) yang disebabkan oleh fotosintesis sianobakteria. Namun, jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut purba, ia mungkin telah wujud lebih awal daripada yang disangka. Ini bermakna kehidupan aerobik (yang memerlukan oksigen) mungkin telah muncul lebih awal dalam sejarah Bumi, mungkin di sekitar lubang hidroterma atau di kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik.
Para saintis kini merancang untuk mengkaji sampel nodul dari zaman Arkean (3.8 hingga 2.5 bilion tahun lalu) untuk mencari bukti pengeluaran oksigen purba. Jika terbukti, ia akan mengubah pemahaman kita tentang evolusi awal planet dan kemunculan kehidupan kompleks.
Potensi Impak terhadap Perlombongan Laut Dalam
Penemuan ini juga mempunyai implikasi praktikal yang besar, terutamanya dalam konteks perlombongan laut dalam. Zon Clarion-Clipperton merupakan kawasan yang menjadi tumpuan syarikat perlombongan untuk mengekstrak nodul polimetalik bagi memenuhi permintaan logam nadir bumi yang digunakan dalam bateri kenderaan elektrik dan peranti elektronik. Namun, jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di dasar laut dan mengancam hidupan yang bergantung kepadanya.
Dr. Sweetman menegaskan bahawa penemuan ini menyerlahkan keperluan untuk kajian impak alam sekitar yang lebih mendalam sebelum sebarang aktiviti perlombongan dimulakan. Beliau berkata, "Kita baru sahaja mula memahami fungsi ekologi nodul ini. Jika kita mengeluarkannya tanpa pengetahuan yang mencukupi, kita mungkin merosakkan ekosistem yang tidak kita ketahui kewujudannya."
Kesimpulan
Penemuan oksigen gelap merupakan satu lonjakan besar dalam sains bumi dan planet. Ia bukan sahaja mencabar dogma bahawa oksigen hanya berasal dari fotosintesis, malah membuka pintu kepada kemungkinan kehidupan di tempat-tempat yang sebelum ini dianggap mustahil. Kajian lanjut diperlukan untuk memahami sepenuhnya mekanisme elektrokimia ini, taburan nodul polimetalik di lautan dunia, dan peranannya dalam menyokong ekosistem laut dalam. Sementara itu, penemuan ini menjadi peringatan bahawa lautan kita masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk dibongkar.
Menyingkap Rahsia Oksigen Gelap: Penemuan Nodul Polimetalik di Dasar Laut Menghasilkan Oksigen Tanpa Cahaya Matahari. Satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience mendedahkan penemuan mengejutkan: nodul polimetalik di dasar Lautan Pasifik mampu menghasilkan oksigen melalui proses elektrolisis air laut, tanpa memerlukan cahaya matahari. Penemuan ini mencabar paradigma bahawa oksigen hanya dihasilkan oleh fotosintesis dan membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi serta potensi kehidupan di lautan bulan-bulan lain. Kajian yang diketuai oleh Dr. Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science ini menggunakan pendaratan dasar laut dan ruang inkubasi untuk mengukur kadar oksigen di kawasan Clarion-Clipperton Zone.. Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di planet kita hanya dihasilkan oleh organisma fotosintetik seperti tumbuhan, alga, dan fitoplankton yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu telah menggegarkan dunia sains dengan membuktikan bahawa oksigen juga boleh terhasil di kegelapan mutlak dasar laut, jauh daripada capaian cahaya matahari. Fenomena ini dikenali sebagai 'oksigen gelap' dark oxygen dan ditemui secara tidak sengaja oleh pasukan penyelidik yang sedang mengkaji ekosistem laut dalam di Lautan Pasifik.
Penemuan Mengejutkan di Zon Clarion-Clipperton
Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 ini diketuai oleh Dr. Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS . Pasukan penyelidik sedang menjalankan ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan dasar laut yang terletak di antara Hawaii dan Mexico, pada kedalaman lebih 4,000 meter. Kawasan ini terkenal dengan kehadiran nodul polimetalik—bongkahan batu kecil yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan logam nadir bumi yang terbentuk selama berjuta-juta tahun.
Pada mulanya, para penyelidik menggunakan pendaratan dasar laut lander yang dilengkapi dengan ruang inkubasi untuk mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik. Mereka menjangkakan bahawa kadar oksigen akan menurun secara berterusan apabila organisma menghirupnya. Namun, sebaliknya berlaku: bacaan menunjukkan peningkatan kepekatan oksigen di dalam ruang inkubasi yang tertutup rapat. Fenomena ini sungguh membingungkan kerana tiada sumber cahaya yang boleh menjana fotosintesis pada kedalaman tersebut.
Metodologi Kajian dan Pengesahan Makmal
Untuk memastikan penemuan ini bukan disebabkan oleh ralat peralatan, pasukan Dr. Sweetman melakukan pelbagai ujian kawalan. Mereka mengulangi eksperimen di beberapa lokasi berbeza dalam CCZ dan menggunakan pelbagai jenis ruang inkubasi. Setiap kali, keputusan yang sama diperoleh: oksigen dihasilkan di dalam ruang yang gelap sepenuhnya. Pasukan kemudiannya membawa sampel nodul polimetalik ke makmal untuk dianalisis dengan lebih mendalam.
Di makmal, mereka meletakkan nodul dalam persekitaran yang menyerupai dasar laut—suhu sejuk, tekanan tinggi, dan kegelapan mutlak. Dengan menggunakan elektrod mikro, mereka mengesan voltan elektrik yang dihasilkan oleh nodul tersebut. Yang mengejutkan, voltan yang diukur mencapai 0.95 volt—hampir mencukupi untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Proses ini memerlukan voltan minimum 1.23 volt dalam keadaan piawai, tetapi kehadiran pemangkin logam dalam nodul mungkin menurunkan halangan tenaga tersebut.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Ia terdiri daripada lapisan oksida mangan dan besi yang terbentuk di sekeliling teras kecil seperti serpihan tulang ikan atau gigi jerung. Perbezaan potensi elektrik antara lapisan-lapisan ini, digabungkan dengan sifat pemangkin logam seperti mangan dan nikel, membolehkan air laut terurai menjadi gas oksigen dan hidrogen. Proses ini dikenali sebagai elektrolisis air laut dan merupakan satu bentuk 'geobateri' yang tidak pernah dilaporkan sebelum ini.
Penemuan ini membuka kemungkinan bahawa oksigen boleh dihasilkan di persekitaran yang benar-benar gelap, seperti di lautan bawah permukaan bulan-bulan berais seperti Europa bulan Musytari atau Enceladus bulan Zuhal . Jika nodul serupa wujud di sana, ia boleh menyediakan sumber oksigen yang mencukupi untuk menyokong kehidupan mikrob, tanpa memerlukan cahaya matahari.
Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan di Bumi
Penemuan oksigen gelap juga mencetuskan persoalan baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi. Sebelum ini, diandaikan bahawa oksigen atmosfera mula terkumpul kira-kira 2.4 bilion tahun lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar Great Oxidation Event yang disebabkan oleh fotosintesis sianobakteria. Namun, jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut purba, ia mungkin telah wujud lebih awal daripada yang disangka. Ini bermakna kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal dalam sejarah Bumi, mungkin di sekitar lubang hidroterma atau di kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik.
Para saintis kini merancang untuk mengkaji sampel nodul dari zaman Arkean 3.8 hingga 2.5 bilion tahun lalu untuk mencari bukti pengeluaran oksigen purba. Jika terbukti, ia akan mengubah pemahaman kita tentang evolusi awal planet dan kemunculan kehidupan kompleks.
Potensi Impak terhadap Perlombongan Laut Dalam
Penemuan ini juga mempunyai implikasi praktikal yang besar, terutamanya dalam konteks perlombongan laut dalam. Zon Clarion-Clipperton merupakan kawasan yang menjadi tumpuan syarikat perlombongan untuk mengekstrak nodul polimetalik bagi memenuhi permintaan logam nadir bumi yang digunakan dalam bateri kenderaan elektrik dan peranti elektronik. Namun, jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di dasar laut dan mengancam hidupan yang bergantung kepadanya.
Dr. Sweetman menegaskan bahawa penemuan ini menyerlahkan keperluan untuk kajian impak alam sekitar yang lebih mendalam sebelum sebarang aktiviti perlombongan dimulakan. Beliau berkata, "Kita baru sahaja mula memahami fungsi ekologi nodul ini. Jika kita mengeluarkannya tanpa pengetahuan yang mencukupi, kita mungkin merosakkan ekosistem yang tidak kita ketahui kewujudannya."
Kesimpulan
Penemuan oksigen gelap merupakan satu lonjakan besar dalam sains bumi dan planet. Ia bukan sahaja mencabar dogma bahawa oksigen hanya berasal dari fotosintesis, malah membuka pintu kepada kemungkinan kehidupan di tempat-tempat yang sebelum ini dianggap mustahil. Kajian lanjut diperlukan untuk memahami sepenuhnya mekanisme elektrokimia ini, taburan nodul polimetalik di lautan dunia, dan peranannya dalam menyokong ekosistem laut dalam. Sementara itu, penemuan ini menjadi peringatan bahawa lautan kita masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk dibongkar.