Selama lebih satu abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di atmosfera Bumi semata-mata berasal daripada fotosintesis – proses biologi yang memerlukan cahaya matahari untuk menukar karbon dioksida dan air menjadi oksigen. Namun, satu kajian revolusioner yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan asas pemahaman ini. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Persatuan Sains Kelautan Scotland (SAMS) menemui bukti kukuh bahawa oksigen turut dihasilkan di dasar laut dalam yang gelap gelita, pada kedalaman lebih 4,000 meter di Zon Clarion-Clipperton, Lautan Pasifik. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' (dark oxygen).
Metodologi Kajian di Zon Clarion-Clipperton
Kajian ini pada asalnya bertujuan untuk mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik di dasar laut. Pasukan penyelidik menggunakan alat pendarat bentik (
benthic lander) yang dilengkapi dengan kebuk inkubasi untuk mengasingkan sampel sedimen dan air laut. Mereka mengukur kepekatan oksigen di dalam kebuk tersebut selama beberapa hari. Secara mengejutkan, bacaan menunjukkan peningkatan oksigen yang konsisten, bukannya penurunan seperti yang dijangkakan. Fenomena ini berulang kali diperhatikan di pelbagai lokasi, menolak kemungkinan ralat peralatan. Analisis lanjut mendapati bahawa nodul polimetalik – ketulan mineral bersaiz kentang yang kaya dengan mangan, besi, kobalt, dan nikel – memainkan peranan penting dalam proses ini.
Mekanisme Elektrokimia: Pemecahan Air oleh Medan Elektrik Semula Jadi
Bagaimanakah oksigen boleh terhasil tanpa cahaya? Penyelidik mencadangkan mekanisme elektrokimia yang unik. Nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Apabila dua nodul yang berbeza komposisi mineralnya bersentuhan atau berada dalam jarak yang dekat, perbezaan potensi elektrik antara mereka menghasilkan medan elektrik yang cukup kuat untuk memecahkan molekul air (H₂O) kepada hidrogen dan oksigen. Proses ini, yang dikenali sebagai elektrolisis air, biasanya memerlukan tenaga elektrik luaran. Namun, di dasar laut, alam semula jadi menyediakan 'bateri' tersendiri. Ujian makmal mengesahkan bahawa voltan serendah 1.5 volt yang dihasilkan oleh nodul sudah memadai untuk memisahkan molekul air. Penemuan ini membuka dimensi baharu dalam geokimia lautan.
Implikasi Terhadap Asal Usul Kehidupan di Bumi
Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap teori asal usul kehidupan. Selama ini, dipercayai bahawa kehidupan aerobik (yang memerlukan oksigen) hanya boleh muncul selepas evolusi fotosintesis, kira-kira 2.4 bilion tahun lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar. Namun, jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut dalam, maka mungkin kehidupan aerobik telah wujud lebih awal daripada yang disangka. Nodul polimetalik telah wujud di dasar laut sejak berjuta-juta tahun, dan persekitaran hidroterma serta celah-celah dasar laut mungkin menyediakan 'bateri' semula jadi yang serupa. Ini bermakna oksigen mungkin telah tersedia di Bumi purba jauh sebelum fotosintesis muncul, memberikan peluang kepada organisma primitif untuk bernafas.
Potensi Kehidupan di Planet Lain: Europa dan Enceladus
Salah satu aspek paling menarik daripada penemuan ini adalah kaitannya dengan astrobiologi. Bulan-bulan berais seperti Europa (Musytari) dan Enceladus (Zuhal) diketahui mempunyai lautan air masin di bawah kerak ais yang tebal. Permukaan mereka tidak menerima cahaya matahari, tetapi dipercayai mempunyai aktiviti hidroterma dan mungkin juga nodul polimetalik. Jika mekanisme elektrolisis air boleh berlaku di dasar laut Bumi tanpa cahaya, maka proses yang sama mungkin berlaku di lautan bawah permukaan Europa dan Enceladus. Ini secara drastik meningkatkan kemungkinan kewujudan kehidupan aerobik di dunia-dunia tersebut. Para saintis kini merancang misi untuk mengesan medan elektrik dan kepekatan oksigen di lautan bawah permukaan bulan-bulan ini.
Cabaran Terhadap Perlombongan Laut Dalam
Penemuan ini juga membawa implikasi etika dan alam sekitar yang signifikan. Zon Clarion-Clipperton merupakan kawasan sasaran utama untuk perlombongan laut dalam bagi mendapatkan nodul polimetalik yang kaya dengan logam nadir bumi. Logam-logam ini diperlukan untuk pembuatan bateri kenderaan elektrik dan peranti elektronik. Namun, jika nodul-nodul ini berfungsi sebagai 'paru-paru' dasar laut yang menghasilkan oksigen, maka perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di lautan dalam. Ekosistem bentik yang bergantung kepada oksigen gelap mungkin akan musnah. Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa (ISA) kini berdepan tekanan untuk mengkaji semula peraturan perlombongan berdasarkan penemuan ini.
Reaksi Komuniti Saintifik dan Langkah Seterusnya
Penemuan ini telah mencetuskan perdebatan hangat dalam kalangan ahli oseanografi dan geokimia. Dr. Jeffrey Marlow dari Universiti Boston menyifatkannya sebagai 'penemuan yang mengubah permainan' (
game-changing). Namun, beliau juga menekankan keperluan untuk pengesahan lanjut melalui eksperimen in-situ yang lebih terkawal. Pasukan Sweetman kini merancang untuk mengkaji kadar pengeluaran oksigen di pelbagai lokasi dasar laut, termasuk di kawasan hidroterma dan parit lautan. Mereka juga akan menyiasat sama ada mikroorganisma tempatan telah menyesuaikan diri untuk menggunakan oksigen gelap ini. Kajian lanjut dijangka akan diterbitkan dalam tempoh dua tahun akan datang.
Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu dalam Sains Bumi
Penemuan oksigen gelap bukan sekadar anekdot saintifik yang menarik; ia mewakili peralihan paradigma dalam pemahaman kita tentang kitaran oksigen global. Ia membuktikan bahawa alam semula jadi mempunyai cara yang lebih kreatif dan kompleks untuk mengekalkan kehidupan daripada yang kita bayangkan. Dari dasar laut yang paling dalam hingga ke lautan bulan-bulan jauh, oksigen mungkin lebih meluas daripada yang pernah kita sangka. Bagi para saintis, ini adalah peringatan bahawa Bumi masih menyimpan rahsia yang mampu menggoncang teori-teori lama. Bagi kita semua, ia adalah satu lagi bukti betapa rapuh dan ajaibnya planet yang kita diami.
Penemuan Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik: Oksigen Dihasilkan Tanpa Fotosintesis oleh Nodul Polimetalik. Kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Nature Geoscience 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 pemecahan molekul air oleh medan elektrik semula jadi yang terhasil daripada nodul polimetalik. Penemuan ini mencabar dogma sains bahawa oksigen hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis dan membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi dan potensi kehidupan di planet lain.. Selama lebih satu abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di atmosfera Bumi semata-mata berasal daripada fotosintesis – proses biologi yang memerlukan cahaya matahari untuk menukar karbon dioksida dan air menjadi oksigen. Namun, satu kajian revolusioner yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan asas pemahaman ini. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Persatuan Sains Kelautan Scotland SAMS menemui bukti kukuh bahawa oksigen turut dihasilkan di dasar laut dalam yang gelap gelita, pada kedalaman lebih 4,000 meter di Zon Clarion-Clipperton, Lautan Pasifik. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' dark oxygen .
Metodologi Kajian di Zon Clarion-Clipperton
Kajian ini pada asalnya bertujuan untuk mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik di dasar laut. Pasukan penyelidik menggunakan alat pendarat bentik benthic lander yang dilengkapi dengan kebuk inkubasi untuk mengasingkan sampel sedimen dan air laut. Mereka mengukur kepekatan oksigen di dalam kebuk tersebut selama beberapa hari. Secara mengejutkan, bacaan menunjukkan peningkatan oksigen yang konsisten, bukannya penurunan seperti yang dijangkakan. Fenomena ini berulang kali diperhatikan di pelbagai lokasi, menolak kemungkinan ralat peralatan. Analisis lanjut mendapati bahawa nodul polimetalik – ketulan mineral bersaiz kentang yang kaya dengan mangan, besi, kobalt, dan nikel – memainkan peranan penting dalam proses ini.
Mekanisme Elektrokimia: Pemecahan Air oleh Medan Elektrik Semula Jadi
Bagaimanakah oksigen boleh terhasil tanpa cahaya? Penyelidik mencadangkan mekanisme elektrokimia yang unik. Nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Apabila dua nodul yang berbeza komposisi mineralnya bersentuhan atau berada dalam jarak yang dekat, perbezaan potensi elektrik antara mereka menghasilkan medan elektrik yang cukup kuat untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen. Proses ini, yang dikenali sebagai elektrolisis air, biasanya memerlukan tenaga elektrik luaran. Namun, di dasar laut, alam semula jadi menyediakan 'bateri' tersendiri. Ujian makmal mengesahkan bahawa voltan serendah 1.5 volt yang dihasilkan oleh nodul sudah memadai untuk memisahkan molekul air. Penemuan ini membuka dimensi baharu dalam geokimia lautan.
Implikasi Terhadap Asal Usul Kehidupan di Bumi
Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap teori asal usul kehidupan. Selama ini, dipercayai bahawa kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen hanya boleh muncul selepas evolusi fotosintesis, kira-kira 2.4 bilion tahun lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar. Namun, jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut dalam, maka mungkin kehidupan aerobik telah wujud lebih awal daripada yang disangka. Nodul polimetalik telah wujud di dasar laut sejak berjuta-juta tahun, dan persekitaran hidroterma serta celah-celah dasar laut mungkin menyediakan 'bateri' semula jadi yang serupa. Ini bermakna oksigen mungkin telah tersedia di Bumi purba jauh sebelum fotosintesis muncul, memberikan peluang kepada organisma primitif untuk bernafas.
Potensi Kehidupan di Planet Lain: Europa dan Enceladus
Salah satu aspek paling menarik daripada penemuan ini adalah kaitannya dengan astrobiologi. Bulan-bulan berais seperti Europa Musytari dan Enceladus Zuhal diketahui mempunyai lautan air masin di bawah kerak ais yang tebal. Permukaan mereka tidak menerima cahaya matahari, tetapi dipercayai mempunyai aktiviti hidroterma dan mungkin juga nodul polimetalik. Jika mekanisme elektrolisis air boleh berlaku di dasar laut Bumi tanpa cahaya, maka proses yang sama mungkin berlaku di lautan bawah permukaan Europa dan Enceladus. Ini secara drastik meningkatkan kemungkinan kewujudan kehidupan aerobik di dunia-dunia tersebut. Para saintis kini merancang misi untuk mengesan medan elektrik dan kepekatan oksigen di lautan bawah permukaan bulan-bulan ini.
Cabaran Terhadap Perlombongan Laut Dalam
Penemuan ini juga membawa implikasi etika dan alam sekitar yang signifikan. Zon Clarion-Clipperton merupakan kawasan sasaran utama untuk perlombongan laut dalam bagi mendapatkan nodul polimetalik yang kaya dengan logam nadir bumi. Logam-logam ini diperlukan untuk pembuatan bateri kenderaan elektrik dan peranti elektronik. Namun, jika nodul-nodul ini berfungsi sebagai 'paru-paru' dasar laut yang menghasilkan oksigen, maka perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di lautan dalam. Ekosistem bentik yang bergantung kepada oksigen gelap mungkin akan musnah. Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa ISA kini berdepan tekanan untuk mengkaji semula peraturan perlombongan berdasarkan penemuan ini.
Reaksi Komuniti Saintifik dan Langkah Seterusnya
Penemuan ini telah mencetuskan perdebatan hangat dalam kalangan ahli oseanografi dan geokimia. Dr. Jeffrey Marlow dari Universiti Boston menyifatkannya sebagai 'penemuan yang mengubah permainan' game-changing . Namun, beliau juga menekankan keperluan untuk pengesahan lanjut melalui eksperimen in-situ yang lebih terkawal. Pasukan Sweetman kini merancang untuk mengkaji kadar pengeluaran oksigen di pelbagai lokasi dasar laut, termasuk di kawasan hidroterma dan parit lautan. Mereka juga akan menyiasat sama ada mikroorganisma tempatan telah menyesuaikan diri untuk menggunakan oksigen gelap ini. Kajian lanjut dijangka akan diterbitkan dalam tempoh dua tahun akan datang.
Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu dalam Sains Bumi
Penemuan oksigen gelap bukan sekadar anekdot saintifik yang menarik; ia mewakili peralihan paradigma dalam pemahaman kita tentang kitaran oksigen global. Ia membuktikan bahawa alam semula jadi mempunyai cara yang lebih kreatif dan kompleks untuk mengekalkan kehidupan daripada yang kita bayangkan. Dari dasar laut yang paling dalam hingga ke lautan bulan-bulan jauh, oksigen mungkin lebih meluas daripada yang pernah kita sangka. Bagi para saintis, ini adalah peringatan bahawa Bumi masih menyimpan rahsia yang mampu menggoncang teori-teori lama. Bagi kita semua, ia adalah satu lagi bukti betapa rapuh dan ajaibnya planet yang kita diami.