Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di planet Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis — proses biologi yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal
Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggemparkan dunia sains. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) menemui bukti bahawa oksigen turut dihasilkan di dasar laut yang gelap dan tanpa cahaya, pada kedalaman lebih 4,000 meter di Zona Clarion-Clipperton (CCZ) di Lautan Pasifik. Fenomena ini dinamakan sebagai 'oksigen gelap' (
dark oxygen).
Penemuan ini berlaku secara tidak sengaja ketika pasukan sedang mengkaji kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik di dasar laut. Mereka menggunakan alat benthic chamber yang diletakkan di dasar laut untuk mengukur perubahan kepekatan oksigen dari semasa ke semasa. Secara mengejutkan, bacaan menunjukkan peningkatan oksigen yang ketara di dalam ruang tertutup tersebut, bukannya penurunan seperti yang dijangkakan. Ini menandakan bahawa sesuatu di dasar laut sedang menghasilkan oksigen secara aktif.
Metodologi Kajian dan Pengukuran Oksigen
Untuk memastikan ketepatan data, pasukan penyelidik melakukan pelbagai ujian kawalan. Mereka menggunakan penderia oksigen optik yang sangat sensitif dan mengulangi pengukuran di beberapa lokasi berbeza di CCZ. Setiap kali, keputusan yang sama diperoleh: kepekatan oksigen meningkat secara konsisten. Mereka juga mengecualikan kemungkinan pencemaran atau kesan arus laut dengan melakukan eksperimen di dalam makmal menggunakan sampel sedimen dan nodul polimetalik yang dibawa ke permukaan.
Dalam eksperimen makmal, nodul polimetalik diletakkan di dalam air laut yang telah dinyahoksigen. Apabila voltan kecil dikenakan pada nodul tersebut, gelembung oksigen mula terhasil. Ini menunjukkan bahawa nodul bertindak seperti bateri semula jadi, menghasilkan arus elektrik yang cukup untuk memecahkan molekul air (H₂O) kepada hidrogen dan oksigen melalui elektrolisis. Proses ini dikenali sebagai elektrolisis air laut, dan ia berlaku secara spontan kerana perbezaan potensi elektrik antara logam-logam dalam nodul.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Nodul polimetalik adalah ketulan mineral sebesar kentang yang terbentuk selama berjuta-juta tahun di dasar laut. Ia kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan besi — logam-logam yang mempunyai sifat elektrokimia yang unik. Menurut kajian, permukaan nodul ini bertindak seperti sel galvanik, di mana perbezaan potensi antara logam-logam yang berbeza menghasilkan arus elektrik. Arus ini kemudiannya memecahkan molekul air, membebaskan oksigen.
Para penyelidik menganggarkan bahawa satu nodul bersaiz purata boleh menghasilkan sehingga 0.5 mikromol oksigen per jam. Walaupun jumlah ini kecil, apabila digandakan dengan berbilion nodul yang bertaburan di dasar laut, jumlah oksigen yang dihasilkan adalah signifikan. Dianggarkan bahawa proses ini mungkin menyumbang sehingga 10% daripada jumlah oksigen di lautan dalam, satu angka yang sebelum ini tidak pernah diambil kira dalam kitaran oksigen global.
Implikasi terhadap Astrobiologi dan Kehidupan di Bulan-bulan Ais
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam dalam bidang astrobiologi. Selama ini, para saintis mencari tanda-tanda kehidupan di luar Bumi dengan mengesan kehadiran oksigen di atmosfera planet atau bulan. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan tanpa fotosintesis, melalui proses geokimia. Ini bermakna bahawa bulan-bulan berais seperti Europa (bulan Musytari) dan Enceladus (bulan Zuhal) yang mempunyai lautan bawah permukaan yang kaya dengan mineral mungkin mampu menghasilkan oksigen secara semula jadi.
Kajian ini juga mencabar andaian bahawa kehidupan kompleks hanya boleh wujud di planet yang mempunyai atmosfera oksigen hasil fotosintesis. Jika oksigen boleh dihasilkan melalui elektrolisis di dasar laut Bumi, proses yang sama mungkin berlaku di lautan bawah permukaan bulan-bulan tersebut, menyediakan sumber oksigen yang stabil untuk organisma aerobik. Ini membuka kemungkinan baru dalam pencarian kehidupan di luar sistem suria kita.
Kontroversi dan Cabaran terhadap Teori Sedia Ada
Penemuan ini tidak terlepas daripada kontroversi. Ramai saintis masih skeptikal kerana ia bercanggah dengan pemahaman asas tentang kitaran oksigen Bumi. Dr. James Bradley, seorang ahli biogeokimia dari University of Southern California, menyatakan bahawa walaupun data kelihatan kukuh, mekanisme elektrokimia yang dicadangkan memerlukan pengesahan lanjut. Beliau menegaskan bahawa potensi elektrik yang diperlukan untuk elektrolisis air laut adalah sekitar 1.23 volt, dan masih belum jelas bagaimana nodul boleh mencapai voltan tersebut secara semula jadi.
Namun, pasukan Sweetman telah menjawab kritikan ini dengan menunjukkan bahawa perbezaan potensi antara logam-logam dalam nodul boleh mencapai sehingga 0.8 volt, dan apabila digabungkan dengan kesan pemangkin permukaan mineral, ia mungkin mencukupi untuk memulakan elektrolisis. Mereka juga merancang untuk menjalankan eksperimen lanjut di makmal dengan keadaan yang lebih terkawal untuk mengesahkan penemuan ini.
Kesan terhadap Perlombongan Laut Dalam
Penemuan oksigen gelap ini juga mempunyai implikasi praktikal yang besar, terutamanya dalam industri perlombongan laut dalam. Zona Clarion-Clipperton adalah kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik dan menjadi sasaran utama syarikat-syarikat perlombongan untuk mengekstrak logam berharga seperti kobalt dan nikel yang digunakan dalam bateri kenderaan elektrik. Namun, jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen di dasar laut, perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di lautan dalam.
Pihak berkuasa antarabangsa seperti International Seabed Authority (ISA) kini berdepan dengan dilema. Di satu pihak, permintaan terhadap logam nadir bumi semakin meningkat untuk teknologi hijau. Di pihak lain, penemuan ini menunjukkan bahawa nodul polimetalik bukan sekadar sumber mineral, tetapi juga komponen penting dalam ekosistem laut dalam. Kajian lanjut diperlukan untuk menilai kesan perlombongan terhadap pengeluaran oksigen gelap dan kesihatan keseluruhan lautan.
Kesimpulan: Satu Paradigma Baru
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah satu peringatan bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang belum terungkai. Ia bukan sahaja mengubah pemahaman kita tentang kitaran oksigen global, tetapi juga membuka pintu kepada kemungkinan baru dalam astrobiologi dan pemuliharaan laut dalam. Kajian ini menekankan betapa pentingnya untuk terus meneroka lautan dalam, yang merupakan salah satu kawasan paling kurang difahami di planet kita.
Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Sweetman dalam satu temu bual, "Penemuan ini memaksa kita untuk memikirkan semula asas-asas sains Bumi. Jika oksigen boleh dihasilkan dalam kegelapan mutlak, maka di mana lagi kita mungkin menemuinya?" Soalan ini akan mendorong penyelidikan selama bertahun-tahun akan datang, dan mungkin suatu hari nanti, jawapannya akan membawa kita lebih dekat kepada memahami asal-usul kehidupan di Bumi dan di luar sana.
Penemuan Oksigen Gelap di Dasar Lautan Pasifik: Nodul Polimetalik Menghasilkan Oksigen Tanpa Cahaya Matahari. Kajian oleh penyelidik dari Scottish Association for Marine Science (SAMS) yang diterbitkan dalam Nature Geoscience mendedahkan penemuan mengejutkan di dasar Lautan Pasifik pada kedalaman 4,000 meter. Nodul polimetalik yang kaya dengan mangan, nikel, dan kobalt didapati menghasilkan oksigen secara semula jadi melalui proses elektrokimia, tanpa memerlukan fotosintesis. Penemuan ini mencabar paradigma bahawa oksigen di Bumi hanya dihasilkan oleh tumbuhan melalui cahaya matahari, dan membuka perspektif baru dalam astrobiologi serta pemahaman tentang asal-usul kehidupan.. Penemuan Mengejutkan di Zona Clarion-Clipperton
Selama berabad-abad, para saintis meyakini bahawa oksigen di planet Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis — proses biologi yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu kajian terbaharu yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggemparkan dunia sains. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Andrew Sweetman dari Scottish Association for Marine Science SAMS menemui bukti bahawa oksigen turut dihasilkan di dasar laut yang gelap dan tanpa cahaya, pada kedalaman lebih 4,000 meter di Zona Clarion-Clipperton CCZ di Lautan Pasifik. Fenomena ini dinamakan sebagai 'oksigen gelap' dark oxygen .
Penemuan ini berlaku secara tidak sengaja ketika pasukan sedang mengkaji kadar penggunaan oksigen oleh organisma bentik di dasar laut. Mereka menggunakan alat benthic chamber yang diletakkan di dasar laut untuk mengukur perubahan kepekatan oksigen dari semasa ke semasa. Secara mengejutkan, bacaan menunjukkan peningkatan oksigen yang ketara di dalam ruang tertutup tersebut, bukannya penurunan seperti yang dijangkakan. Ini menandakan bahawa sesuatu di dasar laut sedang menghasilkan oksigen secara aktif.
Metodologi Kajian dan Pengukuran Oksigen
Untuk memastikan ketepatan data, pasukan penyelidik melakukan pelbagai ujian kawalan. Mereka menggunakan penderia oksigen optik yang sangat sensitif dan mengulangi pengukuran di beberapa lokasi berbeza di CCZ. Setiap kali, keputusan yang sama diperoleh: kepekatan oksigen meningkat secara konsisten. Mereka juga mengecualikan kemungkinan pencemaran atau kesan arus laut dengan melakukan eksperimen di dalam makmal menggunakan sampel sedimen dan nodul polimetalik yang dibawa ke permukaan.
Dalam eksperimen makmal, nodul polimetalik diletakkan di dalam air laut yang telah dinyahoksigen. Apabila voltan kecil dikenakan pada nodul tersebut, gelembung oksigen mula terhasil. Ini menunjukkan bahawa nodul bertindak seperti bateri semula jadi, menghasilkan arus elektrik yang cukup untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui elektrolisis. Proses ini dikenali sebagai elektrolisis air laut, dan ia berlaku secara spontan kerana perbezaan potensi elektrik antara logam-logam dalam nodul.
Mekanisme Elektrokimia Nodul Polimetalik
Nodul polimetalik adalah ketulan mineral sebesar kentang yang terbentuk selama berjuta-juta tahun di dasar laut. Ia kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan besi — logam-logam yang mempunyai sifat elektrokimia yang unik. Menurut kajian, permukaan nodul ini bertindak seperti sel galvanik, di mana perbezaan potensi antara logam-logam yang berbeza menghasilkan arus elektrik. Arus ini kemudiannya memecahkan molekul air, membebaskan oksigen.
Para penyelidik menganggarkan bahawa satu nodul bersaiz purata boleh menghasilkan sehingga 0.5 mikromol oksigen per jam. Walaupun jumlah ini kecil, apabila digandakan dengan berbilion nodul yang bertaburan di dasar laut, jumlah oksigen yang dihasilkan adalah signifikan. Dianggarkan bahawa proses ini mungkin menyumbang sehingga 10% daripada jumlah oksigen di lautan dalam, satu angka yang sebelum ini tidak pernah diambil kira dalam kitaran oksigen global.
Implikasi terhadap Astrobiologi dan Kehidupan di Bulan-bulan Ais
Penemuan oksigen gelap ini mempunyai implikasi yang mendalam dalam bidang astrobiologi. Selama ini, para saintis mencari tanda-tanda kehidupan di luar Bumi dengan mengesan kehadiran oksigen di atmosfera planet atau bulan. Namun, penemuan ini menunjukkan bahawa oksigen boleh dihasilkan tanpa fotosintesis, melalui proses geokimia. Ini bermakna bahawa bulan-bulan berais seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal yang mempunyai lautan bawah permukaan yang kaya dengan mineral mungkin mampu menghasilkan oksigen secara semula jadi.
Kajian ini juga mencabar andaian bahawa kehidupan kompleks hanya boleh wujud di planet yang mempunyai atmosfera oksigen hasil fotosintesis. Jika oksigen boleh dihasilkan melalui elektrolisis di dasar laut Bumi, proses yang sama mungkin berlaku di lautan bawah permukaan bulan-bulan tersebut, menyediakan sumber oksigen yang stabil untuk organisma aerobik. Ini membuka kemungkinan baru dalam pencarian kehidupan di luar sistem suria kita.
Kontroversi dan Cabaran terhadap Teori Sedia Ada
Penemuan ini tidak terlepas daripada kontroversi. Ramai saintis masih skeptikal kerana ia bercanggah dengan pemahaman asas tentang kitaran oksigen Bumi. Dr. James Bradley, seorang ahli biogeokimia dari University of Southern California, menyatakan bahawa walaupun data kelihatan kukuh, mekanisme elektrokimia yang dicadangkan memerlukan pengesahan lanjut. Beliau menegaskan bahawa potensi elektrik yang diperlukan untuk elektrolisis air laut adalah sekitar 1.23 volt, dan masih belum jelas bagaimana nodul boleh mencapai voltan tersebut secara semula jadi.
Namun, pasukan Sweetman telah menjawab kritikan ini dengan menunjukkan bahawa perbezaan potensi antara logam-logam dalam nodul boleh mencapai sehingga 0.8 volt, dan apabila digabungkan dengan kesan pemangkin permukaan mineral, ia mungkin mencukupi untuk memulakan elektrolisis. Mereka juga merancang untuk menjalankan eksperimen lanjut di makmal dengan keadaan yang lebih terkawal untuk mengesahkan penemuan ini.
Kesan terhadap Perlombongan Laut Dalam
Penemuan oksigen gelap ini juga mempunyai implikasi praktikal yang besar, terutamanya dalam industri perlombongan laut dalam. Zona Clarion-Clipperton adalah kawasan yang kaya dengan nodul polimetalik dan menjadi sasaran utama syarikat-syarikat perlombongan untuk mengekstrak logam berharga seperti kobalt dan nikel yang digunakan dalam bateri kenderaan elektrik. Namun, jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen di dasar laut, perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen di lautan dalam.
Pihak berkuasa antarabangsa seperti International Seabed Authority ISA kini berdepan dengan dilema. Di satu pihak, permintaan terhadap logam nadir bumi semakin meningkat untuk teknologi hijau. Di pihak lain, penemuan ini menunjukkan bahawa nodul polimetalik bukan sekadar sumber mineral, tetapi juga komponen penting dalam ekosistem laut dalam. Kajian lanjut diperlukan untuk menilai kesan perlombongan terhadap pengeluaran oksigen gelap dan kesihatan keseluruhan lautan.
Kesimpulan: Satu Paradigma Baru
Penemuan oksigen gelap di dasar Lautan Pasifik adalah satu peringatan bahawa Bumi masih menyimpan banyak rahsia yang belum terungkai. Ia bukan sahaja mengubah pemahaman kita tentang kitaran oksigen global, tetapi juga membuka pintu kepada kemungkinan baru dalam astrobiologi dan pemuliharaan laut dalam. Kajian ini menekankan betapa pentingnya untuk terus meneroka lautan dalam, yang merupakan salah satu kawasan paling kurang difahami di planet kita.
Seperti yang dinyatakan oleh Profesor Sweetman dalam satu temu bual, "Penemuan ini memaksa kita untuk memikirkan semula asas-asas sains Bumi. Jika oksigen boleh dihasilkan dalam kegelapan mutlak, maka di mana lagi kita mungkin menemuinya?" Soalan ini akan mendorong penyelidikan selama bertahun-tahun akan datang, dan mungkin suatu hari nanti, jawapannya akan membawa kita lebih dekat kepada memahami asal-usul kehidupan di Bumi dan di luar sana.