Selama lebih satu abad, sains moden menganggap bahawa oksigen molekul (O₂) di atmosfera Bumi semata-mata berasal daripada fotosintesis organisma seperti tumbuhan, alga, dan sianobakteria. Proses ini memerlukan cahaya matahari untuk memecahkan molekul air dan membebaskan oksigen. Namun, satu penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan asas pemikiran ini. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) menemui bukti kukuh bahawa oksigen juga dihasilkan di dasar Lautan Pasifik yang gelap gulita, pada kedalaman lebih 4,000 meter, tanpa sebarang penglibatan cahaya. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' (dark oxygen) dan ia berpotensi menulis semula babak awal sejarah kehidupan di planet kita.
Latar Belakang Kajian: Ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton
Penemuan ini berlaku secara tidak sengaja ketika pasukan penyelidik sedang menjalankan ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton (CCZ), sebuah kawasan di Lautan Pasifik utara yang terkenal dengan kekayaan nodul polimetalik. Nodul-nodul ini adalah ketulan mineral sebesar kentang yang mengandungi logam berharga seperti mangan, kobalt, nikel, dan tembaga. Kawasan ini menjadi tumpuan syarikat perlombongan laut dalam kerana potensi ekonominya. Pasukan Sweetman pada asalnya ingin mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma di dasar laut menggunakan alat
benthic chamber yang diletakkan di atas sedimen. Namun, bacaan yang diperoleh menunjukkan sebaliknya: kepekatan oksigen di dalam ruang tertutup itu meningkat secara konsisten, bukannya menurun seperti yang dijangkakan. Ini menunjukkan bahawa sesuatu di dasar laut sedang menghasilkan oksigen, bukan menggunakannya.
Metodologi: Pengukuran Oksigen di Dasar Laut
Untuk memastikan keputusan ini bukan kesilapan alat, pasukan penyelidik mengulangi eksperimen berkali-kali di pelbagai lokasi dalam CCZ. Mereka menggunakan pelbagai kaedah termasuk penderia oksigen optik yang sangat sensitif, analisis isotop, dan eksperimen makmal terkawal. Setiap kali, bacaan yang sama diperoleh: oksigen dihasilkan secara aktif di dasar laut. Mereka juga menguji sama ada proses biologi seperti fotosintesis oleh organisma kemosintetik boleh menjadi punca, tetapi analisis genetik dan mikroskopi menunjukkan ketiadaan organisma fotosintetik yang mencukupi. Satu-satunya penjelasan yang munasabah ialah nodul polimetalik itu sendiri yang bertanggungjawab menghasilkan oksigen.
Penemuan Utama: Oksigen Gelap daripada Nodul Polimetalik
Kajian lanjut mendedahkan mekanisme yang menakjubkan: nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Setiap nodul mengandungi lapisan mineral yang berbeza, dan apabila dua nodul bersentuhan atau apabila nodul diletakkan dalam air laut yang kaya dengan ion, ia menghasilkan voltan elektrik yang kecil. Voltan ini cukup untuk memecahkan molekul air (H₂O) melalui proses elektrolisis, menghasilkan gas hidrogen dan oksigen. Dalam eksperimen makmal, pasukan penyelidik berjaya mengukur voltan sehingga 0.95 volt pada permukaan nodul, melebihi ambang minimum 1.23 volt yang diperlukan untuk elektrolisis air. Walaupun voltan ini kecil, luas permukaan nodul yang sangat besar di dasar laut menjadikan jumlah oksigen yang dihasilkan signifikan. Anggaran awal menunjukkan bahawa kawasan CCZ sahaja boleh menghasilkan oksigen setara dengan 10% daripada pengeluaran oksigen marin global.
Implikasi terhadap Teori Asal Usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Teori konvensional menyatakan bahawa kehidupan pertama muncul di lautan sekitar 3.8 bilion tahun lalu dalam persekitaran anoksik (tanpa oksigen). Oksigen hanya mula terkumpul di atmosfera kira-kira 2.4 bilion tahun lalu akibat peristiwa Pengoksigenan Besar (Great Oxidation Event) yang disebabkan oleh sianobakteria. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen mungkin telah wujud di persekitaran laut dalam jauh lebih awal, walaupun tanpa fotosintesis. Ini bermakna kehidupan aerobik (yang memerlukan oksigen) mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka. Selain itu, nodul polimetalik juga boleh menyediakan sumber tenaga elektrokimia yang stabil untuk metabolisme organisma primitif, sama seperti penyuap hidroterma yang menjadi calon tempat asal kehidupan.
Implikasi terhadap Pencarian Kehidupan di Planet Lain
Penemuan ini juga membuka pintu baharu dalam astrobiologi. Jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut Bumi, maka proses yang sama mungkin berlaku di lautan bawah permukaan bulan-bulan seperti Europa (bulan Musytari) atau Enceladus (bulan Zuhal). Kedua-dua bulan ini diketahui mempunyai lautan air masin di bawah kerak aisnya, dan kehadiran nodul polimetalik atau mineral konduktif lain boleh menghasilkan oksigen yang mencukupi untuk menyokong kehidupan mikrob. Ini menjadikan misi pencarian kehidupan di sistem suria luar lebih menarik dan memberikan sasaran baharu untuk diterokai.
Cabaran dan Soalan Baru
Walaupun penemuan ini sangat mengujakan, banyak soalan masih belum terjawab. Sejauh manakah taburan nodul polimetalik di lautan dunia? Adakah semua nodul menghasilkan oksigen atau hanya jenis tertentu? Apakah kadar pengeluaran oksigen sebenar di seluruh lautan? Dan yang paling penting, adakah organisma di dasar laut telah menyesuaikan diri untuk menggunakan oksigen gelap ini? Kajian lanjut diperlukan untuk menjawab soalan-soalan ini. Sementara itu, penemuan ini juga menimbulkan kebimbangan terhadap rancangan perlombongan laut dalam. Jika nodul polimetalik memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, maka perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen dan mengancam biodiversiti unik di kawasan tersebut.
Kesimpulan
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah salah satu penemuan saintifik paling mengejutkan dalam dekad ini. Ia bukan sahaja mencabar dogma bahawa oksigen hanya berasal daripada fotosintesis, tetapi juga membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan, evolusi awal Bumi, dan potensi kehidupan di planet lain. Kajian ini mengingatkan kita bahawa lautan dalam masih menyimpan banyak misteri yang belum terungkai, dan setiap ekspedisi baru berpotensi untuk menulis semula buku teks sains. Bagi para saintis, penemuan ini adalah panggilan untuk menyelidik lebih mendalam tentang proses geokimia dan biologi yang berlaku di persekitaran paling ekstrem di planet kita.
Penemuan Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan. Satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience mendedahkan penemuan mengejutkan: oksigen dihasilkan di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman 4,000 meter tanpa sebarang cahaya matahari. Nodul polimetalik yang kaya dengan mangan, kobalt, dan nikel bertindak seperti 'geobateri' semula jadi yang menghasilkan oksigen melalui elektrolisis air laut. Penemuan ini mencabar andaian asas bahawa oksigen hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis dan membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi serta kemungkinan kehidupan di planet lain.. Selama lebih satu abad, sains moden menganggap bahawa oksigen molekul O₂ di atmosfera Bumi semata-mata berasal daripada fotosintesis organisma seperti tumbuhan, alga, dan sianobakteria. Proses ini memerlukan cahaya matahari untuk memecahkan molekul air dan membebaskan oksigen. Namun, satu penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan asas pemikiran ini. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS menemui bukti kukuh bahawa oksigen juga dihasilkan di dasar Lautan Pasifik yang gelap gulita, pada kedalaman lebih 4,000 meter, tanpa sebarang penglibatan cahaya. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' dark oxygen dan ia berpotensi menulis semula babak awal sejarah kehidupan di planet kita.
Latar Belakang Kajian: Ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton
Penemuan ini berlaku secara tidak sengaja ketika pasukan penyelidik sedang menjalankan ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan di Lautan Pasifik utara yang terkenal dengan kekayaan nodul polimetalik. Nodul-nodul ini adalah ketulan mineral sebesar kentang yang mengandungi logam berharga seperti mangan, kobalt, nikel, dan tembaga. Kawasan ini menjadi tumpuan syarikat perlombongan laut dalam kerana potensi ekonominya. Pasukan Sweetman pada asalnya ingin mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma di dasar laut menggunakan alat benthic chamber yang diletakkan di atas sedimen. Namun, bacaan yang diperoleh menunjukkan sebaliknya: kepekatan oksigen di dalam ruang tertutup itu meningkat secara konsisten, bukannya menurun seperti yang dijangkakan. Ini menunjukkan bahawa sesuatu di dasar laut sedang menghasilkan oksigen, bukan menggunakannya.
Metodologi: Pengukuran Oksigen di Dasar Laut
Untuk memastikan keputusan ini bukan kesilapan alat, pasukan penyelidik mengulangi eksperimen berkali-kali di pelbagai lokasi dalam CCZ. Mereka menggunakan pelbagai kaedah termasuk penderia oksigen optik yang sangat sensitif, analisis isotop, dan eksperimen makmal terkawal. Setiap kali, bacaan yang sama diperoleh: oksigen dihasilkan secara aktif di dasar laut. Mereka juga menguji sama ada proses biologi seperti fotosintesis oleh organisma kemosintetik boleh menjadi punca, tetapi analisis genetik dan mikroskopi menunjukkan ketiadaan organisma fotosintetik yang mencukupi. Satu-satunya penjelasan yang munasabah ialah nodul polimetalik itu sendiri yang bertanggungjawab menghasilkan oksigen.
Penemuan Utama: Oksigen Gelap daripada Nodul Polimetalik
Kajian lanjut mendedahkan mekanisme yang menakjubkan: nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Setiap nodul mengandungi lapisan mineral yang berbeza, dan apabila dua nodul bersentuhan atau apabila nodul diletakkan dalam air laut yang kaya dengan ion, ia menghasilkan voltan elektrik yang kecil. Voltan ini cukup untuk memecahkan molekul air H₂O melalui proses elektrolisis, menghasilkan gas hidrogen dan oksigen. Dalam eksperimen makmal, pasukan penyelidik berjaya mengukur voltan sehingga 0.95 volt pada permukaan nodul, melebihi ambang minimum 1.23 volt yang diperlukan untuk elektrolisis air. Walaupun voltan ini kecil, luas permukaan nodul yang sangat besar di dasar laut menjadikan jumlah oksigen yang dihasilkan signifikan. Anggaran awal menunjukkan bahawa kawasan CCZ sahaja boleh menghasilkan oksigen setara dengan 10% daripada pengeluaran oksigen marin global.
Implikasi terhadap Teori Asal Usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Teori konvensional menyatakan bahawa kehidupan pertama muncul di lautan sekitar 3.8 bilion tahun lalu dalam persekitaran anoksik tanpa oksigen . Oksigen hanya mula terkumpul di atmosfera kira-kira 2.4 bilion tahun lalu akibat peristiwa Pengoksigenan Besar Great Oxidation Event yang disebabkan oleh sianobakteria. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen mungkin telah wujud di persekitaran laut dalam jauh lebih awal, walaupun tanpa fotosintesis. Ini bermakna kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka. Selain itu, nodul polimetalik juga boleh menyediakan sumber tenaga elektrokimia yang stabil untuk metabolisme organisma primitif, sama seperti penyuap hidroterma yang menjadi calon tempat asal kehidupan.
Implikasi terhadap Pencarian Kehidupan di Planet Lain
Penemuan ini juga membuka pintu baharu dalam astrobiologi. Jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut Bumi, maka proses yang sama mungkin berlaku di lautan bawah permukaan bulan-bulan seperti Europa bulan Musytari atau Enceladus bulan Zuhal . Kedua-dua bulan ini diketahui mempunyai lautan air masin di bawah kerak aisnya, dan kehadiran nodul polimetalik atau mineral konduktif lain boleh menghasilkan oksigen yang mencukupi untuk menyokong kehidupan mikrob. Ini menjadikan misi pencarian kehidupan di sistem suria luar lebih menarik dan memberikan sasaran baharu untuk diterokai.
Cabaran dan Soalan Baru
Walaupun penemuan ini sangat mengujakan, banyak soalan masih belum terjawab. Sejauh manakah taburan nodul polimetalik di lautan dunia? Adakah semua nodul menghasilkan oksigen atau hanya jenis tertentu? Apakah kadar pengeluaran oksigen sebenar di seluruh lautan? Dan yang paling penting, adakah organisma di dasar laut telah menyesuaikan diri untuk menggunakan oksigen gelap ini? Kajian lanjut diperlukan untuk menjawab soalan-soalan ini. Sementara itu, penemuan ini juga menimbulkan kebimbangan terhadap rancangan perlombongan laut dalam. Jika nodul polimetalik memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, maka perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen dan mengancam biodiversiti unik di kawasan tersebut.
Kesimpulan
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah salah satu penemuan saintifik paling mengejutkan dalam dekad ini. Ia bukan sahaja mencabar dogma bahawa oksigen hanya berasal daripada fotosintesis, tetapi juga membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan, evolusi awal Bumi, dan potensi kehidupan di planet lain. Kajian ini mengingatkan kita bahawa lautan dalam masih menyimpan banyak misteri yang belum terungkai, dan setiap ekspedisi baru berpotensi untuk menulis semula buku teks sains. Bagi para saintis, penemuan ini adalah panggilan untuk menyelidik lebih mendalam tentang proses geokimia dan biologi yang berlaku di persekitaran paling ekstrem di planet kita.