Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu di dasar Lautan Pasifik telah menggugat kepercayaan ini secara radikal. Pasukan penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) bersama rakan antarabangsa telah menemui bukti bahawa nodul polimetalik—bongkahan mineral yang kaya dengan mangan, besi, kobalt, dan nikel—mampu menghasilkan oksigen secara spontan di kawasan laut dalam yang gelap gulita. Penemuan ini, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024, bukan sahaja mengejutkan komuniti sains tetapi juga membuka lembaran baharu dalam pencarian asal usul kehidupan di Bumi dan di luar sistem suria.
Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Kajian ini dijalankan di Zona Clarion-Clipperton (CCZ), sebuah kawasan di dasar Lautan Pasifik yang terletak antara Hawaii dan Mexico, pada kedalaman lebih 4,000 meter. Kawasan ini terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik yang menjadi sasaran perlombongan laut dalam. Pada mulanya, pasukan penyelidik mengukur kadar penggunaan oksigen di sedimen dasar laut menggunakan alat khas yang dipanggil benthic chamber. Mereka menjangkakan bahawa kadar oksigen akan menurun secara berterusan kerana proses respirasi organisma bentik. Sebaliknya, mereka mendapati peningkatan mendadak dalam kepekatan oksigen di dalam chamber tersebut—suatu fenomena yang mustahil berlaku tanpa sumber oksigen baharu.
"Kami pada mulanya menyangka alat kami rosak," kata Profesor Andrew Sweetman, ketua penyelidik kajian ini, dalam satu kenyataan media. "Namun, selepas bertahun-tahun mengulangi eksperimen dan menggunakan pelbagai kaedah kawalan, kami terpaksa menerima bahawa nodul polimetalik ini sebenarnya menghasilkan oksigen." Penemuan ini dinamakan 'oksigen gelap' (dark oxygen) kerana ia berlaku dalam kegelapan mutlak tanpa sebarang kaitan dengan fotosintesis.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Bagaimana nodul polimetalik boleh menghasilkan oksigen? Pasukan penyelidik mencadangkan bahawa nodul ini bertindak seperti bateri semula jadi. Nodul polimetalik mengandungi logam-logam seperti mangan dan besi yang mempunyai keupayaan untuk memisahkan molekul air (H₂O) melalui proses elektrolisis. Apabila dua atau lebih nodul bersentuhan antara satu sama lain, ia mewujudkan perbezaan potensi elektrik yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air kepada hidrogen dan oksigen. Fenomena ini dikenali sebagai 'geobateri' dan telah diuji di makmal dengan menggunakan voltan serendah 0.5 volt—nilai yang setara dengan potensi yang diukur pada permukaan nodul di dasar laut.
Kajian lanjut menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X mengesahkan kehadiran lapisan oksida mangan pada permukaan nodul yang bertindak sebagai pemangkin dalam tindak balas elektrolisis. Ini bermakna, tanpa sebarang campur tangan biologi, nodul polimetalik mampu menghasilkan oksigen secara berterusan di persekitaran laut dalam yang gelap. Penemuan ini juga menjelaskan mengapa kepekatan oksigen di beberapa kawasan dasar laut lebih tinggi daripada yang dijangkakan berdasarkan model respirasi semata-mata.
Implikasi terhadap Teori Asal Usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap teori asal usul kehidupan di Bumi. Selama ini, saintis percaya bahawa oksigen atmosfera mula terkumpul kira-kira 2.4 bilion tahun lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar (Great Oxidation Event) hasil daripada fotosintesis sianobakteria. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen mungkin telah wujud di persekitaran laut dalam jauh lebih awal, sebelum kemunculan organisma fotosintetik. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan aerobik (yang memerlukan oksigen) mungkin telah muncul lebih awal daripada yang difikirkan, atau bahkan mungkin berasal dari persekitaran hidroterma laut dalam yang kaya dengan nodul polimetalik.
"Jika nodul polimetalik boleh menghasilkan oksigen di Bumi, ia juga mungkin berlaku di planet lain seperti Marikh atau Europa, bulan Musytari yang mempunyai lautan bawah permukaan," kata Dr. Franz Geiger, seorang profesor kimia dari Northwestern University yang terlibat dalam kajian ini. "Ini mengubah cara kita mencari tanda-tanda kehidupan di luar Bumi. Kita tidak lagi perlu mencari hanya planet yang mempunyai atmosfera oksigen hasil fotosintesis, tetapi juga persekitaran yang kaya dengan logam yang boleh bertindak sebagai geobateri."
Kontroversi dan Cabaran Perlombongan Laut Dalam
Penemuan ini juga mencetuskan perdebatan hangat dalam kalangan industri perlombongan laut dalam. Zona Clarion-Clipperton merupakan kawasan yang sangat diminati oleh syarikat-syarikat perlombongan kerana kandungan logam nadir buminya yang tinggi. Namun, jika nodul polimetalik memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen dan mengancam kehidupan organisma bentik yang bergantung kepadanya.
Pertubuhan Laut Dalam (Deep Sea Conservation Coalition) telah menyeru agar moratorium segera dikenakan ke atas perlombongan laut dalam sehingga kajian lebih mendalam dijalankan. "Kita baru sahaja menemui satu proses asas yang menyokong kehidupan di laut dalam, dan kita sudah mahu memusnahkannya," kata Dr. Lisa Levin, seorang ahli biologi laut dari Scripps Institution of Oceanography. "Penemuan ini menunjukkan betapa sedikitnya kita tahu tentang ekosistem laut dalam dan betapa berbahayanya tindakan tergesa-gesa."
Kajian Lanjutan dan Potensi Masa Depan
Pasukan penyelidik kini merancang untuk menjalankan eksperimen lanjut di lokasi lain di Lautan Pasifik dan Atlantik untuk mengesahkan sama ada fenomena oksigen gelap berlaku secara meluas. Mereka juga sedang membangunkan model matematik untuk menganggarkan jumlah oksigen yang dihasilkan oleh nodul polimetalik di seluruh dunia. Selain itu, kajian tentang potensi penggunaan geobateri untuk menghasilkan oksigen di stesen angkasa atau koloni Marikh juga sedang dipertimbangkan.
Dalam pada itu, penemuan ini telah menarik perhatian agensi angkasa seperti NASA dan ESA yang melihat potensi aplikasi teknologi ini dalam misi penerokaan angkasa lepas. "Jika kita boleh mereka bentuk bahan yang meniru sifat nodul polimetalik, kita mungkin boleh menghasilkan oksigen di Marikh tanpa perlu membawa tumbuhan atau alga," kata Dr. Geiger. "Ini akan mengurangkan kos dan kerumitan misi angkasa dengan ketara."
Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik bukan sekadar satu kejutan saintifik; ia adalah satu anjakan paradigma dalam pemahaman kita tentang kitaran oksigen, asal usul kehidupan, dan potensi kehidupan di alam semesta. Ia mengingatkan kita bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk ditemui, dan bahawa sains adalah satu proses yang sentiasa berkembang. Seperti yang dikatakan oleh Profesor Sweetman, "Kita fikir kita tahu segala-galanya tentang lautan, tetapi sebenarnya kita baru menggaru permukaannya. Penemuan ini adalah bukti bahawa alam semula jadi sentiasa mempunyai kejutan untuk kita."
Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan. Satu penemuan mengejutkan oleh pasukan penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) mendedahkan bahawa nodul polimetalik di dasar Lautan Pasifik mampu menghasilkan oksigen secara langsung tanpa kehadiran cahaya matahari. Proses ini, yang dikenali sebagai 'oksigen gelap', mencabar teori asal usul kehidupan yang selama ini bergantung sepenuhnya kepada fotosintesis. Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience ini membuka perspektif baharu tentang potensi kehidupan di planet lain dan mengubah pemahaman kita tentang kitaran oksigen di Bumi.. Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu di dasar Lautan Pasifik telah menggugat kepercayaan ini secara radikal. Pasukan penyelidik dari Scottish Association for Marine Science SAMS bersama rakan antarabangsa telah menemui bukti bahawa nodul polimetalik—bongkahan mineral yang kaya dengan mangan, besi, kobalt, dan nikel—mampu menghasilkan oksigen secara spontan di kawasan laut dalam yang gelap gulita. Penemuan ini, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024, bukan sahaja mengejutkan komuniti sains tetapi juga membuka lembaran baharu dalam pencarian asal usul kehidupan di Bumi dan di luar sistem suria.
Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Kajian ini dijalankan di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan di dasar Lautan Pasifik yang terletak antara Hawaii dan Mexico, pada kedalaman lebih 4,000 meter. Kawasan ini terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik yang menjadi sasaran perlombongan laut dalam. Pada mulanya, pasukan penyelidik mengukur kadar penggunaan oksigen di sedimen dasar laut menggunakan alat khas yang dipanggil benthic chamber. Mereka menjangkakan bahawa kadar oksigen akan menurun secara berterusan kerana proses respirasi organisma bentik. Sebaliknya, mereka mendapati peningkatan mendadak dalam kepekatan oksigen di dalam chamber tersebut—suatu fenomena yang mustahil berlaku tanpa sumber oksigen baharu.
"Kami pada mulanya menyangka alat kami rosak," kata Profesor Andrew Sweetman, ketua penyelidik kajian ini, dalam satu kenyataan media. "Namun, selepas bertahun-tahun mengulangi eksperimen dan menggunakan pelbagai kaedah kawalan, kami terpaksa menerima bahawa nodul polimetalik ini sebenarnya menghasilkan oksigen." Penemuan ini dinamakan 'oksigen gelap' dark oxygen kerana ia berlaku dalam kegelapan mutlak tanpa sebarang kaitan dengan fotosintesis.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Bagaimana nodul polimetalik boleh menghasilkan oksigen? Pasukan penyelidik mencadangkan bahawa nodul ini bertindak seperti bateri semula jadi. Nodul polimetalik mengandungi logam-logam seperti mangan dan besi yang mempunyai keupayaan untuk memisahkan molekul air H₂O melalui proses elektrolisis. Apabila dua atau lebih nodul bersentuhan antara satu sama lain, ia mewujudkan perbezaan potensi elektrik yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air kepada hidrogen dan oksigen. Fenomena ini dikenali sebagai 'geobateri' dan telah diuji di makmal dengan menggunakan voltan serendah 0.5 volt—nilai yang setara dengan potensi yang diukur pada permukaan nodul di dasar laut.
Kajian lanjut menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X mengesahkan kehadiran lapisan oksida mangan pada permukaan nodul yang bertindak sebagai pemangkin dalam tindak balas elektrolisis. Ini bermakna, tanpa sebarang campur tangan biologi, nodul polimetalik mampu menghasilkan oksigen secara berterusan di persekitaran laut dalam yang gelap. Penemuan ini juga menjelaskan mengapa kepekatan oksigen di beberapa kawasan dasar laut lebih tinggi daripada yang dijangkakan berdasarkan model respirasi semata-mata.
Implikasi terhadap Teori Asal Usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap teori asal usul kehidupan di Bumi. Selama ini, saintis percaya bahawa oksigen atmosfera mula terkumpul kira-kira 2.4 bilion tahun lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar Great Oxidation Event hasil daripada fotosintesis sianobakteria. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen mungkin telah wujud di persekitaran laut dalam jauh lebih awal, sebelum kemunculan organisma fotosintetik. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal daripada yang difikirkan, atau bahkan mungkin berasal dari persekitaran hidroterma laut dalam yang kaya dengan nodul polimetalik.
"Jika nodul polimetalik boleh menghasilkan oksigen di Bumi, ia juga mungkin berlaku di planet lain seperti Marikh atau Europa, bulan Musytari yang mempunyai lautan bawah permukaan," kata Dr. Franz Geiger, seorang profesor kimia dari Northwestern University yang terlibat dalam kajian ini. "Ini mengubah cara kita mencari tanda-tanda kehidupan di luar Bumi. Kita tidak lagi perlu mencari hanya planet yang mempunyai atmosfera oksigen hasil fotosintesis, tetapi juga persekitaran yang kaya dengan logam yang boleh bertindak sebagai geobateri."
Kontroversi dan Cabaran Perlombongan Laut Dalam
Penemuan ini juga mencetuskan perdebatan hangat dalam kalangan industri perlombongan laut dalam. Zona Clarion-Clipperton merupakan kawasan yang sangat diminati oleh syarikat-syarikat perlombongan kerana kandungan logam nadir buminya yang tinggi. Namun, jika nodul polimetalik memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen dan mengancam kehidupan organisma bentik yang bergantung kepadanya.
Pertubuhan Laut Dalam Deep Sea Conservation Coalition telah menyeru agar moratorium segera dikenakan ke atas perlombongan laut dalam sehingga kajian lebih mendalam dijalankan. "Kita baru sahaja menemui satu proses asas yang menyokong kehidupan di laut dalam, dan kita sudah mahu memusnahkannya," kata Dr. Lisa Levin, seorang ahli biologi laut dari Scripps Institution of Oceanography. "Penemuan ini menunjukkan betapa sedikitnya kita tahu tentang ekosistem laut dalam dan betapa berbahayanya tindakan tergesa-gesa."
Kajian Lanjutan dan Potensi Masa Depan
Pasukan penyelidik kini merancang untuk menjalankan eksperimen lanjut di lokasi lain di Lautan Pasifik dan Atlantik untuk mengesahkan sama ada fenomena oksigen gelap berlaku secara meluas. Mereka juga sedang membangunkan model matematik untuk menganggarkan jumlah oksigen yang dihasilkan oleh nodul polimetalik di seluruh dunia. Selain itu, kajian tentang potensi penggunaan geobateri untuk menghasilkan oksigen di stesen angkasa atau koloni Marikh juga sedang dipertimbangkan.
Dalam pada itu, penemuan ini telah menarik perhatian agensi angkasa seperti NASA dan ESA yang melihat potensi aplikasi teknologi ini dalam misi penerokaan angkasa lepas. "Jika kita boleh mereka bentuk bahan yang meniru sifat nodul polimetalik, kita mungkin boleh menghasilkan oksigen di Marikh tanpa perlu membawa tumbuhan atau alga," kata Dr. Geiger. "Ini akan mengurangkan kos dan kerumitan misi angkasa dengan ketara."
Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik bukan sekadar satu kejutan saintifik; ia adalah satu anjakan paradigma dalam pemahaman kita tentang kitaran oksigen, asal usul kehidupan, dan potensi kehidupan di alam semesta. Ia mengingatkan kita bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk ditemui, dan bahawa sains adalah satu proses yang sentiasa berkembang. Seperti yang dikatakan oleh Profesor Sweetman, "Kita fikir kita tahu segala-galanya tentang lautan, tetapi sebenarnya kita baru menggaru permukaannya. Penemuan ini adalah bukti bahawa alam semula jadi sentiasa mempunyai kejutan untuk kita."