Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui dua cara utama: fotosintesis oleh tumbuhan dan fitoplankton, atau melalui penguraian air oleh sinaran ultraungu di atmosfera atas. Namun, satu penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan dunia sains dengan membuktikan bahawa oksigen juga boleh dihasilkan di dasar lautan yang gelap gelita, pada kedalaman 4,000 meter, tanpa sebarang cahaya matahari. Fenomena ini, yang dinamakan 'dark oxygen' atau oksigen gelap, ditemui secara tidak sengaja oleh pasukan penyelidik dari Universiti Southern Denmark dan Institut Sains Kelautan Scotland semasa menjalankan ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton di Lautan Pasifik.
Penemuan Mengejutkan di Dasar Lautan Pasifik
Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman pada mulanya sedang mengkaji kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik di dasar laut. Mereka menggunakan alat pendarat bentik yang dilengkapi dengan sensor oksigen optik untuk mengukur kepekatan oksigen di dalam ruang tertutup yang diletakkan di atas sedimen dasar laut. Secara logiknya, di kawasan yang tidak menerima cahaya matahari, kepekatan oksigen sepatutnya menurun dari semasa ke semasa kerana organisma menghirupnya. Namun, yang berlaku adalah sebaliknya: kepekatan oksigen meningkat secara konsisten, mencecah sehingga tiga kali ganda daripada paras awal dalam tempoh 48 jam. "Kami pada mulanya menyangka sensor kami rosak," kata Profesor Sweetman dalam satu kenyataan. "Kami menghabiskan 10 tahun mencuba untuk membuktikan bahawa bacaan itu adalah kesilapan, tetapi akhirnya kami terpaksa menerima bahawa kami telah menemui sesuatu yang benar-benar baharu."
Metodologi Kajian dan Analisis
Untuk memastikan penemuan ini bukan artifak, pasukan penyelidik melakukan pelbagai kawalan dan ujian ulangan. Mereka menggunakan beberapa jenis sensor oksigen yang berbeza, termasuk sensor optik dan elektrokimia, dan mendapati keputusan yang sama. Mereka juga mengasingkan sampel nodul polimetalik—bongkah-bongkah kecil sebesar kentang yang kaya dengan mangan, kobalt, nikel, dan logam nadir bumi—dan meletakkannya di dalam tangki air laut steril di atas kapal. Apabila nodul-nodul ini diukur, voltan permukaannya mencecah sehingga 0.95 volt, iaitu hampir dengan voltan yang diperlukan untuk memecahkan molekul air (1.23 volt). Apabila nodul-nodul ini disusun rapat, voltan terkumpulnya mencukupi untuk menghasilkan elektrolisis air, membebaskan oksigen dan hidrogen. Analisis lanjut menggunakan mikroskopi elektron dan spektroskopi sinar-X mendedahkan bahawa permukaan nodul mempunyai struktur berlapis yang bertindak seperti sel galvanik, dengan lapisan mangan oksida dan logam lain menghasilkan perbezaan keupayaan elektrik.
Implikasi Terhadap Teori Asal Usul Kehidupan
Penemuan dark oxygen ini mempunyai implikasi yang sangat mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Teori konvensional menyatakan bahawa kehidupan pertama muncul di Bumi kira-kira 3.8 bilion tahun yang lalu di dalam 'sup primordial' yang kaya dengan bahan organik, dan oksigen hanya mula terkumpul di atmosfera selepas evolusi fotosintesis kira-kira 2.4 bilion tahun yang lalu. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh wujud di persekitaran tanpa cahaya jauh lebih awal daripada itu, mungkin sejak pembentukan kerak lautan pertama. Ini bermakna kehidupan aerobik (yang memerlukan oksigen) mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka, atau sekurang-kurangnya terdapat sumber oksigen tempatan yang boleh menyokong metabolisme oksidatif di celah-celah dasar laut. "Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan mungkin telah bermula di dasar laut, bukan di permukaan," kata Dr. Samantha Joye, seorang ahli oseanografi dari Universiti Georgia yang tidak terlibat dalam kajian ini, dalam satu temu bual dengan majalah Science.
Kesan Terhadap Pencarian Kehidupan di Bulan Lain
Selain itu, penemuan ini juga memberi impak besar kepada astrobiologi, iaitu kajian tentang kemungkinan kehidupan di luar Bumi. Bulan-bulan seperti Europa (bulan Musytari) dan Enceladus (bulan Zuhal) diketahui mempunyai lautan air masin di bawah permukaan aisnya yang tebal. Sehingga kini, saintis menganggap bahawa satu-satunya cara untuk menghasilkan oksigen di lautan bawah permukaan ini adalah melalui radiolisis, iaitu pemecahan molekul air oleh sinaran radioaktif dari batu-batuan di dasar laut. Namun, jika nodul polimetalik seperti yang ditemui di Bumi juga wujud di dasar lautan Europa atau Enceladus, maka oksigen boleh dihasilkan secara elektrokimia tanpa memerlukan sinaran radioaktif. Ini secara drastik meningkatkan kemungkinan bahawa lautan bawah permukaan tersebut boleh menyokong kehidupan aerobik yang lebih kompleks. "Kami kini mempunyai mekanisme alternatif untuk pengeluaran oksigen di dunia lautan yang tidak memerlukan cahaya atau radiasi," kata Profesor Sweetman. "Ini menjadikan Europa dan Enceladus sebagai calon yang lebih menarik untuk pencarian kehidupan."
Cabaran Terhadap Industri Perlombongan Laut Dalam
Penemuan dark oxygen ini juga mempunyai implikasi praktikal yang signifikan, terutamanya terhadap industri perlombongan laut dalam yang semakin giat. Zon Clarion-Clipperton, tempat penemuan ini dibuat, adalah salah satu kawasan yang paling banyak diincar untuk perlombongan nodul polimetalik kerana kandungan logam nadir buminya yang tinggi. Nodul-nodul ini digunakan dalam pembuatan bateri, telefon pintar, dan teknologi hijau seperti turbin angin dan panel solar. Namun, penemuan bahawa nodul-nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen di dasar laut menimbulkan persoalan etika dan alam sekitar yang serius. Jika perlombongan dilakukan secara besar-besaran, ia bukan sahaja akan memusnahkan habitat unik di dasar laut, malah mungkin mengganggu keseimbangan oksigen di lautan dalam yang masih kurang difahami. "Kita perlu berhati-hati sebelum melombong nodul-nodul ini," tegas Profesor Sweetman. "Kita baru sahaja menemui satu fungsi ekologi yang kritikal, dan kita mungkin akan memusnahkannya sebelum kita sempat memahaminya sepenuhnya."
Kesimpulan dan Hala Tuju Penyelidikan Masa Depan
Penemuan dark oxygen ini membuka satu cabang penyelidikan baharu dalam oseanografi dan geokimia. Pasukan penyelidik kini merancang untuk menjalankan ekspedisi lanjut ke kawasan lain di lautan dunia untuk melihat sama ada fenomena ini berlaku secara meluas atau hanya terhad kepada kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik. Mereka juga ingin mengkaji dengan lebih mendalam mekanisme elektrokimia yang terlibat, termasuk peranan mikroorganisma dalam mempengaruhi proses tersebut. Selain itu, mereka bercadang untuk bekerjasama dengan ahli astrobiologi untuk mereka bentuk eksperimen yang mensimulasikan keadaan di Europa dan Enceladus, menggunakan nodul polimetalik buatan untuk melihat sama ada oksigen boleh dihasilkan dalam persekitaran tersebut. Penemuan ini mengingatkan kita bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang belum terungkai, dan bahawa pemahaman kita tentang planet sendiri adalah jauh daripada lengkap. Dalam era di mana kita semakin bergantung kepada teknologi untuk meneroka angkasa lepas, penemuan dark oxygen ini menjadi peringatan bahawa lautan dalam Bumi sendiri adalah sempadan terakhir yang penuh dengan keajaiban dan misteri.
Fenomena 'Dark Oxygen' di Dasar Lautan: Penemuan 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 kehadiran cahaya matahari atau proses fotosintesis. Fenomena yang digelar 'dark oxygen' ini berlaku apabila nodul polimetalik yang kaya dengan mangan dan logam lain bertindak sebagai bateri semula jadi, menghasilkan arus elektrik yang cukup kuat untuk memecahkan molekul air menjadi hidrogen dan oksigen. Penemuan ini bukan sahaja mencabar pemahaman sedia ada tentang kitaran oksigen Bumi, malah membuka persoalan baharu tentang asal usul kehidupan di planet ini dan kemungkinan kewujudan kehidupan di bulan-bulan lautan seperti Europa dan Enceladus.. Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui dua cara utama: fotosintesis oleh tumbuhan dan fitoplankton, atau melalui penguraian air oleh sinaran ultraungu di atmosfera atas. Namun, satu penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan dunia sains dengan membuktikan bahawa oksigen juga boleh dihasilkan di dasar lautan yang gelap gelita, pada kedalaman 4,000 meter, tanpa sebarang cahaya matahari. Fenomena ini, yang dinamakan 'dark oxygen' atau oksigen gelap, ditemui secara tidak sengaja oleh pasukan penyelidik dari Universiti Southern Denmark dan Institut Sains Kelautan Scotland semasa menjalankan ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton di Lautan Pasifik.
Penemuan Mengejutkan di Dasar Lautan Pasifik
Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman pada mulanya sedang mengkaji kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik di dasar laut. Mereka menggunakan alat pendarat bentik yang dilengkapi dengan sensor oksigen optik untuk mengukur kepekatan oksigen di dalam ruang tertutup yang diletakkan di atas sedimen dasar laut. Secara logiknya, di kawasan yang tidak menerima cahaya matahari, kepekatan oksigen sepatutnya menurun dari semasa ke semasa kerana organisma menghirupnya. Namun, yang berlaku adalah sebaliknya: kepekatan oksigen meningkat secara konsisten, mencecah sehingga tiga kali ganda daripada paras awal dalam tempoh 48 jam. "Kami pada mulanya menyangka sensor kami rosak," kata Profesor Sweetman dalam satu kenyataan. "Kami menghabiskan 10 tahun mencuba untuk membuktikan bahawa bacaan itu adalah kesilapan, tetapi akhirnya kami terpaksa menerima bahawa kami telah menemui sesuatu yang benar-benar baharu."
Metodologi Kajian dan Analisis
Untuk memastikan penemuan ini bukan artifak, pasukan penyelidik melakukan pelbagai kawalan dan ujian ulangan. Mereka menggunakan beberapa jenis sensor oksigen yang berbeza, termasuk sensor optik dan elektrokimia, dan mendapati keputusan yang sama. Mereka juga mengasingkan sampel nodul polimetalik—bongkah-bongkah kecil sebesar kentang yang kaya dengan mangan, kobalt, nikel, dan logam nadir bumi—dan meletakkannya di dalam tangki air laut steril di atas kapal. Apabila nodul-nodul ini diukur, voltan permukaannya mencecah sehingga 0.95 volt, iaitu hampir dengan voltan yang diperlukan untuk memecahkan molekul air 1.23 volt . Apabila nodul-nodul ini disusun rapat, voltan terkumpulnya mencukupi untuk menghasilkan elektrolisis air, membebaskan oksigen dan hidrogen. Analisis lanjut menggunakan mikroskopi elektron dan spektroskopi sinar-X mendedahkan bahawa permukaan nodul mempunyai struktur berlapis yang bertindak seperti sel galvanik, dengan lapisan mangan oksida dan logam lain menghasilkan perbezaan keupayaan elektrik.
Implikasi Terhadap Teori Asal Usul Kehidupan
Penemuan dark oxygen ini mempunyai implikasi yang sangat mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Teori konvensional menyatakan bahawa kehidupan pertama muncul di Bumi kira-kira 3.8 bilion tahun yang lalu di dalam 'sup primordial' yang kaya dengan bahan organik, dan oksigen hanya mula terkumpul di atmosfera selepas evolusi fotosintesis kira-kira 2.4 bilion tahun yang lalu. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh wujud di persekitaran tanpa cahaya jauh lebih awal daripada itu, mungkin sejak pembentukan kerak lautan pertama. Ini bermakna kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka, atau sekurang-kurangnya terdapat sumber oksigen tempatan yang boleh menyokong metabolisme oksidatif di celah-celah dasar laut. "Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan mungkin telah bermula di dasar laut, bukan di permukaan," kata Dr. Samantha Joye, seorang ahli oseanografi dari Universiti Georgia yang tidak terlibat dalam kajian ini, dalam satu temu bual dengan majalah Science.
Kesan Terhadap Pencarian Kehidupan di Bulan Lain
Selain itu, penemuan ini juga memberi impak besar kepada astrobiologi, iaitu kajian tentang kemungkinan kehidupan di luar Bumi. Bulan-bulan seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal diketahui mempunyai lautan air masin di bawah permukaan aisnya yang tebal. Sehingga kini, saintis menganggap bahawa satu-satunya cara untuk menghasilkan oksigen di lautan bawah permukaan ini adalah melalui radiolisis, iaitu pemecahan molekul air oleh sinaran radioaktif dari batu-batuan di dasar laut. Namun, jika nodul polimetalik seperti yang ditemui di Bumi juga wujud di dasar lautan Europa atau Enceladus, maka oksigen boleh dihasilkan secara elektrokimia tanpa memerlukan sinaran radioaktif. Ini secara drastik meningkatkan kemungkinan bahawa lautan bawah permukaan tersebut boleh menyokong kehidupan aerobik yang lebih kompleks. "Kami kini mempunyai mekanisme alternatif untuk pengeluaran oksigen di dunia lautan yang tidak memerlukan cahaya atau radiasi," kata Profesor Sweetman. "Ini menjadikan Europa dan Enceladus sebagai calon yang lebih menarik untuk pencarian kehidupan."
Cabaran Terhadap Industri Perlombongan Laut Dalam
Penemuan dark oxygen ini juga mempunyai implikasi praktikal yang signifikan, terutamanya terhadap industri perlombongan laut dalam yang semakin giat. Zon Clarion-Clipperton, tempat penemuan ini dibuat, adalah salah satu kawasan yang paling banyak diincar untuk perlombongan nodul polimetalik kerana kandungan logam nadir buminya yang tinggi. Nodul-nodul ini digunakan dalam pembuatan bateri, telefon pintar, dan teknologi hijau seperti turbin angin dan panel solar. Namun, penemuan bahawa nodul-nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen di dasar laut menimbulkan persoalan etika dan alam sekitar yang serius. Jika perlombongan dilakukan secara besar-besaran, ia bukan sahaja akan memusnahkan habitat unik di dasar laut, malah mungkin mengganggu keseimbangan oksigen di lautan dalam yang masih kurang difahami. "Kita perlu berhati-hati sebelum melombong nodul-nodul ini," tegas Profesor Sweetman. "Kita baru sahaja menemui satu fungsi ekologi yang kritikal, dan kita mungkin akan memusnahkannya sebelum kita sempat memahaminya sepenuhnya."
Kesimpulan dan Hala Tuju Penyelidikan Masa Depan
Penemuan dark oxygen ini membuka satu cabang penyelidikan baharu dalam oseanografi dan geokimia. Pasukan penyelidik kini merancang untuk menjalankan ekspedisi lanjut ke kawasan lain di lautan dunia untuk melihat sama ada fenomena ini berlaku secara meluas atau hanya terhad kepada kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik. Mereka juga ingin mengkaji dengan lebih mendalam mekanisme elektrokimia yang terlibat, termasuk peranan mikroorganisma dalam mempengaruhi proses tersebut. Selain itu, mereka bercadang untuk bekerjasama dengan ahli astrobiologi untuk mereka bentuk eksperimen yang mensimulasikan keadaan di Europa dan Enceladus, menggunakan nodul polimetalik buatan untuk melihat sama ada oksigen boleh dihasilkan dalam persekitaran tersebut. Penemuan ini mengingatkan kita bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang belum terungkai, dan bahawa pemahaman kita tentang planet sendiri adalah jauh daripada lengkap. Dalam era di mana kita semakin bergantung kepada teknologi untuk meneroka angkasa lepas, penemuan dark oxygen ini menjadi peringatan bahawa lautan dalam Bumi sendiri adalah sempadan terakhir yang penuh dengan keajaiban dan misteri.