Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan fitoplankton. Namun, satu penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan dunia sains. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) menemui bukti kukuh bahawa oksigen juga boleh dihasilkan di dasar laut yang gelap dan tanpa cahaya matahari langsung. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' (dark oxygen) dan ia ditemui di Zona Clarion-Clipperton, sebuah kawasan di Lautan Pasifik yang terletak pada kedalaman antara 3,500 hingga 4,000 meter.
Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Zona Clarion-Clipperton (CCZ) merupakan dataran abisal yang membentang dari Hawaii ke Mexico, terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik—bongkahan batu sebesar kentang yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan tembaga. Kawasan ini menjadi tumpuan syarikat perlombongan laut dalam kerana potensi ekonominya. Namun, ketika pasukan SAMS menjalankan ekspedisi untuk mengkaji kesan perlombongan terhadap ekosistem dasar laut, mereka mendapati sesuatu yang tidak dijangka. Alat pengukur oksigen yang diturunkan ke dasar laut menunjukkan peningkatan kepekatan oksigen secara konsisten, walaupun tiada organisma fotosintetik di kawasan tersebut. "Kami pada mulanya menyangka alat kami rosak," kata Prof. Sweetman dalam satu kenyataan. "Setiap kali kami mengulangi pengukuran, hasilnya sama—oksigen dihasilkan di tempat yang sepatutnya mustahil."
Mekanisme Geobateri: Nodul Polimetalik sebagai Sel Elektrokimia
Untuk memahami fenomena ini, pasukan penyelidik menjalankan siri eksperimen di makmal dengan menggunakan nodul polimetalik yang dikumpul dari CCZ. Mereka mendapati bahawa nodul-nodul ini bertindak seperti bateri semula jadi. Apabila nodul diletakkan dalam air laut, perbezaan potensi elektrik antara logam-logam di dalamnya—terutamanya mangan dan kobalt—mencetuskan tindak balas elektrolisis. Air laut (H₂O) terurai menjadi hidrogen (H₂) dan oksigen (O₂) pada voltan serendah 1.5 volt, iaitu lebih rendah daripada voltan yang diperlukan untuk elektrolisis biasa (1.23 volt). Ini kerana permukaan nodul yang berliang dan kehadiran ion logam bertindak sebagai mangkin. "Kami mengukur voltan setinggi 0.95 volt pada permukaan nodul individu, dan apabila nodul bergumpal, voltan boleh mencapai 1.2 volt—hampir mencukupi untuk memecah molekul air," jelas Dr. Franz Geiger, ahli kimia dari Northwestern University yang turut serta dalam kajian ini. Penemuan ini diterbitkan dalam
Nature Geoscience dengan tajuk "Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor".
Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Selama ini, teori konvensional menyatakan bahawa kehidupan bermula di lautan cetek yang menerima cahaya matahari, di mana fotosintesis menyediakan oksigen. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen juga boleh wujud di persekitaran yang gelap dan dalam, seperti di dasar laut. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan mungkin bermula di sekitar lubang hidroterma atau di kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik, di mana oksigen dihasilkan secara abiotik. "Ini mengubah cara kita melihat planet kita sendiri," kata Prof. Sweetman. "Jika oksigen boleh dihasilkan tanpa cahaya, maka kehidupan mungkin muncul di tempat yang tidak pernah kita sangka." Tambahan pula, penemuan ini relevan untuk pencarian kehidupan di planet lain seperti Europa (bulan Musytari) atau Enceladus (bulan Zuhal), yang mempunyai lautan bawah permukaan yang gelap. Jika nodul polimetalik wujud di dasar lautan tersebut, ia boleh menyediakan sumber oksigen untuk kehidupan mikrob.
Potensi untuk Penerokaan Angkasa Lepas
Penemuan oksigen gelap juga memberi impak besar kepada bidang astrobiologi. Sebelum ini, saintis menganggap bahawa kehadiran oksigen di atmosfera planet adalah petunjuk kuat untuk kehidupan fotosintetik. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan melalui proses geologi semata-mata. Ini bermakna planet atau bulan yang mempunyai lautan masin dan aktiviti geologi yang sesuai mungkin menghasilkan oksigen tanpa memerlukan organisma hidup. "Kita perlu berhati-hati dalam mentafsir data oksigen di planet lain," kata Dr. Geiger. "Apa yang kita lihat sebagai biosignature mungkin sebenarnya geosignature." Pasukan penyelidik kini merancang untuk mengkaji sama ada proses serupa berlaku di dasar laut lain, seperti di Palung Mariana atau di sekitar gunung berapi bawah laut. Mereka juga ingin menguji samaada nodul polimetalik di planet lain boleh menghasilkan oksigen dalam keadaan tekanan dan suhu yang berbeza.
Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan
Walaupun penemuan ini sangat menarik, masih banyak persoalan yang perlu dijawab. Antaranya ialah sejauh mana proses ini berlaku di seluruh dasar laut global. Kajian awal menunjukkan bahawa kadar pengeluaran oksigen gelap adalah rendah berbanding fotosintesis, tetapi ia mungkin signifikan di kawasan yang kaya dengan nodul. Selain itu, kesan perlombongan laut dalam terhadap fenomena ini perlu dikaji. Syarikat-syarikat perlombongan bercadang untuk mengumpul nodul polimetalik secara besar-besaran, yang mungkin mengganggu ekosistem unik ini dan menghentikan pengeluaran oksigen gelap. "Kita perlu mengimbangi keperluan ekonomi dengan pemuliharaan alam sekitar," tegas Prof. Sweetman. "Penemuan ini menunjukkan bahawa dasar laut bukan sekadar padang pasir yang mati, tetapi tempat yang aktif secara kimia dan mungkin menyokong kehidupan yang tidak kita ketahui." Penyelidikan lanjut sedang dijalankan untuk memahami mekanisme molekul di sebalik elektrolisis semula jadi ini, serta potensi aplikasinya dalam teknologi tenaga bersih. Jika proses ini boleh direplikasi di makmal, ia mungkin membawa kepada kaedah baru untuk menghasilkan oksigen secara mampan tanpa memerlukan tenaga elektrik luaran.
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik ini bukan sahaja mencabar teori sedia ada, tetapi juga membuka lembaran baru dalam sains bumi dan angkasa. Ia mengingatkan kita bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk ditemui, dan bahawa kehidupan mungkin lebih fleksibel daripada yang kita bayangkan. Seperti yang dikatakan oleh Prof. Sweetman, "Kadang-kadang, jawapan kepada misteri terbesar terletak di tempat yang paling gelap."
Menyingkap Rahsia Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik: Penemuan Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan. Penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) telah menemui fenomena 'oksigen gelap' di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman 4,000 meter, di mana oksigen dihasilkan tanpa fotosintesis. Kajian yang diterbitkan dalam Nature Geoscience ini mendedahkan bahawa nodul polimetalik di Zona Clarion-Clipperton bertindak seperti bateri semula jadi yang menghasilkan oksigen melalui elektrolisis air laut. Penemuan ini mencabar teori konvensional tentang sumber oksigen Bumi dan membuka kemungkinan baru untuk asal usul kehidupan di planet lain.. Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan fitoplankton. Namun, satu penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan dunia sains. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS menemui bukti kukuh bahawa oksigen juga boleh dihasilkan di dasar laut yang gelap dan tanpa cahaya matahari langsung. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' dark oxygen dan ia ditemui di Zona Clarion-Clipperton, sebuah kawasan di Lautan Pasifik yang terletak pada kedalaman antara 3,500 hingga 4,000 meter.
Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Zona Clarion-Clipperton CCZ merupakan dataran abisal yang membentang dari Hawaii ke Mexico, terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik—bongkahan batu sebesar kentang yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan tembaga. Kawasan ini menjadi tumpuan syarikat perlombongan laut dalam kerana potensi ekonominya. Namun, ketika pasukan SAMS menjalankan ekspedisi untuk mengkaji kesan perlombongan terhadap ekosistem dasar laut, mereka mendapati sesuatu yang tidak dijangka. Alat pengukur oksigen yang diturunkan ke dasar laut menunjukkan peningkatan kepekatan oksigen secara konsisten, walaupun tiada organisma fotosintetik di kawasan tersebut. "Kami pada mulanya menyangka alat kami rosak," kata Prof. Sweetman dalam satu kenyataan. "Setiap kali kami mengulangi pengukuran, hasilnya sama—oksigen dihasilkan di tempat yang sepatutnya mustahil."
Mekanisme Geobateri: Nodul Polimetalik sebagai Sel Elektrokimia
Untuk memahami fenomena ini, pasukan penyelidik menjalankan siri eksperimen di makmal dengan menggunakan nodul polimetalik yang dikumpul dari CCZ. Mereka mendapati bahawa nodul-nodul ini bertindak seperti bateri semula jadi. Apabila nodul diletakkan dalam air laut, perbezaan potensi elektrik antara logam-logam di dalamnya—terutamanya mangan dan kobalt—mencetuskan tindak balas elektrolisis. Air laut H₂O terurai menjadi hidrogen H₂ dan oksigen O₂ pada voltan serendah 1.5 volt, iaitu lebih rendah daripada voltan yang diperlukan untuk elektrolisis biasa 1.23 volt . Ini kerana permukaan nodul yang berliang dan kehadiran ion logam bertindak sebagai mangkin. "Kami mengukur voltan setinggi 0.95 volt pada permukaan nodul individu, dan apabila nodul bergumpal, voltan boleh mencapai 1.2 volt—hampir mencukupi untuk memecah molekul air," jelas Dr. Franz Geiger, ahli kimia dari Northwestern University yang turut serta dalam kajian ini. Penemuan ini diterbitkan dalam Nature Geoscience dengan tajuk "Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor".
Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Selama ini, teori konvensional menyatakan bahawa kehidupan bermula di lautan cetek yang menerima cahaya matahari, di mana fotosintesis menyediakan oksigen. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen juga boleh wujud di persekitaran yang gelap dan dalam, seperti di dasar laut. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan mungkin bermula di sekitar lubang hidroterma atau di kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik, di mana oksigen dihasilkan secara abiotik. "Ini mengubah cara kita melihat planet kita sendiri," kata Prof. Sweetman. "Jika oksigen boleh dihasilkan tanpa cahaya, maka kehidupan mungkin muncul di tempat yang tidak pernah kita sangka." Tambahan pula, penemuan ini relevan untuk pencarian kehidupan di planet lain seperti Europa bulan Musytari atau Enceladus bulan Zuhal , yang mempunyai lautan bawah permukaan yang gelap. Jika nodul polimetalik wujud di dasar lautan tersebut, ia boleh menyediakan sumber oksigen untuk kehidupan mikrob.
Potensi untuk Penerokaan Angkasa Lepas
Penemuan oksigen gelap juga memberi impak besar kepada bidang astrobiologi. Sebelum ini, saintis menganggap bahawa kehadiran oksigen di atmosfera planet adalah petunjuk kuat untuk kehidupan fotosintetik. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan melalui proses geologi semata-mata. Ini bermakna planet atau bulan yang mempunyai lautan masin dan aktiviti geologi yang sesuai mungkin menghasilkan oksigen tanpa memerlukan organisma hidup. "Kita perlu berhati-hati dalam mentafsir data oksigen di planet lain," kata Dr. Geiger. "Apa yang kita lihat sebagai biosignature mungkin sebenarnya geosignature." Pasukan penyelidik kini merancang untuk mengkaji sama ada proses serupa berlaku di dasar laut lain, seperti di Palung Mariana atau di sekitar gunung berapi bawah laut. Mereka juga ingin menguji samaada nodul polimetalik di planet lain boleh menghasilkan oksigen dalam keadaan tekanan dan suhu yang berbeza.
Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan
Walaupun penemuan ini sangat menarik, masih banyak persoalan yang perlu dijawab. Antaranya ialah sejauh mana proses ini berlaku di seluruh dasar laut global. Kajian awal menunjukkan bahawa kadar pengeluaran oksigen gelap adalah rendah berbanding fotosintesis, tetapi ia mungkin signifikan di kawasan yang kaya dengan nodul. Selain itu, kesan perlombongan laut dalam terhadap fenomena ini perlu dikaji. Syarikat-syarikat perlombongan bercadang untuk mengumpul nodul polimetalik secara besar-besaran, yang mungkin mengganggu ekosistem unik ini dan menghentikan pengeluaran oksigen gelap. "Kita perlu mengimbangi keperluan ekonomi dengan pemuliharaan alam sekitar," tegas Prof. Sweetman. "Penemuan ini menunjukkan bahawa dasar laut bukan sekadar padang pasir yang mati, tetapi tempat yang aktif secara kimia dan mungkin menyokong kehidupan yang tidak kita ketahui." Penyelidikan lanjut sedang dijalankan untuk memahami mekanisme molekul di sebalik elektrolisis semula jadi ini, serta potensi aplikasinya dalam teknologi tenaga bersih. Jika proses ini boleh direplikasi di makmal, ia mungkin membawa kepada kaedah baru untuk menghasilkan oksigen secara mampan tanpa memerlukan tenaga elektrik luaran.
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik ini bukan sahaja mencabar teori sedia ada, tetapi juga membuka lembaran baru dalam sains bumi dan angkasa. Ia mengingatkan kita bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk ditemui, dan bahawa kehidupan mungkin lebih fleksibel daripada yang kita bayangkan. Seperti yang dikatakan oleh Prof. Sweetman, "Kadang-kadang, jawapan kepada misteri terbesar terletak di tempat yang paling gelap."