Kredit gambar: NASA
Ketika dua penjelajah menjelajahi Mars untuk melihat tanda-tanda air dan prekursor kehidupan, ahli geokimia telah menemukan bukti bahwa lautan purba Bumi jauh berbeda dari lautan saat ini. Penelitian, yang diterbitkan dalam jurnal Science edisi minggu ini, mengutip data baru yang menunjukkan bahwa lautan yang memberi kehidupan di Bumi mengandung lebih sedikit oksigen daripada saat ini dan bisa saja hampir tanpa oksigen selama satu miliar tahun lebih lama dari yang diperkirakan sebelumnya. Temuan ini dapat membantu menjelaskan mengapa kehidupan yang rumit hampir tidak berevolusi selama miliaran tahun setelah itu muncul.
Para ilmuwan, yang didanai oleh National Science Foundation (NSF) dan berafiliasi dengan University of Rochester, telah memelopori metode baru yang mengungkapkan bagaimana oksigen laut dapat berubah secara global. Kebanyakan ahli geologi sepakat bahwa hampir tidak ada oksigen yang terlarut di lautan hingga sekitar 2 miliar tahun yang lalu, dan bahwa mereka kaya akan oksigen selama sebagian besar setengah miliar tahun terakhir. Tapi selalu ada misteri tentang periode di antaranya.
Ahli geokimia mengembangkan cara untuk mendeteksi tanda-tanda oksigen purba di area tertentu, tetapi tidak di lautan bumi secara keseluruhan. Metode tim, bagaimanapun, dapat diekstrapolasi untuk memahami sifat semua lautan di seluruh dunia.
"Ini adalah bukti langsung terbaik bahwa lautan global memiliki lebih sedikit oksigen selama waktu itu," kata Gail Arnold, seorang mahasiswa doktoral ilmu bumi dan lingkungan di University of Rochester dan penulis utama makalah penelitian.
Tambah Enriqueta Barrera, direktur program di divisi ilmu bumi di NSF, “Studi ini didasarkan pada pendekatan baru, penerapan isotop molibdenum, yang memungkinkan para ilmuwan untuk memastikan gangguan global di lingkungan laut. Isotop-isotop ini membuka pintu baru untuk menjelajahi kondisi lautan anoksik di berbagai catatan geologis. ”
Arnold memeriksa bebatuan dari Australia utara yang berada di dasar lautan lebih dari satu miliar tahun yang lalu, menggunakan metode baru yang dikembangkannya olehnya dan rekan penulisnya, Jane Barling dan Ariel Anbar. Peneliti sebelumnya telah mengebor beberapa meter ke dalam batu dan menguji komposisi kimianya, membenarkannya telah menyimpan informasi asli tentang lautan dengan aman. Anggota tim membawa batu-batu itu kembali ke laboratorium mereka di mana mereka menggunakan teknologi yang baru dikembangkan - memanggil Multiple Collector secara induktif ditambah dengan Spektrometer Massa Plasma - untuk memeriksa isotop molibdenum di dalam batuan.
Unsur molibdenum memasuki lautan melalui aliran sungai, larut dalam air laut, dan dapat tetap larut selama ratusan ribu tahun. Dengan bertahan dalam larutan begitu lama, molibdenum bercampur dengan baik di seluruh lautan, menjadikannya indikator global yang sangat baik. Ini kemudian dipindahkan dari lautan menjadi dua jenis sedimen di dasar laut: yang berada di bawah air, kaya oksigen dan yang miskin oksigen.
Bekerja dengan rekan penulis Timothy Lyons dari University of Missouri, tim Rochester memeriksa sampel dari dasar laut modern, termasuk lokasi langka yang miskin oksigen saat ini. Mereka belajar bahwa perilaku kimiawi isotop molibdenum dalam sedimen berbeda tergantung pada jumlah oksigen di perairan atasnya. Akibatnya, kimia isotop molibdenum di lautan global bergantung pada seberapa banyak air laut yang miskin oksigen. Mereka juga menemukan bahwa molibdenum di bebatuan tertentu mencatat informasi ini tentang lautan purba. Dibandingkan dengan sampel modern, pengukuran kimia molibdenum di bebatuan dari Australia mengarah ke lautan dengan oksigen yang jauh lebih sedikit.
Berapa sedikit lagi oksigen adalah pertanyaannya. Dunia yang penuh dengan lautan anoksik dapat memiliki konsekuensi serius bagi evolusi. Eukariota, jenis sel yang membentuk semua organisme kecuali bakteri, muncul dalam catatan geologis sejak 2,7 miliar tahun lalu. Tetapi eukariota dengan banyak sel - nenek moyang tumbuhan dan hewan - tidak muncul sampai setengah miliar tahun yang lalu, sekitar waktu lautan menjadi kaya akan oksigen. Dengan ahli paleontologi Andrew Knoll dari Universitas Harvard, Anbar sebelumnya mengajukan hipotesis bahwa periode samudra anoksik yang diperpanjang mungkin menjadi kunci mengapa eukariota yang lebih kompleks nyaris tidak mencari nafkah sementara sepupu bakteri mereka yang subur berkembang. Penelitian Arnold adalah langkah penting dalam menguji hipotesis ini.
"Luar biasa bahwa kita hanya tahu sedikit tentang sejarah lautan planet kita sendiri," kata Anbar. "Apakah ada atau tidak oksigen di lautan adalah pertanyaan kimia langsung yang menurut Anda akan mudah dijawab. Ini menunjukkan betapa sulitnya untuk menggoda informasi dari rekaman rock dan berapa banyak lagi yang bisa kita pelajari tentang asal usul kita. ”
Mencari tahu seberapa sedikit oksigen di lautan di masa lalu kuno adalah langkah berikutnya. Para ilmuwan berencana untuk terus mempelajari kimia molibdenum untuk menjawab pertanyaan itu, dengan dukungan berkelanjutan dari NSF dan NASA, lembaga yang mendukung pekerjaan awal. Informasi ini tidak hanya akan menjelaskan evolusi kita sendiri, tetapi dapat membantu kita memahami kondisi yang harus kita cari ketika kita mencari kehidupan di luar Bumi.
Sumber Asli: Rilis Berita NSF
