Dark Oxygen: Penemuan Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan

Dark Oxygen: Penemuan Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan. Kajian terbaharu oleh penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) yang diterbitkan dalam Nature Geoscience (2024) menemui pengeluaran oksigen di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman 4,000 meter, tanpa kehadiran cahaya matahari. Oksigen ini dihasilkan oleh nodul polimetalik yang bertindak seperti bateri geobateri, membelah molekul air melalui elektrolisis semula jadi. Penemuan ini mencabar andaian bahawa oksigen hanya dihasilkan melalui fotosintesis dan membuka kemungkinan baru tentang asal usul kehidupan di Bumi dan planet lain.. Latar Belakang Penemuan yang Menggemparkan Dunia Sains Selama lebih satu abad, para saintis menerima bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui dua cara: fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria yang memerlukan cahaya matahari, atau melalui proses fotokimia di atmosfera. Namun, penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan asas pemahaman ini. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS mendapati bahawa nodul polimetalik yang bertaburan di dasar Lautan Pasifik, pada kedalaman lebih 4,000 meter, secara aktif menghasilkan oksigen molekul O₂ dalam kegelapan mutlak. Fenomena ini dinamakan 'dark oxygen' atau oksigen gelap, dan ia menimbulkan persoalan fundamental tentang kitaran oksigen global dan kemungkinan kehidupan di luar Bumi. Metodologi Kajian di Zona Clarion-Clipperton Kajian ini dijalankan di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan di Lautan Pasifik yang terkenal dengan kekayaan nodul polimetalik—bongkahan batu sebesar kentang yang mengandungi mangan, nikel, kobalt, dan tembaga. Pasukan penyelidik menggunakan kenderaan kendalian jarak jauh ROV untuk mengambil sampel sedimen dan nodul dari dasar laut. Mereka memasukkan sampel ke dalam ruang inkubasi tertutup di atas kapal dan mengukur kepekatan oksigen menggunakan sensor optod. Yang mengejutkan, kepekatan oksigen meningkat secara konsisten dalam ruang yang mengandungi nodul, manakala ruang kawalan tanpa nodul menunjukkan penurunan oksigen akibat respirasi mikrob. Untuk memastikan keputusan ini bukan artifak, mereka mengulangi eksperimen berkali-kali dan juga menggunakan teknik mikroelektrod untuk mengukur oksigen secara langsung di permukaan nodul. Hasilnya konsisten: nodul polimetalik menghasilkan oksigen pada kadar yang setanding dengan beberapa komuniti fotosintetik di laut cetek. Mekanisme Elektrolisis Semula Jadi: Nodul sebagai Bateri Geobateri Bagaimana nodul polimetalik boleh menghasilkan oksigen tanpa cahaya? Pasukan penyelidik mencadangkan mekanisme elektrolisis air semula jadi. Nodul ini mengandungi pelbagai logam dengan potensi elektrokimia yang berbeza, seperti mangan Mn dan nikel Ni , yang bertindak seperti sel galvanik. Apabila dua nodul bersentuhan atau apabila satu nodul mempunyai zon dengan komposisi logam berbeza, perbezaan potensi elektrik yang terhasil boleh mencukupi untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen H₂ dan oksigen O₂ . Proses ini serupa dengan elektrolisis yang dilakukan di makmal, tetapi berlaku secara semula jadi pada tekanan tinggi dan suhu rendah di dasar laut. Pengukuran voltan terus pada permukaan nodul menunjukkan nilai antara 0.5 hingga 1.0 volt, yang mencukupi untuk memulakan elektrolisis air memerlukan sekurang-kurangnya 1.23 volt secara teori, tetapi kehadiran mangkin logam boleh menurunkan halangan tenaga . Ini adalah pertama kalinya proses elektrolisis semula jadi dikesan pada skala geologi. Implikasi terhadap Kitaran Oksigen Global dan Ekosistem Laut Dalam Penemuan ini mempunyai implikasi besar terhadap pemahaman kita tentang kitaran oksigen di lautan. Selama ini, oksigen di laut dalam dianggap hanya datang dari peredaran air permukaan yang kaya oksigen atau dari fotosintesis di zon eufotik. Kini, kita tahu bahawa dasar laut sendiri boleh menjadi sumber oksigen. Ini mungkin menjelaskan mengapa beberapa kawasan laut dalam yang terpencil masih mempunyai kepekatan oksigen yang lebih tinggi daripada yang dijangkakan. Lebih penting lagi, oksigen gelap ini mungkin menyokong ekosistem mikroba yang unik di sekitar nodul. Kajian lanjut diperlukan untuk menilai sumbangan oksigen gelap kepada keseluruhan keseimbangan oksigen lautan, terutamanya di kawasan yang kaya dengan nodul seperti CCZ. Penemuan ini juga menimbulkan kebimbangan terhadap perlombongan laut dalam yang dirancang untuk mengekstrak nodul polimetalik, kerana ia boleh mengganggu sumber oksigen penting bagi kehidupan di dasar laut. Cabaran terhadap Teori Asal Usul Kehidupan dan Astrobiologi Salah satu implikasi paling mendalam adalah terhadap teori asal usul kehidupan. Selama ini, hipotesis utama menyatakan bahawa kehidupan bermula di Bumi sekitar 3.8 bilion tahun lalu di 'sup primordial' yang kaya dengan bahan organik, dan oksigen hanya muncul kemudian melalui fotosintesis sianobakteria. Namun, penemuan oksigen gelap menunjukkan bahawa oksigen boleh wujud di persekitaran tanpa cahaya, jauh sebelum evolusi fotosintesis. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal daripada yang difikirkan. Dalam konteks astrobiologi, penemuan ini sangat relevan untuk mencari kehidupan di bulan-bulan berais seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal , yang mempunyai lautan bawah permukaan yang gelap dan mungkin mengandungi nodul logam. Jika elektrolisis semula jadi boleh berlaku di dasar laut Bumi, proses yang sama mungkin berlaku di lautan bawah permukaan bulan-bulan tersebut, menyediakan oksigen untuk kehidupan mikroba yang berpotensi. Ini menjadikan Europa dan Enceladus sasaran yang lebih menarik untuk misi pencarian kehidupan. Reaksi Komuniti Saintifik dan Hala Tuju Penyelidikan Masa Depan Penemuan ini telah mencetuskan perdebatan hangat dalam komuniti saintifik. Sesetengah penyelidik skeptikal, mempersoalkan sama ada voltan yang diukur benar-benar mencukupi untuk elektrolisis atau sama ada terdapat mekanisme lain seperti penguraian hidrogen peroksida. Pasukan Sweetman telah menjawab kritikan ini dengan menunjukkan bahawa kehadiran ion klorida dalam air laut boleh menurunkan potensi yang diperlukan, dan mereka merancang untuk mengesahkan mekanisme melalui eksperimen makmal terkawal. Langkah seterusnya termasuk mengukur kadar pengeluaran oksigen di pelbagai lokasi, mengkaji kesan tekanan dan suhu, serta menyiasat sama ada proses ini berlaku di kawasan lain seperti Lautan Artik atau di tasik subglasier Antartika. Jika disahkan, dark oxygen akan menjadi salah satu penemuan paling penting dalam oseanografi dan biologi abad ini. Kesimpulan: Satu Paradigma Baru untuk Sains Bumi dan Angkasa Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik bukan sekadar anomali saintifik; ia adalah petunjuk bahawa pemahaman kita tentang planet kita masih jauh dari lengkap. Ia mengingatkan kita bahawa Bumi mempunyai rahsia yang tersembunyi di tempat yang paling tidak dijangka, dan bahawa kehidupan mungkin lebih adaptif dan tersebar luas daripada yang kita bayangkan. Bagi Malaysia, sebuah negara maritim yang kaya dengan biodiversiti laut, penemuan ini menekankan kepentingan melindungi ekosistem laut dalam yang rapuh daripada ancaman perlombongan dan pencemaran. Sementara itu, bagi pencarian kehidupan di alam semesta, dark oxygen memberikan harapan baru bahawa oksigen—dan oleh itu kehidupan aerobik—mungkin wujud di dunia yang gelap dan jauh. Sains terus mengejutkan kita, dan penemuan ini adalah bukti bahawa masih banyak yang perlu kita pelajari tentang rumah kita sendiri dan tempat kita di kosmos.