Dark Oxygen: Penemuan Oksigen di Dasar Lautan Pasifik yang Mengubah Teori Kehidupan

Dark Oxygen: Penemuan Oksigen di Dasar Lautan Pasifik yang Mengubah Teori Kehidupan. Kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Nature Geoscience pada Julai 2024 mendedahkan penemuan mengejutkan: oksigen dihasilkan di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman 4,000 meter tanpa sebarang cahaya matahari. Pasukan penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) mendapati nodul polimetalik yang kaya dengan mangan, nikel, dan kobalt bertindak seperti bateri semula jadi, menghasilkan oksigen melalui proses elektrolisis air laut. Penemuan ini mencabar paradigma sains bahawa oksigen hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis, sekaligus membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan di Bumi dan potensi kehidupan di bulan lautan seperti Europa.. Pengenalan: Misteri Oksigen di Zona Clarion-Clipperton Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya dihasilkan melalui dua proses utama: fotosintesis oleh tumbuhan dan fitoplankton, serta penguraian molekul air oleh sinaran ultraungu di atmosfera. Namun, penemuan terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggemparkan dunia sains. Satu pasukan penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS mendapati bahawa oksigen sebenarnya dihasilkan di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman 4,000 meter, di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik. Kawasan ini sebelum ini dikenali sebagai zon mati tanpa kehidupan fotosintetik, namun kini terbukti menjadi sumber oksigen yang tidak dijangka. Metodologi Kajian: Pengukuran di Laut Dalam Kajian ini bermula secara tidak sengaja ketika pasukan penyelidik sedang mengkaji kadar penggunaan oksigen oleh mikroorganisma di dasar laut. Mereka menggunakan alat benthic chamber yang diletakkan di dasar laut untuk mengukur perubahan kepekatan oksigen dari semasa ke semasa. Secara teori, kepekatan oksigen sepatutnya menurun kerana respirasi organisma, tetapi sebaliknya, bacaan menunjukkan peningkatan oksigen yang ketara. Fenomena ini dinamakan 'dark oxygen' atau oksigen gelap. Untuk memastikan keputusan ini bukan kesilapan alat, pasukan mengulangi eksperimen berkali-kali di pelbagai lokasi dalam CCZ, dan setiap kali mendapati peningkatan oksigen yang konsisten. Mereka kemudiannya menggunakan mikroskop elektron dan spektroskopi sinar-X untuk menganalisis nodul polimetalik yang terdapat di dasar laut. Mekanisme Elektrolisis Nodul Polimetalik Analisis lanjut mendedahkan bahawa nodul polimetalik yang bersaiz antara beberapa milimeter hingga sentimeter ini bertindak seperti bateri semula jadi. Nodul ini mengandungi logam seperti mangan, nikel, kobalt, dan besi yang membentuk lapisan berlapis. Apabila dua nodul bersentuhan atau apabila terdapat perbezaan potensi elektrik antara lapisan logam, ia menghasilkan voltan yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Proses ini berlaku secara spontan di dasar laut yang gelap dan sejuk, tanpa memerlukan cahaya matahari. Kajian makmal mengesahkan bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul ini mencapai 0.95 volt, melebihi ambang 1.23 volt yang diperlukan untuk elektrolisis air. Fenomena ini sebelum ini tidak pernah dianggap mungkin berlaku dalam persekitaran semula jadi. Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan Penemuan dark oxygen ini mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Teori konvensional menyatakan bahawa kehidupan pertama muncul di lautan cetek yang menerima cahaya matahari, di mana fotosintesis menyediakan oksigen. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen mungkin telah wujud di lautan dalam jauh sebelum fotosintesis berkembang. Ini bermakna kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka, dan mungkin bermula di persekitaran laut dalam yang gelap. Para saintis kini perlu menilai semula model evolusi awal Bumi, termasuk kemungkinan bahawa oksigen yang dihasilkan oleh nodul polimetalik menyokong ekosistem mikroba purba di dasar laut. Potensi Kehidupan di Bulan Lain Selain itu, penemuan ini juga memberi harapan baharu dalam pencarian kehidupan di luar Bumi. Bulan lautan seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal diketahui mempunyai lautan air masin di bawah kerak aisnya. Sebelum ini, saintis menganggap bahawa oksigen di lautan tersebut hanya boleh datang dari fotosintesis atau radiolisis, tetapi penemuan dark oxygen menunjukkan bahawa elektrolisis oleh mineral logam juga boleh menjadi sumber oksigen. Jika nodul polimetalik wujud di dasar lautan Europa, maka oksigen mungkin tersedia untuk menyokong kehidupan mikroba di sana. Ini menjadikan misi angkasa lepas seperti Europa Clipper NASA semakin relevan untuk mencari tanda-tanda kehidupan. Cabaran dan Kontroversi Walaupun penemuan ini sangat menarik, ia juga menimbulkan beberapa persoalan dan kontroversi. Sebahagian saintis mempersoalkan sama ada proses elektrolisis ini benar-benar berlaku pada skala yang signifikan di seluruh dasar laut. Ada yang berpendapat bahawa peningkatan oksigen yang diukur mungkin disebabkan oleh pelepasan oksigen terperangkap dalam sedimen, bukan hasil elektrolisis. Namun, pasukan penyelidik telah mengawal kemungkinan ini dengan mengukur kepekatan oksigen dalam sedimen dan mendapati ia tidak mencukupi. Kajian lanjut diperlukan untuk mengesahkan mekanisme ini dan mengukur kadar pengeluaran oksigen secara global. Selain itu, penemuan ini juga menimbulkan isu etika berkaitan perlombongan laut dalam, kerana nodul polimetalik adalah sasaran utama perlombongan komersial. Jika nodul ini penting untuk menghasilkan oksigen, maka perlombongan boleh mengganggu ekosistem laut dalam yang rapuh. Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu Penemuan dark oxygen di dasar Lautan Pasifik adalah satu peristiwa penting dalam sejarah sains. Ia bukan sahaja mencabar dogma bahawa oksigen hanya berasal dari fotosintesis, tetapi juga membuka pintu kepada pemahaman baharu tentang kitaran oksigen global, evolusi kehidupan, dan potensi kehidupan di luar Bumi. Kajian ini mengingatkan kita bahawa lautan dalam masih menyimpan banyak misteri yang belum terungkai. Setiap penemuan baharu berpotensi untuk mengubah secara radikal cara kita melihat planet kita dan tempat kita di alam semesta. Para saintis kini sedang merancang ekspedisi lanjut ke kawasan lain di lautan dunia untuk mencari bukti dark oxygen, dan mungkin tidak lama lagi kita akan mendapati bahawa proses ini adalah lebih meluas daripada yang kita sangka.