Penemuan Terbaharu: Oksigen Gelap (Dark Oxygen) Dihasilkan di Dasar Laut Tanpa Cahaya Matahari – Kajian Mendedahkan Sumber Oksigen Baharu daripada Nodul Polimetal yang Mencabar Teori Kehidupan

Penemuan Terbaharu: Oksigen Gelap (Dark Oxygen) Dihasilkan di Dasar Laut Tanpa Cahaya Matahari – Kajian Mendedahkan Sumber Oksigen Baharu daripada Nodul Polimetal yang Mencabar Teori Kehidupan. Kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Nature Geoscience mendedahkan penemuan mengejutkan: oksigen dihasilkan di dasar laut Pasifik pada kedalaman 4,000 meter tanpa kehadiran cahaya matahari. Proses ini, digelar "oksigen gelap", berlaku apabila nodul polimetal yang kaya dengan mangan dan logam lain bertindak sebagai bateri semula jadi, menghasilkan elektrik yang memecahkan molekul air kepada hidrogen dan oksigen. Penemuan ini mencabar andaian bahawa oksigen hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis dan membuka kemungkinan baru tentang asal-usul kehidupan di Bumi dan potensi kehidupan di lautan bulan-bulan berais seperti Europa.. Pengenalan: Oksigen Tanpa Fotosintesis Selama lebih satu abad, sains moden mengajarkan bahawa oksigen di Bumi hanya boleh dihasilkan melalui fotosintesis – proses biologi yang memerlukan cahaya matahari. Namun, satu kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Geoscience pada Julai 2024 telah menggegarkan asas pemikiran ini. Pasukan penyelidik dari Universiti Boston dan Institut Oseanografi Woods Hole menemui bukti bahawa oksigen molekul O₂ dihasilkan secara aktif di dasar Lautan Pasifik, pada kedalaman 4,000 meter, di kawasan yang langsung tidak menerima cahaya matahari. Fenomena ini dinamakan "oksigen gelap" dark oxygen dan ia berpotensi menulis semula buku teks biologi dan geokimia. Metodologi Kajian: Eksperimen di Zona Clarion-Clipperton Kajian ini dijalankan di Zona Clarion-Clipperton CCZ , sebuah kawasan di dasar Lautan Pasifik yang terkenal dengan kepekatan tinggi nodul polimetal – batu-batu kecil sebesar kentang yang kaya dengan mangan, nikel, kobalt, dan tembaga. Pasukan penyelidik menggunakan kenderaan kawalan jauh ROV untuk mengambil sampel sedimen dan nodul, serta mengukur kepekatan oksigen terlarut menggunakan sensor optik ketepatan tinggi. Mereka juga melakukan eksperimen inkubasi di dalam ruang tertutup di dasar laut untuk memerhatikan perubahan kepekatan oksigen dari semasa ke semasa. Keputusan menunjukkan peningkatan oksigen yang ketara dalam sampel yang mengandungi nodul polimetal, manakala sampel kawalan tanpa nodul menunjukkan penurunan oksigen akibat respirasi mikrob. Mekanisme Biokimia: Nodul Polimetal sebagai Bateri Semula Jadi Penemuan paling mengejutkan adalah mekanisme di sebalik penghasilan oksigen ini. Analisis voltammetri mendedahkan bahawa permukaan nodul polimetal menghasilkan voltan elektrik yang cukup tinggi – sekitar 0.5 hingga 1.0 volt – untuk memecahkan molekul air H₂O kepada hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Nodul ini bertindak seperti bateri semula jadi, di mana perbezaan potensi elektrokimia antara mineral-mineral di dalamnya menghasilkan arus elektrik. Proses ini dikenali sebagai "elektrolisis geokimia" dan ia berlaku secara berterusan di dasar laut yang gelap dan sejuk. Penyelidik menganggarkan bahawa nodul di CCZ sahaja boleh menghasilkan sehingga 10 juta tan oksigen setahun – jumlah yang signifikan untuk ekosistem laut dalam. Implikasi Terhadap Asal-Usul Kehidupan Penemuan oksigen gelap ini 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 2.4 bilion tahun lalu. Namun, jika oksigen boleh dihasilkan secara abiotik di dasar laut, ini bermakna oksigen mungkin telah wujud di Bumi jauh lebih awal, membuka peluang untuk kehidupan aerobik muncul lebih awal daripada yang difikirkan. Kajian ini juga mencadangkan bahawa lautan di bulan-bulan berais seperti Europa bulan Musytari dan Enceladus bulan Zuhal – yang mempunyai lautan bawah permukaan yang gelap – mungkin juga menghasilkan oksigen melalui mekanisme yang sama, meningkatkan potensi kewujudan kehidupan di sana. Cabaran Terhadap Teori Sedia Ada Penemuan ini mencabar beberapa teori sedia ada dalam oseanografi dan geokimia. Pertama, ia mempersoalkan andaian bahawa oksigen di laut dalam hanya berasal dari peredaran air permukaan yang kaya oksigen. Kedua, ia memberikan penjelasan baru untuk kehadiran oksigen di kawasan yang sebelum ini dianggap sebagai "zon mati" oksigen. Ketiga, ia menimbulkan persoalan tentang peranan nodul polimetal dalam ekosistem laut dalam – adakah nodul ini bukan sekadar sumber mineral, tetapi juga enjin oksigen yang menyokong kehidupan? Penyelidik kini merancang untuk mengkaji sama ada proses ini berlaku di kawasan lain di dunia, seperti di Lautan Atlantik dan Hindi. Kesan Terhadap Perlombongan Laut Dalam Penemuan ini juga mempunyai implikasi praktikal yang besar terhadap industri perlombongan laut dalam. Nodul polimetal di CCZ telah menjadi sasaran utama syarikat perlombongan kerana kandungan logam berharganya. Namun, jika nodul ini memainkan peranan penting dalam menghasilkan oksigen untuk ekosistem laut dalam, perlombongan secara besar-besaran boleh mengganggu keseimbangan oksigen dan mengancam kehidupan marin yang bergantung kepadanya. Kajian ini menekankan keperluan untuk penilaian impak alam sekitar yang lebih teliti sebelum sebarang aktiviti perlombongan dimulakan. Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu melalui Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa ISA kini sedang merangka peraturan perlombongan, dan penemuan ini pasti akan mempengaruhi perbincangan tersebut. Kesimpulan: Satu Paradigma Baru Penemuan oksigen gelap 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. Jika oksigen boleh dihasilkan tanpa cahaya di planet lain, maka kehidupan aerobik mungkin lebih lazim di alam semesta daripada yang kita sangka. Kajian ini, yang diterbitkan dalam Nature Geoscience DOI: 10.1038/s41561-024-01480-0 , adalah hasil kerjasama antarabangsa yang melibatkan penyelidik dari Amerika Syarikat, Jerman, dan China. Pasukan kini sedang merancang misi lanjutan untuk mengkaji proses ini dengan lebih mendalam, termasuk potensi aplikasinya dalam teknologi penjanaan oksigen untuk misi angkasa lepas.