Oksigen Gelap di Dasar Lautan: Penemuan Mengejutkan yang Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan

Oksigen Gelap di Dasar Lautan: Penemuan Mengejutkan yang 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. Proses ini, yang digelar 'oksigen gelap', berlaku melalui elektrolisis air laut yang dimediasi oleh nodul polimetalik yang kaya dengan mangan, nikel, dan kobalt. Penemuan ini bukan sahaja mencabar andaian bahawa oksigen hanya terhasil melalui fotosintesis, malah membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi dan kemungkinan kehidupan di lautan bulan-bulan lain seperti Europa.. Pengenalan: Oksigen Tanpa Cahaya Matahari Selama lebih satu abad, para saintis meyakini bahawa oksigen molekul O₂ di Bumi hampir keseluruhannya dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria. Proses ini memerlukan cahaya matahari untuk memecahkan molekul air dan membebaskan oksigen. Namun, penemuan terbaharu oleh pasukan penyelidik dari Universiti Edinburgh, Universiti Bangor, dan Institusi Oseanografi Woods Hole telah menggegarkan paradigma ini. Mereka menemui bukti bahawa oksigen juga boleh dihasilkan di dasar lautan yang gelap gelita, pada kedalaman lebih 4,000 meter, tanpa sebarang cahaya. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' dark oxygen dan dilaporkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024. Metodologi Kajian: Mengukur Penggunaan Oksigen di Zona Clarion-Clipperton Pasukan penyelidik menjalankan eksperimen di Zona Clarion-Clipperton CCZ di Lautan Pasifik, sebuah kawasan yang terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik di dasar laut. Nodul ini adalah ketulan mineral sebesar kentang yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan logam nadir bumi. Para saintis menggunakan alat khas yang dipanggil benthic chamber untuk mengukur kepekatan oksigen di dalam sedimen dasar laut. Secara normal, di kawasan yang tidak menerima cahaya, oksigen akan berkurangan kerana digunakan oleh mikroorganisma untuk respirasi. Namun, bacaan menunjukkan sebaliknya: kepekatan oksigen meningkat secara signifikan di sekitar nodul polimetalik. Untuk memastikan keputusan ini bukan kesilapan, mereka mengulangi eksperimen di pelbagai lokasi dan pada kedalaman berbeza, dan setiap kali mendapati peningkatan oksigen yang konsisten. Mekanisme Elektrolisis: Nodul Polimetalik sebagai Bateri Semula Jadi Bagaimanakah oksigen boleh terhasil tanpa cahaya? Pasukan penyelidik mencadangkan bahawa nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi yang menghasilkan arus elektrik. Nodul ini mengandungi pelbagai logam dengan potensi elektrokimia yang berbeza. Apabila terendam dalam air laut yang bersifat elektrolit, perbezaan potensi ini menyebabkan aliran elektron antara logam-logam tersebut. Proses ini, yang dikenali sebagai elektrolisis air, memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen H₂ dan oksigen O₂ . Dalam eksperimen makmal, pasukan penyelidik berjaya mengukur voltan kecil kira-kira 0.5 hingga 1.0 volt pada permukaan nodul, cukup untuk memulakan elektrolisis. Ini adalah pertama kalinya proses elektrolisis semula jadi dikesan pada skala geologi di dasar laut. Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap teori asal usul kehidupan di Bumi. Selama ini, dipercayai bahawa kehidupan awal di Bumi muncul di lautan cetek yang menerima cahaya matahari, di mana fotosintesis boleh berlaku. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen mungkin telah wujud di lautan dalam jauh sebelum evolusi fotosintesis. Ini bermakna kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka, dan di persekitaran yang lebih gelap dan lebih dalam. Tambahan pula, elektrolisis semula jadi ini boleh menyediakan sumber tenaga kimia yang stabil untuk mikroorganisma kemoautotrof, yang menggunakan oksigen untuk mengoksidakan mineral. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan boleh wujud di lautan bawah permukaan bulan-bulan seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal , yang mempunyai lautan air masin di bawah kerak ais tebal. Kesan terhadap Ekosistem Laut Dalam dan Perlombongan Penemuan ini juga mempunyai implikasi praktikal yang penting. Zona Clarion-Clipperton kini menjadi tumpuan syarikat perlombongan laut dalam yang ingin mengekstrak nodul polimetalik untuk digunakan dalam bateri kenderaan elektrik dan peranti elektronik. Jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen di dasar laut, perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di ekosistem laut dalam yang rapuh. Mikroorganisma dan hidupan lain di dasar laut mungkin bergantung kepada oksigen yang dihasilkan oleh nodul ini. Oleh itu, penemuan ini menimbulkan persoalan etika dan alam sekitar yang serius tentang aktiviti perlombongan laut dalam. Pihak berkuasa antarabangsa seperti Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa ISA perlu menilai semula peraturan perlombongan berdasarkan bukti saintifik baharu ini. Reaksi Komuniti Saintifik dan Langkah Seterusnya Penemuan ini telah mencetuskan perdebatan hangat dalam komuniti saintifik. Sesetengah penyelidik menyambut baik penemuan ini sebagai satu kejutan yang menarik, manakala yang lain menunggu pengesahan lanjut. Pasukan penyelidik kini merancang untuk menjalankan eksperimen lanjut di lokasi lain di lautan dunia untuk melihat sama ada fenomena ini berlaku secara meluas. Mereka juga ingin mengkaji dengan lebih terperinci mekanisme elektrokimia yang terlibat, serta kesan jangka panjang terhadap ekologi laut dalam. Kajian susulan mungkin melibatkan penggunaan robot bawah air autonomi untuk memetakan taburan nodul dan mengukur kadar pengeluaran oksigen secara langsung. Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu dalam Oseanografi dan Astrobiologi Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah satu peringatan bahawa Bumi masih menyimpan banyak misteri yang belum terungkai. Ia bukan sahaja mencabar pemahaman kita tentang kitaran oksigen global, malah membuka pintu kepada kemungkinan baharu dalam astrobiologi. Jika oksigen boleh dihasilkan tanpa cahaya di Bumi, maka lautan bawah permukaan di Europa atau Enceladus mungkin juga mempunyai sumber oksigen yang serupa, menjadikannya calon yang lebih berpotensi untuk menampung kehidupan. Kajian ini, yang diterbitkan dalam Nature Geoscience, adalah satu langkah besar ke hadapan dalam usaha kita memahami asal usul kehidupan dan potensi kehidupan di luar Bumi.