Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Selama lebih satu abad, sains mengajarkan bahawa oksigen di Bumi dihasilkan secara eksklusif melalui fotosintesis โ proses yang memerlukan cahaya matahari. Namun, penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada 22 Julai 2024 telah menggegarkan asas biologi dan geokimia. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) menemui bukti bahawa nodul polimetalik di dasar Lautan Pasifik mampu menghasilkan oksigen dalam kegelapan total. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' (dark oxygen) oleh komuniti saintifik.
Penemuan ini berlaku secara tidak sengaja semasa pasukan menjalankan ekspedisi di Zona Clarion-Clipperton (CCZ), sebuah kawasan di Lautan Pasifik utara yang kaya dengan nodul polimetalik. Nodul ini adalah ketulan mineral sebesar kentang yang mengandungi mangan, nikel, kobalt, dan tembaga โ logam yang sangat bernilai untuk industri teknologi tinggi. Pasukan pada asalnya ingin mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik di dasar laut, tetapi sebaliknya mendapati kepekatan oksigen meningkat secara konsisten di dalam ruang tertutup yang diletakkan di atas sedimen.
Metodologi Kajian dan Pengukuran
Untuk memastikan penemuan ini bukan kesilapan alat, pasukan menggunakan pelbagai kaedah pengukuran. Mereka memasang ruang inkubasi bentik (benthic chamber) di dasar laut pada kedalaman antara 4,000 hingga 4,500 meter. Ruang ini mengasingkan sebahagian kecil dasar laut dan mengukur perubahan kepekatan oksigen dari semasa ke semasa. Hasilnya mengejutkan: kepekatan oksigen meningkat secara berterusan, bukannya menurun seperti yang dijangkakan. Fenomena ini berulang di beberapa lokasi berbeza di sepanjang CCZ.
Penyelidik kemudian menguji hipotesis bahawa nodul polimetalik sendiri yang menghasilkan oksigen. Mereka membawa sampel nodul ke makmal dan mendedahkannya kepada keadaan yang menyerupai dasar laut โ gelap total, tekanan tinggi, dan suhu rendah. Apabila nodul diletakkan dalam air laut yang telah dinyahoksigen, kepekatan oksigen mula meningkat. Ujian lanjut menunjukkan bahawa permukaan nodul mempunyai potensi elektrik yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air (HโO) kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Fenomena ini dikenali sebagai 'elektrolisis semula jadi'.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Analisis terperinci menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X mendedahkan bahawa nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Setiap nodul terdiri daripada lapisan mineral yang berbeza, terutamanya oksida mangan dan besi, yang menghasilkan perbezaan potensi elektrik antara lapisan. Apabila nodul terendam dalam air laut yang bersifat elektrolit, perbezaan voltan ini mencukupi untuk memisahkan molekul air โ satu proses yang biasanya memerlukan tenaga elektrik dari sumber luaran.
Pengiraan menunjukkan bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul adalah sekitar 0.5 hingga 1.0 volt, cukup untuk memulakan elektrolisis air. Walaupun jumlah oksigen yang dihasilkan oleh setiap nodul adalah kecil, apabila digabungkan dengan berbilion nodul yang bertaburan di dasar laut, jumlah oksigen yang dihasilkan boleh menjadi signifikan. Kajian ini menganggarkan bahawa nodul di CCZ sahaja boleh menghasilkan sehingga 200,000 tan oksigen setahun โ jumlah yang cukup untuk menyokong ekosistem bentik yang unik.
Implikasi terhadap Asal-usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal-usul kehidupan di Bumi. Sebelum ini, teori arus perdana menyatakan bahawa oksigen atmosfera mula terkumpul kira-kira 2.4 bilion tahun lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar (Great Oxidation Event) yang disebabkan oleh cyanobacteria fotosintetik. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut jauh sebelum kemunculan fotosintesis.
Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan awal mungkin telah muncul di sekitar lubang hidroterma atau kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik, di mana oksigen tersedia tanpa memerlukan cahaya matahari. Dr. Sweetman menyatakan, "Penemuan ini memaksa kita untuk memikirkan semula di mana dan bagaimana kehidupan boleh bermula. Jika oksigen boleh dihasilkan dalam kegelapan total, maka planet-planet lain yang tidak mempunyai atmosfera oksigen mungkin masih boleh menyokong kehidupan mikroba."
Potensi Impak terhadap Perlombongan Laut Dalam
Penemuan ini juga mempunyai implikasi praktikal yang besar, terutamanya terhadap industri perlombongan laut dalam. Zona Clarion-Clipperton kini menjadi tumpuan syarikat-syarikat yang ingin melombong nodul polimetalik untuk mendapatkan logam nadir bumi yang diperlukan dalam pembuatan bateri, telefon pintar, dan teknologi hijau. Namun, penemuan bahawa nodul ini menghasilkan oksigen menimbulkan persoalan etika dan alam sekitar yang serius.
Jika perlombongan dijalankan secara besar-besaran, ia bukan sahaja akan memusnahkan habitat unik di dasar laut tetapi juga mengganggu pengeluaran oksigen semula jadi yang mungkin menyokong ekosistem yang belum diterokai. Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu melalui Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa (ISA) kini berdepan tekanan untuk mengkaji semula peraturan perlombongan. Beberapa kumpulan alam sekitar telah menyeru moratorium segera terhadap sebarang aktiviti perlombongan di CCZ sehingga kajian lanjut dapat dilakukan.
Kesimpulan dan Hala Tuju Penyelidikan
Penemuan oksigen gelap ini adalah salah satu penemuan geokimia paling penting dalam dekad ini. Ia bukan sahaja mencabar paradigma sains tetapi juga membuka pintu kepada pelbagai persoalan baru. Pasukan penyelidik kini merancang untuk mengkaji sama ada fenomena serupa berlaku di kawasan lain di dasar laut, seperti di Lautan Atlantik dan Lautan Hindi. Mereka juga ingin mengukur dengan lebih tepat jumlah oksigen yang dihasilkan dan kesannya terhadap kitaran karbon global.
Dalam jangka panjang, penemuan ini mungkin mengubah cara kita mencari kehidupan di luar Bumi. Jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut yang gelap, maka bulan-bulan berais seperti Europa (bulan Musytari) dan Enceladus (bulan Zuhal) yang mempunyai lautan bawah permukaan mungkin lebih berpotensi untuk menampung kehidupan daripada yang disangka. Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Sweetman, "Kita baru sahaja menggores permukaan misteri lautan dalam. Setiap kali kita menyelam, kita menemui sesuatu yang menakjubkan."
Penemuan Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Cahaya Matahari. Kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 mendedahkan penemuan mengejutkan: nodul polimetalik di dasar Lautan Pasifik mampu menghasilkan oksigen tanpa kehadiran cahaya matahari. Fenomena 'oksigen gelap' ini ditemui oleh pasukan penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) semasa mengukur kadar oksigen di Zona Clarion-Clipperton pada kedalaman lebih 4,000 meter. Penemuan ini mencabar paradigma sains bahawa oksigen hanya dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan dan alga, serta membuka persoalan baru tentang asal-usul kehidupan di Bumi dan kemungkinan kehidupan di planet lain.. Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Selama lebih satu abad, sains mengajarkan bahawa oksigen di Bumi dihasilkan secara eksklusif melalui fotosintesis โ proses yang memerlukan cahaya matahari. Namun, penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada 22 Julai 2024 telah menggegarkan asas biologi dan geokimia. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS menemui bukti bahawa nodul polimetalik di dasar Lautan Pasifik mampu menghasilkan oksigen dalam kegelapan total. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' dark oxygen oleh komuniti saintifik.
Penemuan ini berlaku secara tidak sengaja semasa pasukan menjalankan ekspedisi di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan di Lautan Pasifik utara yang kaya dengan nodul polimetalik. Nodul ini adalah ketulan mineral sebesar kentang yang mengandungi mangan, nikel, kobalt, dan tembaga โ logam yang sangat bernilai untuk industri teknologi tinggi. Pasukan pada asalnya ingin mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik di dasar laut, tetapi sebaliknya mendapati kepekatan oksigen meningkat secara konsisten di dalam ruang tertutup yang diletakkan di atas sedimen.
Metodologi Kajian dan Pengukuran
Untuk memastikan penemuan ini bukan kesilapan alat, pasukan menggunakan pelbagai kaedah pengukuran. Mereka memasang ruang inkubasi bentik benthic chamber di dasar laut pada kedalaman antara 4,000 hingga 4,500 meter. Ruang ini mengasingkan sebahagian kecil dasar laut dan mengukur perubahan kepekatan oksigen dari semasa ke semasa. Hasilnya mengejutkan: kepekatan oksigen meningkat secara berterusan, bukannya menurun seperti yang dijangkakan. Fenomena ini berulang di beberapa lokasi berbeza di sepanjang CCZ.
Penyelidik kemudian menguji hipotesis bahawa nodul polimetalik sendiri yang menghasilkan oksigen. Mereka membawa sampel nodul ke makmal dan mendedahkannya kepada keadaan yang menyerupai dasar laut โ gelap total, tekanan tinggi, dan suhu rendah. Apabila nodul diletakkan dalam air laut yang telah dinyahoksigen, kepekatan oksigen mula meningkat. Ujian lanjut menunjukkan bahawa permukaan nodul mempunyai potensi elektrik yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air HโO kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Fenomena ini dikenali sebagai 'elektrolisis semula jadi'.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Analisis terperinci menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X mendedahkan bahawa nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Setiap nodul terdiri daripada lapisan mineral yang berbeza, terutamanya oksida mangan dan besi, yang menghasilkan perbezaan potensi elektrik antara lapisan. Apabila nodul terendam dalam air laut yang bersifat elektrolit, perbezaan voltan ini mencukupi untuk memisahkan molekul air โ satu proses yang biasanya memerlukan tenaga elektrik dari sumber luaran.
Pengiraan menunjukkan bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul adalah sekitar 0.5 hingga 1.0 volt, cukup untuk memulakan elektrolisis air. Walaupun jumlah oksigen yang dihasilkan oleh setiap nodul adalah kecil, apabila digabungkan dengan berbilion nodul yang bertaburan di dasar laut, jumlah oksigen yang dihasilkan boleh menjadi signifikan. Kajian ini menganggarkan bahawa nodul di CCZ sahaja boleh menghasilkan sehingga 200,000 tan oksigen setahun โ jumlah yang cukup untuk menyokong ekosistem bentik yang unik.
Implikasi terhadap Asal-usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal-usul kehidupan di Bumi. Sebelum ini, teori arus perdana menyatakan bahawa oksigen atmosfera mula terkumpul kira-kira 2.4 bilion tahun lalu semasa Peristiwa Pengoksigenan Besar Great Oxidation Event yang disebabkan oleh cyanobacteria fotosintetik. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut jauh sebelum kemunculan fotosintesis.
Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan awal mungkin telah muncul di sekitar lubang hidroterma atau kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik, di mana oksigen tersedia tanpa memerlukan cahaya matahari. Dr. Sweetman menyatakan, "Penemuan ini memaksa kita untuk memikirkan semula di mana dan bagaimana kehidupan boleh bermula. Jika oksigen boleh dihasilkan dalam kegelapan total, maka planet-planet lain yang tidak mempunyai atmosfera oksigen mungkin masih boleh menyokong kehidupan mikroba."
Potensi Impak terhadap Perlombongan Laut Dalam
Penemuan ini juga mempunyai implikasi praktikal yang besar, terutamanya terhadap industri perlombongan laut dalam. Zona Clarion-Clipperton kini menjadi tumpuan syarikat-syarikat yang ingin melombong nodul polimetalik untuk mendapatkan logam nadir bumi yang diperlukan dalam pembuatan bateri, telefon pintar, dan teknologi hijau. Namun, penemuan bahawa nodul ini menghasilkan oksigen menimbulkan persoalan etika dan alam sekitar yang serius.
Jika perlombongan dijalankan secara besar-besaran, ia bukan sahaja akan memusnahkan habitat unik di dasar laut tetapi juga mengganggu pengeluaran oksigen semula jadi yang mungkin menyokong ekosistem yang belum diterokai. Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu melalui Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa ISA kini berdepan tekanan untuk mengkaji semula peraturan perlombongan. Beberapa kumpulan alam sekitar telah menyeru moratorium segera terhadap sebarang aktiviti perlombongan di CCZ sehingga kajian lanjut dapat dilakukan.
Kesimpulan dan Hala Tuju Penyelidikan
Penemuan oksigen gelap ini adalah salah satu penemuan geokimia paling penting dalam dekad ini. Ia bukan sahaja mencabar paradigma sains tetapi juga membuka pintu kepada pelbagai persoalan baru. Pasukan penyelidik kini merancang untuk mengkaji sama ada fenomena serupa berlaku di kawasan lain di dasar laut, seperti di Lautan Atlantik dan Lautan Hindi. Mereka juga ingin mengukur dengan lebih tepat jumlah oksigen yang dihasilkan dan kesannya terhadap kitaran karbon global.
Dalam jangka panjang, penemuan ini mungkin mengubah cara kita mencari kehidupan di luar Bumi. Jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut yang gelap, maka bulan-bulan berais seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal yang mempunyai lautan bawah permukaan mungkin lebih berpotensi untuk menampung kehidupan daripada yang disangka. Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Sweetman, "Kita baru sahaja menggores permukaan misteri lautan dalam. Setiap kali kita menyelam, kita menemui sesuatu yang menakjubkan."