Oksigen Gelap di Dasar Laut: Penemuan Proses Elektrokimia Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan

Oksigen Gelap di Dasar Laut: Penemuan Proses Elektrokimia Tanpa Fotosintesis Mencabar Teori Asal Usul Kehidupan. Penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) dan rakan antarabangsa telah menemui satu proses penghasilan oksigen yang tidak pernah diketahui sebelum ini di dasar Lautan Pasifik. Nodul polimetalik yang kaya dengan mangan, kobalt, dan nikel bertindak sebagai 'bateri semula jadi' yang menghasilkan oksigen melalui elektrolisis air laut, tanpa memerlukan cahaya matahari. Penemuan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience ini mencabar andaian bahawa oksigen hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis, sekaligus membuka perspektif baru tentang asal usul kehidupan di Bumi dan potensi kehidupan di planet lain.. Pengenalan: Oksigen Tanpa Cahaya Matahari Selama lebih satu abad, sains moden menganggap bahawa oksigen molekul O₂ di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis oleh tumbuhan, alga, dan sianobakteria. Namun, satu penemuan mengejutkan yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah mengubah paradigma ini. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS mendapati bahawa nodul polimetalik di dasar Lautan Pasifik Utara, pada kedalaman lebih 4,000 meter, secara aktif menghasilkan oksigen dalam kegelapan total. Proses ini, yang digelar 'oksigen gelap' dark oxygen , berlaku melalui elektrolisis air laut yang dimediasi oleh logam-logam dalam nodul tersebut. Metodologi Kajian di Zona Clarion-Clipperton Kajian ini dijalankan di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan dasar laut yang luas di Lautan Pasifik Utara yang kaya dengan nodul polimetalik. Pasukan penyelidik menggunakan kenderaan kawalan jauh ROV untuk mengambil sampel sedimen dan nodul pada kedalaman antara 4,000 hingga 4,500 meter. Mereka mengukur kepekatan oksigen terlarut menggunakan sensor optod dan mikroelektrod. Pada mulanya, mereka menyangka sensor tersebut rosak kerana bacaan menunjukkan peningkatan oksigen dalam kegelapan total. Selepas pelbagai ujian kawalan, mereka mengesahkan bahawa nodul polimetalik sememangnya menghasilkan oksigen. Mekanisme Elektrokimia: Nodul Sebagai Bateri Semula Jadi Analisis lanjut menunjukkan bahawa nodul polimetalik, yang terbentuk selama berjuta-juta tahun melalui pemendapan mineral dari air laut, mempunyai komposisi unik yang membolehkan mereka bertindak sebagai sel elektrokimia. Nodul ini kaya dengan mangan, kobalt, nikel, dan besi, yang membentuk lapisan seperti bateri. Apabila dua nodul bersentuhan atau apabila nodul bersentuhan dengan sedimen, perbezaan potensi elektrik antara logam-logam ini menyebabkan elektrolisis air laut, memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen. Proses ini menghasilkan voltan setinggi 0.95 volt, cukup untuk memisahkan air. Penemuan ini mengejutkan kerana sebelum ini, elektrolisis semula jadi hanya dianggap berlaku pada skala yang sangat kecil, bukan pada skala geologi yang besar. Implikasi Terhadap Asal Usul Kehidupan Penemuan oksigen gelap mempunyai implikasi yang mendalam terhadap teori asal usul kehidupan di Bumi. Selama ini, saintis percaya bahawa kehidupan awal bergantung kepada oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis, yang hanya muncul kira-kira 2.5 bilion tahun lalu. Namun, nodul polimetalik telah wujud sejak lebih 3 bilion tahun lalu. Ini bermakna oksigen mungkin telah tersedia di persekitaran laut dalam jauh lebih awal daripada yang difikirkan. Kehadiran oksigen di dasar laut purba boleh menyediakan sumber tenaga untuk mikrob aerobik awal, mencabar naratif bahawa kehidupan awal semuanya anaerobik. Kajian ini membuka kemungkinan bahawa 'tampalan oksigen' tempatan di dasar laut mungkin telah memacu evolusi awal metabolisme oksigen. Kesan Terhadap Ekologi Laut Dalam dan Perlombongan Penemuan ini juga mempunyai implikasi ekologi yang signifikan. Zona Clarion-Clipperton adalah sasaran utama perlombongan laut dalam untuk nodul polimetalik yang mengandungi logam berharga seperti kobalt dan nikel, yang diperlukan untuk bateri kenderaan elektrik. Jika nodul ini adalah sumber oksigen untuk ekosistem laut dalam, perlombongan boleh mengganggu bekalan oksigen dan memusnahkan habitat unik yang bergantung kepadanya. Pasukan penyelidik menekankan bahawa keputusan untuk melombong nodul ini perlu diambil dengan berhati-hati, memandangkan peranan ekologi yang baru ditemui ini. Kajian lanjut diperlukan untuk memahami sejauh mana proses ini berlaku di kawasan lain dan bagaimana ia mempengaruhi komuniti bentik. Potensi untuk Astrobiologi Salah satu aspek paling menarik dari penemuan ini adalah potensinya untuk astrobiologi. Jika oksigen boleh dihasilkan tanpa fotosintesis melalui elektrolisis semula jadi, maka planet atau bulan dengan lautan air dan dasar yang kaya dengan logam mungkin juga mempunyai sumber oksigen. Contohnya, Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal diketahui mempunyai lautan air masin di bawah permukaan ais. Jika dasar lautan mereka mengandungi nodul polimetalik atau formasi geologi yang serupa, mereka mungkin menghasilkan oksigen yang boleh menyokong kehidupan mikrob. Ini menjadikan misi pencarian kehidupan di luar Bumi lebih menjanjikan, kerana oksigen tidak lagi menjadi penanda eksklusif fotosintesis. Cabaran dan Penyelidikan Masa Depan Walaupun penemuan ini sangat meyakinkan, masih banyak soalan yang perlu dijawab. Sebagai contoh, sejauh manakah proses elektrolisis ini cekap dalam jangka masa panjang? Adakah ia bergantung kepada jenis logam tertentu? Bagaimanakah ia mempengaruhi kimia sedimen dan kitaran nutrien? Pasukan penyelidik merancang untuk menjalankan eksperimen makmal dengan nodul tiruan untuk memahami mekanisme dengan lebih terperinci. Mereka juga akan mengkaji kawasan lain di lautan dunia untuk melihat sama ada fenomena ini berlaku di tempat lain. Selain itu, kajian tentang mikrob yang mungkin menggunakan oksigen gelap ini akan membantu memahami peranan ekologinya. Kesimpulan: Satu Paradigma Baru Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah satu peringatan bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang menunggu untuk ditemui. Ia bukan sahaja mencabar dogma sains tentang asal usul oksigen, tetapi juga membuka pintu kepada kemungkinan baru dalam biologi evolusi, ekologi laut dalam, dan astrobiologi. Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Sweetman, 'Kita perlu mempersoalkan semula apa yang kita fikir kita tahu tentang bagaimana kehidupan berfungsi di planet ini.' Penemuan ini mengingatkan kita bahawa alam semula jadi seringkali lebih kreatif dan kompleks daripada imaginasi kita.