Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis—proses biologi yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu di dasar Lautan Pasifik telah menggugat keyakinan tersebut. Penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) bersama rakan antarabangsa telah mengesan pengeluaran oksigen yang ketara di Zona Clarion-Clipperton (CCZ), sebuah kawasan laut dalam yang gelap gelita pada kedalaman lebih 4,000 meter. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' (dark oxygen) dan diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024.
Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Zona Clarion-Clipperton merupakan dataran abisal yang terbentang luas di Lautan Pasifik utara, terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik—bongkah batu kecil yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan logam nadir bumi. Kawasan ini menjadi tumpuan industri perlombongan laut dalam kerana potensi ekonominya. Namun, semasa menjalankan ekspedisi penyelidikan untuk mengkaji penggunaan oksigen oleh organisma bentik, pasukan penyelidik mendapati sesuatu yang ganjil: bacaan oksigen di dalam ruang inkubasi yang diletakkan di dasar laut meningkat secara konsisten, bukannya menurun seperti yang dijangkakan. Fenomena ini tidak dapat dijelaskan oleh proses biologi biasa kerana ketiadaan cahaya dan organisma fotosintetik.
Metodologi Kajian: Pengukuran Oksigen di Dasar Laut
Pasukan penyelidik menggunakan alat inkubasi bentik yang dipanggil 'benthic chamber' untuk mengukur kadar respirasi dan pengeluaran oksigen di sedimen dasar laut. Alat ini diletakkan di beberapa lokasi dalam CCZ pada kedalaman antara 3,500 hingga 4,200 meter. Secara lazimnya, oksigen akan berkurangan dari semasa ke semasa kerana digunakan oleh mikroorganisma dan haiwan kecil. Namun, dalam beberapa eksperimen, kepekatan oksigen meningkat secara mendadak—kadang-kadang sehingga tiga kali ganda berbanding paras awal. Untuk memastikan keputusan ini bukan disebabkan oleh ralat peralatan, pasukan mengulangi pengukuran berkali-kali dan menggunakan kaedah kawalan yang ketat. Mereka juga menguji nodul polimetalik secara berasingan di dalam makmal dengan mensimulasikan keadaan tekanan dan suhu tinggi di dasar laut.
Mekanisme Elektrolisis oleh Nodul Polimetalik
Kajian lanjut mendedahkan bahawa nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Permukaan nodul yang kaya dengan mangan dan logam lain menghasilkan cas elektrik yang cukup kuat untuk memecahkan molekul air (H₂O) kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Proses ini berlaku secara spontan kerana perbezaan potensi elektrik antara mineral-mineral dalam nodul. Dalam eksperimen makmal, pasukan mendapati bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul boleh mencapai 0.8 hingga 1.2 volt—cukup untuk memisahkan air. Penemuan ini merupakan kali pertama proses abiotik seperti ini dikesan menghasilkan oksigen dalam persekitaran semula jadi di Bumi.
Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Sebelum ini, diandaikan 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, walaupun tanpa cahaya. Ini bermakna kehidupan aerobik (yang memerlukan oksigen) mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka, dan di tempat-tempat yang tidak pernah dipertimbangkan sebelumnya. Nodul polimetalik yang terdapat di dasar laut purba mungkin telah menyediakan 'tompok oksigen' yang membolehkan evolusi organisma kompleks.
Kesan terhadap Pencarian Kehidupan di Planet Lain
Penemuan ini juga memberi perspektif baharu dalam astrobiologi. Selama ini, pencarian kehidupan di planet lain seperti Marikh atau bulan Europa (Musytari) tertumpu kepada kehadiran air dan sumber tenaga seperti cahaya bintang. Namun, oksigen gelap menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan secara abiotik melalui proses geoelektrik. Ini bermakna planet atau bulan yang mempunyai aktiviti geologi dan mineral logam mungkin mampu menghasilkan oksigen tanpa fotosintesis. Sebagai contoh, lautan bawah permukaan Europa yang mengandungi mineral logam dan mengalami tekanan graviti mungkin menghasilkan oksigen melalui mekanisme serupa. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan aerobik boleh wujud di dunia yang gelap dan jauh dari bintang induk.
Kontroversi dan Cabaran
Walaupun penemuan ini sangat menarik, ia tidak terlepas daripada kontroversi. Sesetengah saintis mempersoalkan sama ada proses elektrolisis benar-benar boleh berlaku pada skala yang signifikan di dasar laut, memandangkan air laut adalah konduktor elektrik yang lemah. Pasukan penyelidik mengakui bahawa mekanisme tepat masih belum difahami sepenuhnya dan memerlukan kajian lanjut. Selain itu, industri perlombongan laut dalam yang berminat dengan nodul polimetalik mungkin terjejas oleh penemuan ini, kerana aktiviti perlombongan boleh mengganggu ekosistem yang bergantung kepada oksigen gelap. Namun, para penyelidik menekankan bahawa penemuan ini adalah peringatan tentang betapa sedikitnya kita tahu tentang lautan dalam, yang meliputi lebih 60 peratus permukaan Bumi.
Kesimpulan
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah satu kejutan saintifik yang mengubah paradigma. Ia membuktikan bahawa alam semula jadi masih menyimpan rahsia yang mampu mencabar teori-teori lama. Kajian ini bukan sahaja memperluas pemahaman kita tentang kitaran oksigen global, malah membuka pintu kepada kemungkinan baharu dalam pencarian kehidupan di alam semesta. Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Andrew Sweetman, ketua penyelidik dari SAMS, 'Kita mungkin perlu menulis semula buku teks biologi dan geologi.' Penemuan ini mengingatkan kita bahawa lautan dalam—tempat paling misteri di Bumi—masih banyak yang perlu diterokai.
Dark Oxygen: Penemuan Oksigen Tanpa Fotosintesis di Dasar Lautan Pasifik Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan. Satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience mendedahkan penemuan mengejutkan di dasar Lautan Pasifik: oksigen dihasilkan oleh nodul polimetalik tanpa kehadiran cahaya matahari. Proses ini, yang digelar 'oksigen gelap' (dark oxygen), berlaku melalui elektrolisis air yang dimangkin oleh cas elektrik semula jadi pada permukaan nodul. Penemuan ini bukan sahaja mencabar andaian bahawa fotosintesis adalah satu-satunya sumber oksigen di Bumi, malah membuka perspektif baharu tentang asal usul kehidupan dan potensi kewujudan hidupan di planet-planet lain yang tidak mempunyai cahaya.. Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis—proses biologi yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu penemuan terbaharu di dasar Lautan Pasifik telah menggugat keyakinan tersebut. Penyelidik dari Scottish Association for Marine Science SAMS bersama rakan antarabangsa telah mengesan pengeluaran oksigen yang ketara di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan laut dalam yang gelap gelita pada kedalaman lebih 4,000 meter. Fenomena ini dinamakan 'oksigen gelap' dark oxygen dan diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024.
Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Zona Clarion-Clipperton merupakan dataran abisal yang terbentang luas di Lautan Pasifik utara, terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik—bongkah batu kecil yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan logam nadir bumi. Kawasan ini menjadi tumpuan industri perlombongan laut dalam kerana potensi ekonominya. Namun, semasa menjalankan ekspedisi penyelidikan untuk mengkaji penggunaan oksigen oleh organisma bentik, pasukan penyelidik mendapati sesuatu yang ganjil: bacaan oksigen di dalam ruang inkubasi yang diletakkan di dasar laut meningkat secara konsisten, bukannya menurun seperti yang dijangkakan. Fenomena ini tidak dapat dijelaskan oleh proses biologi biasa kerana ketiadaan cahaya dan organisma fotosintetik.
Metodologi Kajian: Pengukuran Oksigen di Dasar Laut
Pasukan penyelidik menggunakan alat inkubasi bentik yang dipanggil 'benthic chamber' untuk mengukur kadar respirasi dan pengeluaran oksigen di sedimen dasar laut. Alat ini diletakkan di beberapa lokasi dalam CCZ pada kedalaman antara 3,500 hingga 4,200 meter. Secara lazimnya, oksigen akan berkurangan dari semasa ke semasa kerana digunakan oleh mikroorganisma dan haiwan kecil. Namun, dalam beberapa eksperimen, kepekatan oksigen meningkat secara mendadak—kadang-kadang sehingga tiga kali ganda berbanding paras awal. Untuk memastikan keputusan ini bukan disebabkan oleh ralat peralatan, pasukan mengulangi pengukuran berkali-kali dan menggunakan kaedah kawalan yang ketat. Mereka juga menguji nodul polimetalik secara berasingan di dalam makmal dengan mensimulasikan keadaan tekanan dan suhu tinggi di dasar laut.
Mekanisme Elektrolisis oleh Nodul Polimetalik
Kajian lanjut mendedahkan bahawa nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Permukaan nodul yang kaya dengan mangan dan logam lain menghasilkan cas elektrik yang cukup kuat untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Proses ini berlaku secara spontan kerana perbezaan potensi elektrik antara mineral-mineral dalam nodul. Dalam eksperimen makmal, pasukan mendapati bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul boleh mencapai 0.8 hingga 1.2 volt—cukup untuk memisahkan air. Penemuan ini merupakan kali pertama proses abiotik seperti ini dikesan menghasilkan oksigen dalam persekitaran semula jadi di Bumi.
Implikasi terhadap Asal Usul Kehidupan
Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang asal usul kehidupan di Bumi. Sebelum ini, diandaikan 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, walaupun tanpa cahaya. Ini bermakna kehidupan aerobik yang memerlukan oksigen mungkin telah muncul lebih awal daripada yang disangka, dan di tempat-tempat yang tidak pernah dipertimbangkan sebelumnya. Nodul polimetalik yang terdapat di dasar laut purba mungkin telah menyediakan 'tompok oksigen' yang membolehkan evolusi organisma kompleks.
Kesan terhadap Pencarian Kehidupan di Planet Lain
Penemuan ini juga memberi perspektif baharu dalam astrobiologi. Selama ini, pencarian kehidupan di planet lain seperti Marikh atau bulan Europa Musytari tertumpu kepada kehadiran air dan sumber tenaga seperti cahaya bintang. Namun, oksigen gelap menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan secara abiotik melalui proses geoelektrik. Ini bermakna planet atau bulan yang mempunyai aktiviti geologi dan mineral logam mungkin mampu menghasilkan oksigen tanpa fotosintesis. Sebagai contoh, lautan bawah permukaan Europa yang mengandungi mineral logam dan mengalami tekanan graviti mungkin menghasilkan oksigen melalui mekanisme serupa. Ini membuka kemungkinan bahawa kehidupan aerobik boleh wujud di dunia yang gelap dan jauh dari bintang induk.
Kontroversi dan Cabaran
Walaupun penemuan ini sangat menarik, ia tidak terlepas daripada kontroversi. Sesetengah saintis mempersoalkan sama ada proses elektrolisis benar-benar boleh berlaku pada skala yang signifikan di dasar laut, memandangkan air laut adalah konduktor elektrik yang lemah. Pasukan penyelidik mengakui bahawa mekanisme tepat masih belum difahami sepenuhnya dan memerlukan kajian lanjut. Selain itu, industri perlombongan laut dalam yang berminat dengan nodul polimetalik mungkin terjejas oleh penemuan ini, kerana aktiviti perlombongan boleh mengganggu ekosistem yang bergantung kepada oksigen gelap. Namun, para penyelidik menekankan bahawa penemuan ini adalah peringatan tentang betapa sedikitnya kita tahu tentang lautan dalam, yang meliputi lebih 60 peratus permukaan Bumi.
Kesimpulan
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah satu kejutan saintifik yang mengubah paradigma. Ia membuktikan bahawa alam semula jadi masih menyimpan rahsia yang mampu mencabar teori-teori lama. Kajian ini bukan sahaja memperluas pemahaman kita tentang kitaran oksigen global, malah membuka pintu kepada kemungkinan baharu dalam pencarian kehidupan di alam semesta. Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Andrew Sweetman, ketua penyelidik dari SAMS, 'Kita mungkin perlu menulis semula buku teks biologi dan geologi.' Penemuan ini mengingatkan kita bahawa lautan dalam—tempat paling misteri di Bumi—masih banyak yang perlu diterokai.