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 mengejutkan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah mengubah paradigma tersebut. Pasukan penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh Prof. Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) dan Dr. Franz Geiger dari Northwestern University, Amerika Syarikat, telah mengesan kehadiran oksigen di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman lebih 4,000 meter, di zon yang dikenali sebagai Zon Clarion-Clipperton (CCZ). Kawasan ini terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik—bongkahan mineral bersaiz kentang yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan logam nadir bumi. Yang lebih membingungkan, oksigen tersebut dihasilkan tanpa sebarang proses fotosintesis, sebaliknya melalui mekanisme elektrokimia yang melibatkan nodul itu sendiri.
Penemuan Mengejutkan di Zon Clarion-Clipperton
Ekspedisi penyelidikan yang dijalankan pada tahun 2021 dan 2023 menggunakan kenderaan kendalian jauh (ROV) untuk mengukur kepekatan oksigen terlarut di dasar laut. Secara konvensional, di kedalaman sedemikian, paras oksigen sepatutnya menurun kerana tiada fotosintesis dan respirasi organisma aerobik menggunakannya. Namun, bacaan menunjukkan peningkatan oksigen yang ketara—fenomena yang pada mulanya dianggap sebagai ralat peralatan. Selepas berulang kali mengesahkan bacaan dengan pelbagai sensor, pasukan penyelidik mendapati bahawa nodul polimetalik bertindak seperti 'geobateri' semula jadi. Apabila nodul ini terdedah kepada air laut, ion logam di permukaannya menghasilkan voltan elektrik yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air (H₂O) kepada hidrogen dan oksigen melalui elektrolisis. Proses ini dikenali sebagai 'oksigen gelap' (dark oxygen) kerana ia berlaku dalam kegelapan mutlak tanpa cahaya.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Dr. Franz Geiger, seorang ahli kimia dari Northwestern University, menjelaskan bahawa nodul polimetalik mempunyai komposisi unik yang membolehkan mereka bertindak sebagai sel galvanik. Setiap nodul mengandungi lapisan mangan oksida yang kaya dengan logam seperti nikel dan kobalt, yang menghasilkan perbezaan keupayaan elektrik antara permukaan dan bahagian dalam. Apabila dua nodul bersentuhan atau apabila satu nodul berinteraksi dengan air laut, perbezaan voltan ini boleh mencapai 0.5 hingga 1.0 volt—cukup untuk memulakan elektrolisis air. Ujian makmal di Northwestern mengesahkan bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul sebenar dari CCZ mampu menghasilkan oksigen pada kadar yang setanding dengan pengukuran di lapangan. Penemuan ini diterbitkan dalam Nature Geoscience dengan tajuk 'Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor'.
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 konvensional menyatakan 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 boleh wujud di persekitaran dalam laut yang gelap jauh lebih awal, mungkin sejak pembentukan nodul polimetalik berbilion tahun lalu. Ini bermakna hidupan aerobik primitif mungkin telah muncul di dasar laut tanpa menunggu fotosintesis. Prof. Sweetman menyatakan, 'Kita mungkin perlu menulis semula buku teks tentang bagaimana kehidupan bermula di Bumi. Oksigen bukan lagi eksklusif kepada fotosintesis.'
Potensi untuk Penerokaan Angkasa Lepas
Selain itu, penemuan ini membuka peluang baru dalam astrobiologi, iaitu kajian tentang kemungkinan kehidupan di luar Bumi. Bulan lautan seperti Europa (bulan Musytari) dan Enceladus (bulan Zuhal) dipercayai mempunyai lautan air masin di bawah kerak ais tebal. Sehingga kini, saintis menganggap bahawa oksigen di lautan tersebut hanya boleh datang daripada radiolisis (pemecahan air oleh sinaran kosmik) atau dari sumber hidroterma. Namun, jika nodul polimetalik wujud di dasar lautan Europa, mereka berpotensi menghasilkan oksigen melalui elektrolisis, menyediakan sumber tenaga untuk hidupan mikrob aerobik. Dr. Geiger menambah, 'Proses yang sama mungkin berlaku di bulan lautan lain, menjadikan mereka lebih berpotensi untuk dihuni daripada yang kita sangka.'
Cabaran dan Kontroversi
Walaupun penemuan ini mengujakan, ia tidak terlepas daripada kontroversi. Beberapa penyelidik lain mempersoalkan sama ada pengukuran oksigen di dasar laut mungkin tercemar oleh gelembung udara dari ROV atau tindak balas kimia lain. Namun, pasukan SAMS dan Northwestern telah melakukan kawalan ketat, termasuk menggunakan ROV yang dinyahgas sepenuhnya dan mengulangi eksperimen di lokasi berbeza. Mereka juga mendapati bahawa oksigen hanya dikesan di kawasan yang mempunyai nodul polimetalik, manakala kawasan tanpa nodul menunjukkan paras oksigen yang menurun seperti dijangkakan. Kajian lanjut sedang dirancang untuk memahami mekanisme ini dengan lebih mendalam, termasuk potensi aplikasi dalam penjanaan tenaga dan perlombongan laut dalam.
Kesimpulan: Satu Paradigma Baru
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik bukan sekadar satu kejutan saintifik, tetapi satu anjakan paradigma dalam biologi, geokimia, dan astrobiologi. Ia menunjukkan bahawa alam semesta mempunyai lebih banyak cara untuk menghasilkan oksigen daripada yang kita fikirkan. Bagi Malaysia, yang mempunyai perairan laut dalam yang luas di Zon Ekonomi Eksklusif (ZEE), penemuan ini mungkin membuka peluang penyelidikan baru dalam bidang sains kelautan dan perlombongan nodul polimetalik. Namun, ia juga menimbulkan persoalan etika tentang impak perlombongan terhadap ekosistem unik yang bergantung kepada oksigen gelap ini. Satu perkara yang pasti: dasar laut masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk dibongkar.
Menyingkap Rahsia Oksigen Gelap di Dasar Laut: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Kehidupan. Penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) dan Northwestern University menemui bahawa nodul polimetalik di dasar Lautan Pasifik menghasilkan oksigen melalui proses elektrokimia tanpa kehadiran cahaya matahari. Kajian yang diterbitkan dalam Nature Geoscience ini mencabar andaian lama bahawa oksigen hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis. Penemuan ini membuka perspektif baru tentang asal usul kehidupan di Bumi dan potensi kewujudan hidupan di bulan lautan seperti Europa.. 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 mengejutkan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah mengubah paradigma tersebut. Pasukan penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh Prof. Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS dan Dr. Franz Geiger dari Northwestern University, Amerika Syarikat, telah mengesan kehadiran oksigen di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman lebih 4,000 meter, di zon yang dikenali sebagai Zon Clarion-Clipperton CCZ . Kawasan ini terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetalik—bongkahan mineral bersaiz kentang yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan logam nadir bumi. Yang lebih membingungkan, oksigen tersebut dihasilkan tanpa sebarang proses fotosintesis, sebaliknya melalui mekanisme elektrokimia yang melibatkan nodul itu sendiri.
Penemuan Mengejutkan di Zon Clarion-Clipperton
Ekspedisi penyelidikan yang dijalankan pada tahun 2021 dan 2023 menggunakan kenderaan kendalian jauh ROV untuk mengukur kepekatan oksigen terlarut di dasar laut. Secara konvensional, di kedalaman sedemikian, paras oksigen sepatutnya menurun kerana tiada fotosintesis dan respirasi organisma aerobik menggunakannya. Namun, bacaan menunjukkan peningkatan oksigen yang ketara—fenomena yang pada mulanya dianggap sebagai ralat peralatan. Selepas berulang kali mengesahkan bacaan dengan pelbagai sensor, pasukan penyelidik mendapati bahawa nodul polimetalik bertindak seperti 'geobateri' semula jadi. Apabila nodul ini terdedah kepada air laut, ion logam di permukaannya menghasilkan voltan elektrik yang cukup tinggi untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui elektrolisis. Proses ini dikenali sebagai 'oksigen gelap' dark oxygen kerana ia berlaku dalam kegelapan mutlak tanpa cahaya.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Dr. Franz Geiger, seorang ahli kimia dari Northwestern University, menjelaskan bahawa nodul polimetalik mempunyai komposisi unik yang membolehkan mereka bertindak sebagai sel galvanik. Setiap nodul mengandungi lapisan mangan oksida yang kaya dengan logam seperti nikel dan kobalt, yang menghasilkan perbezaan keupayaan elektrik antara permukaan dan bahagian dalam. Apabila dua nodul bersentuhan atau apabila satu nodul berinteraksi dengan air laut, perbezaan voltan ini boleh mencapai 0.5 hingga 1.0 volt—cukup untuk memulakan elektrolisis air. Ujian makmal di Northwestern mengesahkan bahawa voltan yang dihasilkan oleh nodul sebenar dari CCZ mampu menghasilkan oksigen pada kadar yang setanding dengan pengukuran di lapangan. Penemuan ini diterbitkan dalam Nature Geoscience dengan tajuk 'Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor'.
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 konvensional menyatakan 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 boleh wujud di persekitaran dalam laut yang gelap jauh lebih awal, mungkin sejak pembentukan nodul polimetalik berbilion tahun lalu. Ini bermakna hidupan aerobik primitif mungkin telah muncul di dasar laut tanpa menunggu fotosintesis. Prof. Sweetman menyatakan, 'Kita mungkin perlu menulis semula buku teks tentang bagaimana kehidupan bermula di Bumi. Oksigen bukan lagi eksklusif kepada fotosintesis.'
Potensi untuk Penerokaan Angkasa Lepas
Selain itu, penemuan ini membuka peluang baru dalam astrobiologi, iaitu kajian tentang kemungkinan kehidupan di luar Bumi. Bulan lautan seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal dipercayai mempunyai lautan air masin di bawah kerak ais tebal. Sehingga kini, saintis menganggap bahawa oksigen di lautan tersebut hanya boleh datang daripada radiolisis pemecahan air oleh sinaran kosmik atau dari sumber hidroterma. Namun, jika nodul polimetalik wujud di dasar lautan Europa, mereka berpotensi menghasilkan oksigen melalui elektrolisis, menyediakan sumber tenaga untuk hidupan mikrob aerobik. Dr. Geiger menambah, 'Proses yang sama mungkin berlaku di bulan lautan lain, menjadikan mereka lebih berpotensi untuk dihuni daripada yang kita sangka.'
Cabaran dan Kontroversi
Walaupun penemuan ini mengujakan, ia tidak terlepas daripada kontroversi. Beberapa penyelidik lain mempersoalkan sama ada pengukuran oksigen di dasar laut mungkin tercemar oleh gelembung udara dari ROV atau tindak balas kimia lain. Namun, pasukan SAMS dan Northwestern telah melakukan kawalan ketat, termasuk menggunakan ROV yang dinyahgas sepenuhnya dan mengulangi eksperimen di lokasi berbeza. Mereka juga mendapati bahawa oksigen hanya dikesan di kawasan yang mempunyai nodul polimetalik, manakala kawasan tanpa nodul menunjukkan paras oksigen yang menurun seperti dijangkakan. Kajian lanjut sedang dirancang untuk memahami mekanisme ini dengan lebih mendalam, termasuk potensi aplikasi dalam penjanaan tenaga dan perlombongan laut dalam.
Kesimpulan: Satu Paradigma Baru
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik bukan sekadar satu kejutan saintifik, tetapi satu anjakan paradigma dalam biologi, geokimia, dan astrobiologi. Ia menunjukkan bahawa alam semesta mempunyai lebih banyak cara untuk menghasilkan oksigen daripada yang kita fikirkan. Bagi Malaysia, yang mempunyai perairan laut dalam yang luas di Zon Ekonomi Eksklusif ZEE , penemuan ini mungkin membuka peluang penyelidikan baru dalam bidang sains kelautan dan perlombongan nodul polimetalik. Namun, ia juga menimbulkan persoalan etika tentang impak perlombongan terhadap ekosistem unik yang bergantung kepada oksigen gelap ini. Satu perkara yang pasti: dasar laut masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk dibongkar.