Selama berabad-abad, saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada Julai 2024 telah menggegarkan asas biologi dan oseanografi. Pasukan penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) dan Universiti Boston mendapati bahawa oksigen molekul (O₂) dihasilkan secara aktif di dasar Lautan Pasifik, pada kedalaman 4,000 meter, di Zona Clarion-Clipperton (CCZ) yang gelap gelita. Fenomena ini digelar 'oksigen gelap' (dark oxygen) dan ia dihasilkan oleh nodul polimetal—batu-batu kecil sebesar kentang yang kaya dengan logam seperti mangan, nikel, kobalt, dan tembaga.
Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Kajian ini pada asalnya bertujuan untuk mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma di dasar laut. Pasukan penyelidik menggunakan alat bentik chamber yang diletakkan di atas sedimen dasar laut untuk memantau perubahan kepekatan oksigen. Secara mengejutkan, mereka mendapati kepekatan oksigen meningkat secara konsisten di dalam chamber yang gelap, bukannya menurun seperti yang dijangkakan. Fenomena ini berlaku di kawasan yang dipenuhi nodul polimetal, manakala di kawasan tanpa nodul, oksigen terus berkurangan. Ini menunjukkan bahawa nodul polimetal sendiri bertanggungjawab menghasilkan oksigen.
Metodologi Kajian dan Penemuan Utama
Penyelidik menggunakan pelbagai teknik untuk mengesahkan penemuan ini. Mereka melakukan eksperimen makmal dengan merendam nodul polimetal dalam air laut steril dan mengukur kepekatan oksigen menggunakan sensor optod. Keputusan menunjukkan bahawa nodul menghasilkan oksigen pada kadar yang setanding dengan proses fotosintetik di permukaan. Analisis lanjut menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X mendedahkan bahawa permukaan nodul mempunyai potensi elektrik semula jadi yang tinggi, mencapai 0.95 volt. Ini mencukupi untuk memecahkan molekul air (H₂O) kepada hidrogen dan oksigen melalui elektrolisis. Proses ini berlaku secara spontan kerana nodul bertindak seperti bateri geobateri semula jadi, dengan logam-logam berbeza menghasilkan perbezaan keupayaan elektrik.
Implikasi Terhadap Teori Kehidupan dan Astrobiologi
Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan. Sebelum ini, diandaikan bahawa kehidupan aerobik (yang memerlukan oksigen) hanya boleh wujud selepas evolusi fotosintesis. Namun, jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut, ini bermakna oksigen mungkin telah tersedia di Bumi purba jauh lebih awal daripada yang difikirkan. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan aerobik kompleks mungkin telah muncul lebih awal dalam sejarah Bumi. Tambahan pula, penemuan ini memberi harapan baharu dalam astrobiologi. Bulan lautan seperti Europa (bulan Musytari) dan Enceladus (bulan Zuhal) dipercayai mempunyai lautan air masin di bawah kerak aisnya. Jika nodul polimetal atau struktur geologi serupa wujud di dasar lautan tersebut, oksigen boleh dihasilkan tanpa cahaya matahari, menyediakan sumber tenaga yang penting untuk kehidupan mikrob.
Kesan Terhadap Ekosistem Laut Dalam dan Masa Depan
Penemuan ini juga memberi amaran tentang potensi kesan perlombongan laut dalam. Nodul polimetal di CCZ menjadi sasaran utama syarikat perlombongan kerana kandungan logam berharga yang tinggi. Namun, jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, penyingkiran mereka secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di dasar laut. Ekosistem laut dalam yang bergantung kepada oksigen gelap mungkin terjejas teruk. Kajian ini menekankan keperluan untuk penilaian impak alam sekitar yang lebih ketat sebelum sebarang aktiviti perlombongan dimulakan. Pasukan penyelidik kini merancang untuk mengkaji lebih lanjut mekanisme elektrokimia di sebalik pengeluaran oksigen ini dan menyiasat sama ada proses serupa berlaku di kawasan lain di lautan dunia.
Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu dalam Sains Bumi
Penemuan oksigen gelap adalah satu peringatan bahawa Bumi masih menyimpan banyak misteri yang menunggu untuk dirungkai. Ia bukan sahaja mencabar dogma sains selama berabad-abad, tetapi juga membuka pintu kepada kemungkinan baharu dalam astrobiologi dan pemuliharaan laut. Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Andrew Sweetman, ketua penyelidik dari SAMS, "Kita perlu memikirkan semula bagaimana kehidupan bermula di Bumi dan di mana lagi ia mungkin wujud di alam semesta." Rencana ini menandakan satu lonjakan besar dalam pemahaman kita tentang planet biru ini dan potensi kehidupan di luar sana.
Oksigen Gelap Ditemui di Dasar Laut: Nodul Polimetal Menghasilkan Oksigen Tanpa Cahaya Matahari. Satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Nature Communications mendedahkan penemuan mengejutkan: oksigen dihasilkan di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman 4,000 meter tanpa kehadiran cahaya matahari. Proses ini, yang digelar 'oksigen gelap', berlaku melalui tindak balas elektrokimia pada nodul polimetal yang kaya dengan mangan dan kobalt. Penemuan ini mencabar teori asas bahawa oksigen hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis dan membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi serta potensi kehidupan di bulan lautan seperti Europa.. Selama berabad-abad, saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada Julai 2024 telah menggegarkan asas biologi dan oseanografi. Pasukan penyelidik dari Scottish Association for Marine Science SAMS dan Universiti Boston mendapati bahawa oksigen molekul O₂ dihasilkan secara aktif di dasar Lautan Pasifik, pada kedalaman 4,000 meter, di Zona Clarion-Clipperton CCZ yang gelap gelita. Fenomena ini digelar 'oksigen gelap' dark oxygen dan ia dihasilkan oleh nodul polimetal—batu-batu kecil sebesar kentang yang kaya dengan logam seperti mangan, nikel, kobalt, dan tembaga.
Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Kajian ini pada asalnya bertujuan untuk mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma di dasar laut. Pasukan penyelidik menggunakan alat bentik chamber yang diletakkan di atas sedimen dasar laut untuk memantau perubahan kepekatan oksigen. Secara mengejutkan, mereka mendapati kepekatan oksigen meningkat secara konsisten di dalam chamber yang gelap, bukannya menurun seperti yang dijangkakan. Fenomena ini berlaku di kawasan yang dipenuhi nodul polimetal, manakala di kawasan tanpa nodul, oksigen terus berkurangan. Ini menunjukkan bahawa nodul polimetal sendiri bertanggungjawab menghasilkan oksigen.
Metodologi Kajian dan Penemuan Utama
Penyelidik menggunakan pelbagai teknik untuk mengesahkan penemuan ini. Mereka melakukan eksperimen makmal dengan merendam nodul polimetal dalam air laut steril dan mengukur kepekatan oksigen menggunakan sensor optod. Keputusan menunjukkan bahawa nodul menghasilkan oksigen pada kadar yang setanding dengan proses fotosintetik di permukaan. Analisis lanjut menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X mendedahkan bahawa permukaan nodul mempunyai potensi elektrik semula jadi yang tinggi, mencapai 0.95 volt. Ini mencukupi untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui elektrolisis. Proses ini berlaku secara spontan kerana nodul bertindak seperti bateri geobateri semula jadi, dengan logam-logam berbeza menghasilkan perbezaan keupayaan elektrik.
Implikasi Terhadap Teori Kehidupan dan Astrobiologi
Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan. Sebelum ini, diandaikan bahawa kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen hanya boleh wujud selepas evolusi fotosintesis. Namun, jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut, ini bermakna oksigen mungkin telah tersedia di Bumi purba jauh lebih awal daripada yang difikirkan. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan aerobik kompleks mungkin telah muncul lebih awal dalam sejarah Bumi. Tambahan pula, penemuan ini memberi harapan baharu dalam astrobiologi. Bulan lautan seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal dipercayai mempunyai lautan air masin di bawah kerak aisnya. Jika nodul polimetal atau struktur geologi serupa wujud di dasar lautan tersebut, oksigen boleh dihasilkan tanpa cahaya matahari, menyediakan sumber tenaga yang penting untuk kehidupan mikrob.
Kesan Terhadap Ekosistem Laut Dalam dan Masa Depan
Penemuan ini juga memberi amaran tentang potensi kesan perlombongan laut dalam. Nodul polimetal di CCZ menjadi sasaran utama syarikat perlombongan kerana kandungan logam berharga yang tinggi. Namun, jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, penyingkiran mereka secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di dasar laut. Ekosistem laut dalam yang bergantung kepada oksigen gelap mungkin terjejas teruk. Kajian ini menekankan keperluan untuk penilaian impak alam sekitar yang lebih ketat sebelum sebarang aktiviti perlombongan dimulakan. Pasukan penyelidik kini merancang untuk mengkaji lebih lanjut mekanisme elektrokimia di sebalik pengeluaran oksigen ini dan menyiasat sama ada proses serupa berlaku di kawasan lain di lautan dunia.
Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu dalam Sains Bumi
Penemuan oksigen gelap adalah satu peringatan bahawa Bumi masih menyimpan banyak misteri yang menunggu untuk dirungkai. Ia bukan sahaja mencabar dogma sains selama berabad-abad, tetapi juga membuka pintu kepada kemungkinan baharu dalam astrobiologi dan pemuliharaan laut. Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Andrew Sweetman, ketua penyelidik dari SAMS, "Kita perlu memikirkan semula bagaimana kehidupan bermula di Bumi dan di mana lagi ia mungkin wujud di alam semesta." Rencana ini menandakan satu lonjakan besar dalam pemahaman kita tentang planet biru ini dan potensi kehidupan di luar sana.