Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Cahaya Matahari Mencabar Teori Kehidupan Awal Bumi

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 Scottish Association for Marine Science (SAMS) telah menemui fenomena luar biasa di dasar Lautan Pasifik: nodul polimetalik yang kaya dengan mangan, kobalt, dan nikel mampu menghasilkan oksigen secara elektrokimia tanpa kehadiran cahaya matahari. Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience ini mencabar teori sedia ada bahawa oksigen hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis, sekaligus membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi dan potensi kehidupan di planet lain.. Pengenalan: Misteri Oksigen di Zon Abisal Selama lebih satu abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria yang memerlukan cahaya matahari. Namun, penemuan terbaharu di dasar Lautan Pasifik telah menggemparkan dunia sains. Di zon abisal yang gelap gelita pada kedalaman lebih 4,000 meter, di mana cahaya matahari langsung tidak mampu menembus, sejumlah besar oksigen telah dikesan. Fenomena yang digelar 'oksigen gelap' dark oxygen ini bukan sahaja mengejutkan, malah mencabar asas pemahaman kita tentang kitaran oksigen global dan asal usul kehidupan. Penemuan Mengejutkan di Zon Clarion-Clipperton Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 ini diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS bersama penyelidik dari Universiti Boston, Universiti Leeds, dan Institut Oseanografi Woods Hole. Pasukan penyelidik sedang menjalankan ekspedisi di Zon Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan di Lautan Pasifik yang kaya dengan nodul polimetalik. Mereka menggunakan alat pendarat bentik benthic lander yang dilengkapi dengan sensor oksigen untuk mengukur kadar respirasi sedimen. Secara mengejutkan, bacaan menunjukkan peningkatan kepekatan oksigen yang ketara di dalam ruang tertutup, bukannya penurunan seperti yang dijangka sekiranya hanya respirasi berlaku. Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik Penyelidik mendapati bahawa nodul polimetalik—konkrit semula jadi bersaiz kentang yang mengandungi mangan, kobalt, nikel, dan logam lain—bertindak seperti 'geobateri' semula jadi. Apabila nodul ini terdedah kepada air laut, tindak balas elektrokimia berlaku antara logam-logam tersebut, menghasilkan voltan yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen. Proses ini, yang dikenali sebagai elektrolisis air, biasanya memerlukan tenaga elektrik yang besar, tetapi di dasar laut, susunan mineral dalam nodul mencipta perbezaan keupayaan elektrik yang spontan. Ujian makmal mengesahkan bahawa voltan permukaan nodul boleh mencapai 0.95 volt, hampir mencukupi untuk elektrolisis air 1.23 volt secara teori, tetapi dalam persekitaran laut, tindak balas boleh berlaku pada voltan lebih rendah kerana pemangkinan permukaan mineral . Implikasi Terhadap Teori Asal Usul Kehidupan Penemuan ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap teori asal usul kehidupan di Bumi. Selama ini, hipotesis 'sup primordial' mengandaikan bahawa kehidupan pertama muncul di lautan cetek yang menerima cahaya matahari. Namun, oksigen gelap menunjukkan bahawa oksigen boleh wujud di persekitaran dalam laut yang gelap, jauh sebelum fotosintesis muncul. Ini menyokong hipotesis bahawa kehidupan mungkin bermula di sekitar lubang hidroterma atau di dasar laut yang kaya dengan mineral, di mana tenaga elektrokimia boleh digunakan oleh mikroorganisma purba. Tambahan pula, penemuan ini membuka kemungkinan bahawa planet lain seperti Europa bulan Musytari atau Enceladus bulan Zuhal yang mempunyai lautan bawah permukaan yang gelap juga boleh menghasilkan oksigen melalui mekanisme serupa, menjadikannya calon yang lebih berpotensi untuk menampung kehidupan. Cabaran Terhadap Ekologi Laut Dalam dan Perlombongan Penemuan ini juga memberi amaran tentang kesan perlombongan laut dalam yang dirancang di CCZ. Nodul polimetalik menjadi sasaran syarikat perlombongan kerana kandungan logam nadir bumi yang tinggi. Namun, jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen di dasar laut, penyingkirannya secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan ekosistem yang rapuh. Pasukan penyelidik menekankan bahawa kadar pengeluaran oksigen oleh nodul ini mungkin menyokong komuniti mikrob dan fauna bentik yang unik. Oleh itu, sebarang aktiviti perlombongan perlu mengambil kira fungsi ekologi nodul sebagai 'paru-paru' laut dalam. Metodologi Kajian dan Pengesahan Untuk memastikan penemuan bukan artifak, pasukan menggunakan pelbagai pendekatan. Pertama, mereka mengulangi pengukuran di beberapa stesen berbeza di CCZ dan mendapati corak yang konsisten. Kedua, mereka menjalankan eksperimen makmal dengan nodul sebenar yang dikumpul dari dasar laut, merendamnya dalam air laut steril, dan mengukur pengeluaran oksigen menggunakan sensor optod. Ketiga, mereka menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X untuk menganalisis komposisi permukaan nodul, mengesahkan kehadiran mineral yang mampu bertindak sebagai elektrod semula jadi. Keempat, mereka memodelkan potensi elektrokimia menggunakan teori fungsi ketumpatan DFT untuk menunjukkan bahawa tindak balas elektrolisis air adalah termodinamik mungkin pada permukaan nodul. Reaksi Komuniti Saintifik Penemuan ini telah mencetuskan perdebatan hangat dalam kalangan ahli oseanografi dan ahli astrobiologi. Dr. Jeffrey Marlow dari Universiti Boston, yang tidak terlibat dalam kajian, menyifatkan penemuan ini sebagai 'sangat menarik dan berpotensi mengubah paradigma'. Beliau menambah bahawa jika disahkan, ia akan memaksa kita menulis semula buku teks tentang kitaran oksigen. Sementara itu, Profesor Lisa Levin dari Institut Oseanografi Scripps menekankan keperluan untuk kajian lanjut bagi memahami sejauh mana fenomena ini berlaku di lautan lain dan sumbangannya kepada keseimbangan oksigen global. Kesimpulan: Sempadan Baharu Pengetahuan Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik membuka lembaran baharu dalam sains bumi dan angkasa. Ia menunjukkan bahawa alam semula jadi masih menyimpan banyak kejutan yang mencabar andaian kita. Daripada asal usul kehidupan hingga potensi kehidupan di luar Bumi, nodul polimetalik yang kelihatan biasa ini mungkin memegang kunci kepada beberapa persoalan terbesar sains. Kajian lanjut sedang dirancang untuk memetakan taburan nodul dan mengukur kadar pengeluaran oksigen di pelbagai lokasi, serta mengkaji kesan perlombongan terhadap proses ini. Sementara itu, penemuan ini mengingatkan kita bahawa lautan dalam, yang masih kurang diterokai, mungkin menyimpan lebih banyak rahsia yang menunggu untuk disingkap.