Oksigen Gelap di Dasar Laut: Penemuan Nodul Polimetalik yang Menghasilkan Oksigen Tanpa Cahaya Matahari Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan

Oksigen Gelap di Dasar Laut: Penemuan Nodul Polimetalik yang Menghasilkan Oksigen Tanpa Cahaya Matahari Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan. Kajian terbaru yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience mendedahkan penemuan mengejutkan di dasar Lautan Pasifik: nodul polimetalik yang menghasilkan oksigen tanpa kehadiran cahaya matahari. Fenomena yang digelar 'oksigen gelap' ini mencetuskan semula perdebatan tentang asal usul kehidupan di Bumi dan berpotensi mengubah pemahaman kita tentang ekosistem laut dalam serta eksplorasi angkasa lepas. Penyelidik dari Scottish Association for Marine Science menggunakan pendarat bentik dan kamera bawah air untuk mengukur kepekatan oksigen di Zona Clarion-Clipperton, dan mendapati peningkatan oksigen yang tidak dapat dijelaskan oleh fotosintesis.. Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton Di kedalaman lebih 4,000 meter di bawah permukaan Lautan Pasifik, di kawasan yang dikenali sebagai Zona Clarion-Clipperton CCZ , para saintis telah menemui satu fenomena yang benar-benar mencabar pemahaman asas kita tentang kitaran oksigen di Bumi. Kawasan ini, yang terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik—bongkah batu kecil yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan tembaga—telah menjadi tumpuan kajian ekologi sebelum aktiviti perlombongan laut dalam dirancang. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS pada mulanya mengkaji kadar penggunaan oksigen oleh mikroorganisma di dasar laut. Mereka menggunakan pendarat bentik benthic lander yang dilengkapi dengan sensor oksigen optik untuk mengukur perubahan kepekatan oksigen dalam ruang tertutup di atas sedimen. Namun, hasil yang diperoleh amat mengejutkan: bukannya menunjukkan penurunan oksigen seperti yang dijangkakan akibat respirasi organisma, bacaan sensor menunjukkan peningkatan oksigen yang ketara. Fenomena ini tidak boleh dijelaskan oleh fotosintesis kerana tiada cahaya matahari menembusi kedalaman tersebut. Pasukan penyelidik kemudian menggelar fenomena ini sebagai 'oksigen gelap' dark oxygen . Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik Untuk memahami punca peningkatan oksigen yang misteri ini, pasukan penyelidik menjalankan satu siri eksperimen makmal dan in situ. Mereka mengambil sampel nodul polimetalik dari dasar laut dan meletakkannya di dalam ruang tertutup yang diisi dengan air laut. Dengan menggunakan elektrod mikro, mereka mengukur potensi elektrik pada permukaan nodul. Hasilnya menunjukkan bahawa nodul-nodul ini bertindak seperti bateri semula jadi, menghasilkan voltan yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Proses ini dikenali sebagai elektrolisis air laut, di mana arus elektrik yang dihasilkan oleh perbezaan potensi antara logam-logam dalam nodul seperti mangan dan kobalt memisahkan molekul air. Kajian yang diterbitkan dalam Nature Geoscience pada Julai 2024 ini mendapati bahawa voltan yang dihasilkan boleh mencapai sehingga 1.5 volt, iaitu melebihi ambang yang diperlukan untuk elektrolisis air 1.23 volt . Penemuan ini menunjukkan bahawa nodul polimetalik bukan sekadar batu galian pasif, tetapi merupakan sistem elektrokimia aktif yang mampu menghasilkan oksigen secara berterusan di dasar laut yang gelap. Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap teori asal usul kehidupan di Bumi. Selama ini, saintis percaya bahawa oksigen di atmosfera Bumi mula terkumpul kira-kira 2.4 bilion tahun yang lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar Great Oxidation Event hasil daripada fotosintesis oleh sianobakteria. Namun, penemuan ini mencadangkan bahawa oksigen mungkin telah wujud di persekitaran laut dalam jauh lebih awal, dihasilkan secara abiotik melalui proses elektrokimia. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal daripada yang difikirkan, atau bahkan mungkin berasal dari persekitaran laut dalam yang kaya dengan nodul polimetalik. Menurut Dr. Sweetman, "Penemuan ini mengubah cara kita berfikir tentang ketersediaan oksigen di Bumi purba. Ia menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan tanpa cahaya matahari, yang bermaksud bahawa kehidupan mungkin telah bermula di tempat yang tidak kita sangka." Kajian ini juga menimbulkan persoalan baru tentang bagaimana ekosistem laut dalam yang bergantung kepada oksigen gelap ini berfungsi, dan sama ada proses serupa berlaku di lautan lain di sistem suria kita. Potensi untuk Eksplorasi Angkasa Penemuan oksigen gelap juga mempunyai implikasi yang menarik untuk eksplorasi angkasa lepas, terutamanya dalam pencarian kehidupan di bulan-bulan berais seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal . Kedua-dua bulan ini dipercayai mempunyai lautan air masin di bawah permukaan ais yang tebal, dan sehingga kini, saintis menganggap bahawa oksigen di lautan tersebut hanya boleh datang daripada fotosintesis atau radiolisis pemecahan air oleh sinaran . Namun, jika nodul polimetalik atau struktur geologi serupa wujud di dasar lautan bulan-bulan tersebut, ia boleh menghasilkan oksigen secara elektrokimia, menyediakan sumber tenaga yang stabil untuk kehidupan mikrob. Kajian ini juga mendorong saintis untuk mempertimbangkan semula reka bentuk misi eksplorasi, dengan memberi tumpuan kepada pengesanan medan elektrik semula jadi di dasar lautan angkasa. Menurut Dr. Sweetman, "Jika kita mahu mencari kehidupan di Europa, kita perlu mencari bukan sahaja air, tetapi juga sumber tenaga kimia dan elektrik. Nodul polimetalik mungkin merupakan petunjuk penting." Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat menarik, masih banyak persoalan yang perlu dijawab. Pasukan penyelidik kini merancang untuk mengkaji secara terperinci mekanisme elektrokimia yang terlibat, termasuk peranan mikroorganisma dalam mempengaruhi atau memanfaatkan oksigen yang dihasilkan. Mereka juga ingin menentukan sejauh mana fenomena ini berlaku di kawasan lain di dasar laut global, dan sama ada ia bergantung kepada komposisi kimia nodul yang spesifik. Selain itu, penemuan ini menimbulkan kebimbangan tentang kesan perlombongan laut dalam. Zona Clarion-Clipperton merupakan sasaran utama syarikat perlombongan kerana kandungan logamnya yang tinggi. Jika nodul polimetalik memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen dan menyokong ekosistem laut dalam, pengambilan nodul secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di kawasan tersebut, dengan kesan yang tidak diketahui terhadap biodiversiti. Oleh itu, kajian lanjut amat diperlukan sebelum sebarang aktiviti perlombongan dimulakan. Penemuan oksigen gelap ini bukan sahaja membuka lembaran baru dalam sains oseanografi dan astrobiologi, tetapi juga mengingatkan kita bahawa lautan dalam masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk ditemui.