Menyingkap Misteri 'Dark Oxygen': Penemuan Oksigen di Dasar Lautan Dalam Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Kehidupan

Menyingkap Misteri 'Dark Oxygen': Penemuan Oksigen di Dasar Lautan Dalam Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Kehidupan. Satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Nature Geoscience mendedahkan penemuan mengejutkan: oksigen dihasilkan di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman 4,000 meter tanpa kehadiran cahaya matahari atau fotosintesis. Proses ini, digelar 'dark oxygen', berlaku apabila nodul polimetalik yang kaya dengan mangan dan logam lain bertindak sebagai bateri semula jadi, menguraikan molekul air melalui elektrolisis. Penemuan ini bukan sahaja mencabar pemahaman asas tentang kitaran oksigen Bumi, malah membuka kemungkinan baharu tentang asal-usul kehidupan di planet lain seperti Europa dan Enceladus.. Pengenalan: Oksigen Tanpa Cahaya Matahari Selama berabad-abad, para saintis menganggap bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis—proses biokimia yang memerlukan cahaya matahari, klorofil, dan karbon dioksida. Namun, satu penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggemparkan komuniti sains antarabangsa. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS menemui bukti kukuh bahawa oksigen juga boleh terhasil di dasar lautan dalam yang gelap gelita, pada kedalaman lebih 4,000 meter, tanpa sebarang penglibatan organisma fotosintetik. Fenomena ini dinamakan 'dark oxygen' atau oksigen gelap. Metodologi Kajian di Zona Clarion-Clipperton Kajian ini dijalankan di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan di Lautan Pasifik yang terkenal dengan kekayaan nodul polimetalik—bongkahan batu kecil bersaiz kentang yang mengandungi mangan, nikel, kobalt, dan tembaga. Pasukan penyelidik menggunakan pendaratan dasar laut benthic lander yang dilengkapi dengan penderia oksigen optik dan kamera definisi tinggi. Mereka mengukur kepekatan oksigen terlarut di dalam ruang tertutup yang diletakkan di atas sedimen dasar laut selama beberapa hari. Keputusan menunjukkan peningkatan kepekatan oksigen yang ketara dalam ruang tersebut, walaupun tiada cahaya matahari sampai ke dasar laut. Malah, apabila nodul polimetalik dikeluarkan, pengeluaran oksigen terhenti. Mekanisme Elektrolisis Semula Jadi oleh Nodul Polimetalik Bagaimana oksigen boleh terhasil tanpa fotosintesis? Analisis lanjut menunjukkan bahawa nodul polimetalik bertindak seperti bateri semula jadi. Permukaan nodul yang kaya dengan mangan dan logam lain menghasilkan voltan elektrik yang cukup tinggi sehingga 0.95 volt untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Fenomena ini dikenali sebagai 'geobattery' atau bateri geologi. Dalam eksperimen makmal, pasukan penyelidik berjaya mengukur voltan yang dihasilkan oleh nodul dan mengesahkan bahawa ia mampu menghasilkan oksigen pada kadar yang setanding dengan pengukuran di lapangan. Penemuan ini menunjukkan bahawa proses abiotik bukan biologi boleh menjadi sumber oksigen yang signifikan di persekitaran ekstrem. Implikasi Terhadap Kitaran Oksigen Bumi dan Ekosistem Dalaman Penemuan dark oxygen mempunyai implikasi yang mendalam terhadap pemahaman kita tentang kitaran oksigen global. Selama ini, lautan dalam dianggap sebagai zon mati yang bergantung sepenuhnya kepada oksigen yang diangkut dari permukaan melalui arus laut. Namun, kajian ini membuktikan bahawa dasar laut sendiri boleh menjadi sumber oksigen tempatan. Ini mungkin menjelaskan kewujudan komuniti mikrob dan fauna kecil yang hidup di persekitaran yang sangat miskin oksigen. Tambahan pula, proses ini boleh mempengaruhi kitaran biogeokimia logam-logam nadir bumi, kerana oksigen yang terhasil mungkin mengoksidakan mineral di sekitarnya. Para saintis kini perlu menyemak semula model-model oksigenasi lautan dan anggaran kadar respirasi di dasar laut. Kaitan dengan Astrobiologi: Mencari Kehidupan di Bulan Ais Salah satu aspek paling menarik dari penemuan ini adalah kaitannya dengan astrobiologi. Bulan-bulan berais seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal diketahui mempunyai lautan air masin di bawah kerak ais yang tebal. Sehingga kini, saintis berpendapat bahawa oksigen di lautan tersebut hanya boleh datang daripada radiolisis—pemecahan molekul air oleh sinaran kosmik di permukaan ais. Namun, penemuan dark oxygen menunjukkan bahawa jika terdapat nodul polimetalik atau batuan yang mengandungi logam di dasar lautan bulan-bulan tersebut, oksigen juga boleh dihasilkan secara elektrolisis. Ini membuka peluang baharu untuk mencari tanda-tanda kehidupan di luar Bumi, kerana oksigen adalah sumber tenaga utama bagi kebanyakan organisma aerobik. Cabaran dan Kontroversi dalam Komuniti Saintifik Walaupun penemuan ini disambut dengan penuh keterujaan, ia juga menimbulkan perdebatan. Sesetengah penyelidik meragui sama ada voltan yang dihasilkan oleh nodul polimetalik cukup stabil untuk menghasilkan oksigen secara berterusan dalam skala besar. Selain itu, proses elektrolisis memerlukan pemisahan cas elektrik yang cekap, dan kehadiran ion-ion lain dalam air laut mungkin mengganggu tindak balas. Pasukan Sweetman bagaimanapun telah mengulangi eksperimen di makmal dengan menggunakan nodul sebenar yang dikumpul dari CCZ dan berjaya menghasilkan oksigen yang boleh diukur. Kajian lanjut sedang dirancang untuk menguji kestabilan proses ini dalam pelbagai keadaan suhu, tekanan, dan pH. Kesimpulan: Satu Paradigma Baharu dalam Sains Bumi dan Angkasa Penemuan dark oxygen adalah satu peringatan bahawa Bumi masih menyimpan banyak misteri yang belum terungkai. Ia bukan sahaja mengubah cara kita memahami kitaran oksigen dan ekologi laut dalam, malah memberikan perspektif baharu dalam pencarian kehidupan di alam semesta. Jika proses elektrolisis semula jadi boleh berlaku di dasar lautan Bumi, maka kemungkinan besar ia juga berlaku di lautan Europa atau Enceladus. Kajian ini menekankan kepentingan penerokaan lautan dalam dan perlindungan ekosistem unik seperti Zona Clarion-Clipperton daripada perlombongan laut dalam yang tidak terkawal. Dark oxygen mungkin menjadi kunci kepada beberapa soalan terbesar sains: dari mana datangnya oksigen, dan bagaimana kehidupan boleh wujud di tempat yang paling ekstrem.