Penemuan Oksigen Gelap di Lautan Dalam: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Kehidupan

Penemuan Oksigen Gelap di Lautan Dalam: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Kehidupan. Kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Nature Geoscience (2024) oleh penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) dan institusi antarabangsa mendedahkan penemuan mengejutkan: nodul polimetalik di dasar Lautan Pasifik menghasilkan oksigen melalui elektrolisis air laut, tanpa memerlukan cahaya matahari. Proses ini, yang digelar 'oksigen gelap', mengubah pemahaman asas tentang kitaran oksigen Bumi dan membuka kemungkinan baru untuk kehidupan di planet lain seperti Europa dan Enceladus. Penemuan ini juga mencabar teori konvensional bahawa oksigen hanya terhasil melalui fotosintesis.. Pengenalan: Misteri Oksigen di Zona Clarion-Clipperton Selama beberapa dekad, para saintis menganggap bahawa oksigen di Bumi hanya terhasil melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan fitoplankton. Namun, penemuan terbaharu di dasar Lautan Pasifik telah menggemparkan dunia sains. Satu kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 oleh pasukan penyelidik dari Scottish Association for Marine Science SAMS bersama rakan dari Jerman, Amerika Syarikat, dan Norway, mendapati bahawa nodul polimetalik—bongkah batu kecil yang kaya dengan mangan, besi, kobalt, dan nikel—mampu menghasilkan oksigen secara langsung melalui elektrolisis air laut. Fenomena ini berlaku di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan dasar laut yang luas di Lautan Pasifik, pada kedalaman lebih 4,000 meter, di mana cahaya matahari langsung tidak dapat menembusi. Metodologi Kajian: Pengukuran di Dasar Laut dan Eksperimen Makmal Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari SAMS pada mulanya mengukur kadar penggunaan oksigen di sedimen dasar laut menggunakan alat benthic chamber yang diturunkan ke dasar CCZ. Mereka menjangkakan bahawa kadar oksigen akan menurun secara berterusan kerana respirasi organisma, tetapi sebaliknya, mereka mendapati peningkatan kepekatan oksigen yang ketara. Untuk mengesahkan penemuan ini, mereka melakukan eksperimen makmal dengan nodul polimetalik yang dikumpul dari kawasan yang sama. Nodul tersebut diletakkan di dalam air laut steril dan didapati menghasilkan voltan elektrik sehingga 0.95 volt—cukup untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui elektrolisis. Proses ini berlaku secara semula jadi kerana nodul bertindak seperti bateri galvani, dengan perbezaan potensi antara logam-logam di dalamnya. Mekanisme Elektrolisis oleh Nodul Polimetalik Nodul polimetalik terbentuk selama berjuta-juta tahun melalui pemendapan mineral dari air laut di sekitar serpihan organik seperti gigi ikan atau tulang. Struktur dalamannya terdiri daripada lapisan mangan oksida dan besi oksida yang diselingi dengan logam lain. Apabila nodul ini terendam dalam air laut, perbezaan keupayaan elektrokimia antara logam-logam tersebut menghasilkan arus elektrik yang lembut tetapi berterusan. Eksperimen menunjukkan bahawa permukaan nodul yang kasar dan berliang menyediakan tapak pemangkin yang ideal untuk tindak balas elektrolisis. Kajian ini menganggarkan bahawa nodul di CCZ boleh menghasilkan sehingga 200,000 tan oksigen setahun—jumlah yang signifikan untuk ekosistem laut dalam yang sebelum ini dianggap bergantung sepenuhnya kepada oksigen yang diangkut dari permukaan. Implikasi untuk Astrobiologi dan Asal Usul Kehidupan Penemuan 'oksigen gelap' ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap astrobiologi. Sebelum ini, saintis menganggap bahawa kehadiran oksigen di planet atau bulan lain memerlukan fotosintesis, yang seterusnya memerlukan cahaya bintang. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh terhasil melalui proses geokimia semata-mata. Bulan-bulan seperti Europa musytari dan Enceladus Zuhal diketahui mempunyai lautan air masin di bawah kerak aisnya, dan dasar laut mereka mungkin mengandungi nodul polimetalik yang serupa. Jika proses elektrolisis berlaku di sana, ia boleh menyediakan sumber oksigen yang stabil untuk kehidupan mikrob, tanpa memerlukan cahaya matahari. Ini memperluaskan zon boleh huni di alam semesta dan meningkatkan peluang untuk mencari kehidupan di luar Bumi. Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat menarik, masih banyak persoalan yang perlu dijawab. Para penyelidik kini sedang mengkaji sama ada proses elektrolisis ini berlaku di kawasan lain di dasar laut global, dan sejauh mana ia menyumbang kepada keseimbangan oksigen lautan. Selain itu, aktiviti perlombongan laut dalam yang dirancang untuk mengekstrak nodul polimetalik bagi pembuatan bateri kenderaan elektrik mungkin mengancam ekosistem yang bergantung kepada oksigen gelap ini. Kajian lanjut diperlukan untuk memahami kesan perlombongan terhadap proses semula jadi ini. Pasukan Sweetman juga merancang untuk menghantar robot bawah air autonomi untuk memetakan taburan nodul dan mengukur kadar pengeluaran oksigen secara langsung di pelbagai lokasi. Kesimpulan: Satu Paradigma Baru dalam Sains Bumi dan Angkasa Penemuan oksigen gelap oleh nodul polimetalik di Lautan Pasifik bukan sahaja mengejutkan komuniti sains, malah membuka lembaran baru dalam pemahaman kita tentang kitaran oksigen Bumi dan potensi kehidupan di alam semesta. Ia mengingatkan kita bahawa alam semula jadi masih menyimpan banyak misteri yang menunggu untuk diungkap. Dengan teknologi yang semakin canggih, mungkin tidak lama lagi kita akan menemui lebih banyak proses geokimia yang menakjubkan di planet kita sendiri dan di luar sana.