Beberapa tahun terakhir telah terjadi ledakan penemuan planet ekstrasurya. Beberapa dari dunia-dunia itu berada dalam apa yang kita anggap sebagai "zona layak huni," setidaknya dalam pengamatan awal. Tetapi berapa banyak dari mereka yang memiliki atmosfer yang kaya kehidupan dan kaya oksigen dalam nada yang sama dengan Bumi?
Sebuah studi baru menunjukkan bahwa atmosfir yang bernapas mungkin tidak jarang seperti yang kita pikirkan di planet setua Bumi.
Bumi butuh waktu lama untuk mengembangkan atmosfer beroksigen yang kita nikmati sekarang. Sampai sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu, planet kita memiliki oksigen jauh lebih sedikit di atmosfer dan lautan. Itu semua berubah ketika peristiwa oksigenasi besar terjadi; yang pertama dari tiga yang membentuk Bumi.
Model tiga langkah oksigenasi Bumi cukup dipahami dan diterima secara luas, meskipun bukan tanpa kontroversi. Model ini menguraikan tiga perubahan besar dalam sejarah Bumi, dengan masing-masing secara substansial mengubah atmosfer Bumi dengan menambahkan lebih banyak oksigen.
Tiga acara tersebut adalah:
- Peristiwa Oksidasi Hebat terjadi sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu selama Era Paleoproterozoikum. Dalam peristiwa ini, oksigen yang diproduksi secara biologis terakumulasi di lautan dan atmosfer, kemungkinan mengarah pada kepunahan massal awal.
- Peristiwa Oksigenasi Neoproterozoikum menyaksikan peningkatan dramatis kadar oksigen, dan mendahului Ledakan Kambrium sekitar 540 juta tahun yang lalu.
- Peristiwa Oksigenasi Paleozoikum terjadi sekitar 400 juta tahun yang lalu dan melihat oksigen mencapai tingkat saat ini sekitar 21%.
Sejarah oksigenasi Bumi rumit. Itu bukan perkembangan linier. Pada awalnya, oksigen diproduksi sebagai produk sampingan limbah oleh bentuk kehidupan, dan sebagian besar diserap oleh kerak bumi. Oksigen sangat reaktif dan membentuk segala macam senyawa dengan unsur lain dan menjadi terkunci di kerak. Secara khusus, itu bereaksi dengan besi untuk menghasilkan oksida besi dalam catatan geologis, salah satu indikator terbaik kami ketika oksigen memasuki atmosfer.
Namun, ada banyak perdebatan seputar model ini. Menurut salah satu pemahaman model, bakteri fotosintetik di laut menghasilkan banyak oksigen awal. Kemudian, planet-planet berbasis daratan datang bersama ratusan juta tahun kemudian, meningkatkan tingkat oksigen lagi. Ada juga bukti bahwa lempeng tektonik dan letusan gunung berapi besar berperan.
Sebuah artikel oleh penulis studi baru ini mengatakan model ini menyiratkan bahwa tingkat keberuntungan tertentu diperlukan untuk menciptakan dunia yang kaya oksigen. "Jika satu letusan gunung berapi tidak terjadi, atau suatu jenis organisme tertentu tidak berevolusi, maka oksigen mungkin terhenti di tingkat rendah," katanya.
Tapi mungkin bukan itu masalahnya.
Studi baru mereka berjudul "Oksigenasi Bumi Bertahap adalah sifat bawaan dari siklus biogeokimia global" dan kata "inheren" adalah kunci di sini. Para penulis mengatakan bahwa begitu kita memiliki mikroba dan tektonik lempeng yang tepat, yang keduanya terbentuk 3 miliar tahun yang lalu, hanya masalah waktu sebelum kita mencapai tingkat oksigen yang kita miliki sekarang. Terlepas dari gunung berapi dan tanaman darat.
“Penelitian ini benar-benar menguji pemahaman kita tentang bagaimana Bumi menjadi kaya akan oksigen, dan dengan demikian mampu mendukung kehidupan yang cerdas.“
Lewis Alcott, Penulis Utama, Lembaga Ilmu Permukaan Bumi, Universitas Leeds.
Alih-alih kekuatan eksternal, itu adalah "serangkaian umpan balik internal yang melibatkan siklus fosfor, karbon, dan oksigen global" yang mengarah pada oksigenasi Bumi, seperti yang dikatakan dalam penelitian tersebut. Faktanya, siklus-siklus itu akan “menghasilkan pola tiga langkah yang sama dengan yang diamati dalam catatan geologis.”
Semuanya bermuara pada ini, dari kertas: "Kami menyimpulkan bahwa peristiwa oksigenasi bumi sepenuhnya konsisten dengan oksigenasi bertahap dari permukaan planet setelah evolusi fotosintesis oksigen."
Tetapi bagaimana mereka sampai pada kesimpulan itu?
Para peneliti berasal dari Universitas Leeds di Inggris. Penulis utama adalah Lewis J. Alcott, seorang mahasiswa PhD yang berbasis di Earth Surface Science Institute. Alcott dan para peneliti lainnya bekerja dengan model biogeokimia laut yang mapan dan memodifikasinya. Mereka menjalankan model itu di seluruh sejarah Bumi, dan menemukan bahwa itu menghasilkan tiga peristiwa oksigenasi utama dengan sendirinya.
Dalam siaran pers Alcott mengatakan, "Penelitian ini benar-benar menguji pemahaman kita tentang bagaimana Bumi menjadi kaya oksigen, dan dengan demikian dapat mendukung kehidupan cerdas."
Pemikiran dominan di balik sejarah oksigenasi Bumi bergantung pada beberapa kategori besar peristiwa untuk menjelaskannya. Salah satunya adalah perkembangan evolusi besar dalam bentuk kehidupan yang menghasilkan oksigen. Pada dasarnya "revolusi biologis," di mana bentuk kehidupan menjadi semakin kompleks, dan merekayasa lingkungan yang kaya oksigen. Kategori kedua adalah revolusi tektonik: peningkatan dramatis dan khusus dalam aktivitas tektonik, termasuk aktivitas vulkanik yang signifikan, yang mengubah kerak dan menyebabkan tingkat oksigen yang lebih besar.
Ada banyak perdebatan tentang sifat tepat dari kedua kategori luas tersebut, tetapi studi baru ini memberi para ilmuwan sesuatu yang lebih untuk dipikirkan. Alih-alih mengandalkan peristiwa "langkah-bijaksana" yang dapat ditunjukkan dalam catatan geologis untuk menjelaskan oksigenasi, studi baru menunjuk ke siklus umpan balik antara fosfor, karbon, dan oksigen.
Studi ini juga menunjukkan bahwa oksigenasi tidak bisa dihindari.
Rekan penulis studi, Profesor Simon Poulton, juga dari Sekolah Bumi dan Lingkungan di Leeds, mengatakan: "Model kami menunjukkan bahwa oksigenasi Bumi ke tingkat yang dapat menopang kehidupan yang kompleks tidak bisa dihindari, begitu mikroba yang menghasilkan oksigen telah berevolusi. ”
Inti dari model baru ini adalah siklus fosfor laut. Model mereka menghasilkan pola oksigenasi tiga langkah yang sama yang dialami Bumi “ketika didorong semata-mata oleh pergeseran bertahap dari pengurangan ke kondisi permukaan yang teroksidasi seiring waktu. Transisi didorong oleh cara siklus fosfor laut merespons perubahan kadar oksigen, dan bagaimana hal ini berdampak pada fotosintesis, yang membutuhkan fosfor. ”
“Pekerjaan kami menunjukkan bahwa hubungan antara siklus fosfor, karbon, dan oksigen global sangat penting untuk memahami sejarah oksigenasi Bumi. Ini dapat membantu kita untuk lebih memahami bagaimana sebuah planet selain planet kita dapat dihuni, ”kata penulis senior Dr. Benjamin Mills.
Jadi, masih ada harapan untuk beberapa planet ekstrasurya itu.
Penelitian ini tidak akan menjadi kata terakhir dalam masalah ini. Tetapi ini adalah hasil yang menggugah rasa ingin tahu, dan jika itu bertahan untuk penelitian ilmiah lebih lanjut, itu mungkin berdampak pada bagaimana kita mengkarakterisasi planet ekstrasurya yang telah kita temukan, dan ribuan lainnya kita akan temukan dengan TESS dan teleskop pencari planet lainnya di masa depan.
Lebih:
- Siaran Pers: Hembuskan kehidupan baru ke dalam debat oksigen Bumi
- Makalah Penelitian: Oksigenasi Bumi bertahap adalah sifat bawaan dari siklus biogeokimia global
- Artikel: Atmosfer yang bernapas mungkin lebih umum di alam semesta daripada yang kita duga sebelumnya
- Research Paper (2014): Munculnya oksigen di awal lautan dan atmosfer Bumi
