Selama lebih satu abad, para saintis meyakini bahawa oksigen molekul (O₂) di atmosfera Bumi berasal daripada proses fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria dengan bantuan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggemparkan dunia sains. Pasukan penyelidik dari Universiti Southern Denmark, bersama-sama dengan Institut Penyelidikan Lautan Deep Sea dan beberapa universiti lain, mendapati bahawa nodul polimetalik yang bertaburan di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman lebih 4,000 meter mampu menghasilkan oksigen secara autonomi. Fenomena ini dikenali sebagai 'oksigen gelap' (dark oxygen) kerana ia terhasil tanpa sebarang cahaya matahari, sekali gus mencabar paradigma asas tentang kitaran oksigen dan asal usul kehidupan di Bumi.
Penemuan Mengejutkan di Zon Clarion-Clipperton
Penemuan ini berlaku secara tidak sengaja ketika pasukan penyelidik sedang menjalankan kajian tentang penggunaan oksigen di dasar laut di Zon Clarion-Clipperton (CCZ), sebuah kawasan di Lautan Pasifik yang kaya dengan nodul polimetalik. Pada mulanya, para penyelidik mengukur kadar oksigen di dalam ruang tertutup (benthic chamber) yang diletakkan di dasar laut. Mereka menjangkakan kadar oksigen akan menurun kerana proses respirasi organisma bentik. Sebaliknya, bacaan menunjukkan peningkatan mendadak kepekatan oksigen. Selepas pelbagai ujian kawalan, termasuk mensterilkan ruang untuk menghapuskan kemungkinan aktiviti biologi, peningkatan oksigen tetap berlaku. Ini membawa kepada kesimpulan bahawa nodul polimetalik itu sendiri yang menghasilkan oksigen.
Mekanisme Elektrolisis Semula Jadi
Bagaimana nodul polimetalik boleh menghasilkan oksigen? Kajian lanjut menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X mendedahkan bahawa permukaan nodul mengandungi campuran logam seperti mangan, besi, kobalt, nikel, dan tembaga yang membentuk sel galvanik semula jadi. Apabila dua nodul yang berbeza komposisi logamnya bersentuhan antara satu sama lain dalam air laut yang bersifat elektrolit, ia mewujudkan perbezaan potensi elektrik yang cukup untuk memecahkan molekul air (H₂O) kepada hidrogen dan oksigen. Proses ini dikenali sebagai elektrolisis air. Walaupun voltan yang terhasil adalah kecil (sekitar 0.5 hingga 1.0 volt), ia mencukupi untuk memisahkan molekul air kerana nodul bertindak sebagai pemangkin. Penemuan ini menunjukkan bahawa Bumi mempunyai sumber oksigen bukan biologi yang tersembunyi di dasar laut.
Implikasi terhadap Teori Kehidupan Awal Bumi
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang sangat besar terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan. Selama ini, teori arus perdana menyatakan bahawa kehidupan awal Bumi muncul di lautan cetek yang menerima cahaya matahari untuk fotosintesis. Namun, dengan adanya sumber oksigen di dasar laut yang gelap dan bertekanan tinggi, kemungkinan kehidupan boleh bermula di persekitaran ekstrem seperti lubang hidrotermal atau dasar laut dalam. Oksigen adalah elemen penting untuk metabolisme aerobik yang lebih cekap. Jika oksigen telah wujud di dasar laut sejak awal pembentukan Bumi, ini bermakna kehidupan kompleks mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka. Kajian ini juga mencabar tanggapan bahawa oksigen hanya wujud selepas evolusi fotosintesis.
Potensi untuk Penerokaan Angkasa
Penemuan ini juga membuka dimensi baharu dalam astrobiologi. Bulan-bulan berais seperti Europa (Musytari) dan Enceladus (Zuhal) diketahui mempunyai lautan air masin di bawah permukaan ais yang tebal. Jika proses elektrolisis semula jadi boleh berlaku di dasar laut Bumi menggunakan nodul polimetalik, maka proses yang sama mungkin berlaku di dasar lautan bulan-bulan tersebut, terutamanya jika terdapat batuan yang kaya dengan logam. Ini memberikan harapan bahawa kehidupan mungkin wujud di tempat-tempat yang tidak menerima cahaya matahari langsung. Para saintis kini merancang misi untuk mengkaji potensi elektrolisis di Europa dengan menggunakan pendarat yang dilengkapi sensor elektrokimia.
Kontroversi dan Cabaran
Walaupun penemuan ini sangat menarik, ia tidak terlepas daripada kontroversi. Sesetengah penyelidik meragui bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul polimetalik cukup untuk memecahkan molekul air secara konsisten. Pasukan penyelidik Sweetman bagaimanapun telah mengulangi eksperimen di makmal dengan menggunakan nodul sebenar yang diambil dari CCZ dan berjaya mengukur pengeluaran oksigen yang signifikan. Mereka juga mendapati bahawa proses ini bergantung kepada kepadatan nodul; kawasan yang mempunyai nodul lebih padat menghasilkan lebih banyak oksigen. Kajian lanjut diperlukan untuk memahami skala global fenomena ini dan kesannya terhadap keseimbangan oksigen lautan.
Kesimpulan
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah salah satu penemuan sains paling mengejutkan dalam dekad ini. Ia bukan sahaja memaksa kita menulis semula buku teks tentang kitaran oksigen, malah membuka pintu kepada kemungkinan kehidupan di tempat yang sebelum ini dianggap mustahil. Sama ada di Bumi mahupun di planet lain, fenomena elektrolisis semula jadi ini mengingatkan kita bahawa alam semesta masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk ditemui. Para saintis kini giat menjalankan kajian lanjut untuk mengukur sumbangan oksigen gelap terhadap keseluruhan oksigen lautan dan implikasinya terhadap perubahan iklim serta ekologi laut dalam.
Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Cahaya Matahari Mencabar Teori Kehidupan Awal Bumi. Satu pasukan penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Universiti Southern Denmark telah menemui fenomena mengejutkan di dasar Lautan Pasifik: nodul polimetalik yang kaya dengan mangan, besi, dan logam lain mampu menghasilkan oksigen melalui proses elektrolisis air laut secara semula jadi, tanpa kehadiran cahaya matahari. Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience ini mencabar teori sains selama ini bahawa oksigen di Bumi hanya terhasil melalui fotosintesis. Fenomena 'oksigen gelap' ini membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi dan potensi kewujudan hidupan di planet-planet lain yang tidak mempunyai cahaya matahari.. Selama lebih satu abad, para saintis meyakini bahawa oksigen molekul O₂ di atmosfera Bumi berasal daripada proses fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria dengan bantuan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggemparkan dunia sains. Pasukan penyelidik dari Universiti Southern Denmark, bersama-sama dengan Institut Penyelidikan Lautan Deep Sea dan beberapa universiti lain, mendapati bahawa nodul polimetalik yang bertaburan di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman lebih 4,000 meter mampu menghasilkan oksigen secara autonomi. Fenomena ini dikenali sebagai 'oksigen gelap' dark oxygen kerana ia terhasil tanpa sebarang cahaya matahari, sekali gus mencabar paradigma asas tentang kitaran oksigen dan asal usul kehidupan di Bumi.
Penemuan Mengejutkan di Zon Clarion-Clipperton
Penemuan ini berlaku secara tidak sengaja ketika pasukan penyelidik sedang menjalankan kajian tentang penggunaan oksigen di dasar laut di Zon Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan di Lautan Pasifik yang kaya dengan nodul polimetalik. Pada mulanya, para penyelidik mengukur kadar oksigen di dalam ruang tertutup benthic chamber yang diletakkan di dasar laut. Mereka menjangkakan kadar oksigen akan menurun kerana proses respirasi organisma bentik. Sebaliknya, bacaan menunjukkan peningkatan mendadak kepekatan oksigen. Selepas pelbagai ujian kawalan, termasuk mensterilkan ruang untuk menghapuskan kemungkinan aktiviti biologi, peningkatan oksigen tetap berlaku. Ini membawa kepada kesimpulan bahawa nodul polimetalik itu sendiri yang menghasilkan oksigen.
Mekanisme Elektrolisis Semula Jadi
Bagaimana nodul polimetalik boleh menghasilkan oksigen? Kajian lanjut menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X mendedahkan bahawa permukaan nodul mengandungi campuran logam seperti mangan, besi, kobalt, nikel, dan tembaga yang membentuk sel galvanik semula jadi. Apabila dua nodul yang berbeza komposisi logamnya bersentuhan antara satu sama lain dalam air laut yang bersifat elektrolit, ia mewujudkan perbezaan potensi elektrik yang cukup untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen. Proses ini dikenali sebagai elektrolisis air. Walaupun voltan yang terhasil adalah kecil sekitar 0.5 hingga 1.0 volt , ia mencukupi untuk memisahkan molekul air kerana nodul bertindak sebagai pemangkin. Penemuan ini menunjukkan bahawa Bumi mempunyai sumber oksigen bukan biologi yang tersembunyi di dasar laut.
Implikasi terhadap Teori Kehidupan Awal Bumi
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang sangat besar terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan. Selama ini, teori arus perdana menyatakan bahawa kehidupan awal Bumi muncul di lautan cetek yang menerima cahaya matahari untuk fotosintesis. Namun, dengan adanya sumber oksigen di dasar laut yang gelap dan bertekanan tinggi, kemungkinan kehidupan boleh bermula di persekitaran ekstrem seperti lubang hidrotermal atau dasar laut dalam. Oksigen adalah elemen penting untuk metabolisme aerobik yang lebih cekap. Jika oksigen telah wujud di dasar laut sejak awal pembentukan Bumi, ini bermakna kehidupan kompleks mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka. Kajian ini juga mencabar tanggapan bahawa oksigen hanya wujud selepas evolusi fotosintesis.
Potensi untuk Penerokaan Angkasa
Penemuan ini juga membuka dimensi baharu dalam astrobiologi. Bulan-bulan berais seperti Europa Musytari dan Enceladus Zuhal diketahui mempunyai lautan air masin di bawah permukaan ais yang tebal. Jika proses elektrolisis semula jadi boleh berlaku di dasar laut Bumi menggunakan nodul polimetalik, maka proses yang sama mungkin berlaku di dasar lautan bulan-bulan tersebut, terutamanya jika terdapat batuan yang kaya dengan logam. Ini memberikan harapan bahawa kehidupan mungkin wujud di tempat-tempat yang tidak menerima cahaya matahari langsung. Para saintis kini merancang misi untuk mengkaji potensi elektrolisis di Europa dengan menggunakan pendarat yang dilengkapi sensor elektrokimia.
Kontroversi dan Cabaran
Walaupun penemuan ini sangat menarik, ia tidak terlepas daripada kontroversi. Sesetengah penyelidik meragui bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul polimetalik cukup untuk memecahkan molekul air secara konsisten. Pasukan penyelidik Sweetman bagaimanapun telah mengulangi eksperimen di makmal dengan menggunakan nodul sebenar yang diambil dari CCZ dan berjaya mengukur pengeluaran oksigen yang signifikan. Mereka juga mendapati bahawa proses ini bergantung kepada kepadatan nodul; kawasan yang mempunyai nodul lebih padat menghasilkan lebih banyak oksigen. Kajian lanjut diperlukan untuk memahami skala global fenomena ini dan kesannya terhadap keseimbangan oksigen lautan.
Kesimpulan
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah salah satu penemuan sains paling mengejutkan dalam dekad ini. Ia bukan sahaja memaksa kita menulis semula buku teks tentang kitaran oksigen, malah membuka pintu kepada kemungkinan kehidupan di tempat yang sebelum ini dianggap mustahil. Sama ada di Bumi mahupun di planet lain, fenomena elektrolisis semula jadi ini mengingatkan kita bahawa alam semesta masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk ditemui. Para saintis kini giat menjalankan kajian lanjut untuk mengukur sumbangan oksigen gelap terhadap keseluruhan oksigen lautan dan implikasinya terhadap perubahan iklim serta ekologi laut dalam.