Miliaran tahun yang lalu, lingkungan Bumi sangat berbeda dari yang kita kenal sekarang. Pada dasarnya, atmosfer purba planet kita beracun bagi kehidupan seperti yang kita kenal, yang terdiri dari karbon dioksida, nitrogen, dan gas lainnya. Namun, oleh Era Paleoproterozoikum (2,5-1,6 miliar tahun yang lalu), perubahan dramatis terjadi ketika oksigen mulai diperkenalkan ke atmosfer - yang dikenal sebagai Great Oxidation Event (GOE).
Sampai saat ini, para ilmuwan tidak yakin apakah peristiwa ini - yang merupakan hasil dari bakteri fotosintetik yang mengubah atmosfer - terjadi dengan cepat atau tidak. Namun, menurut penelitian terbaru oleh tim ilmuwan internasional, peristiwa ini jauh lebih cepat daripada yang diperkirakan sebelumnya. Berdasarkan bukti geologis yang baru ditemukan, tim menyimpulkan bahwa pengenalan oksigen ke atmosfer kita "lebih seperti selang kebakaran" daripada tetesan.
Penelitian yang berjudul "Evaporites berusia dua miliar tahun menangkap oksidasi hebat Bumi", baru-baru ini muncul dalam jurnal Ilmu. Dipimpin oleh Clara Blättler, seorang peneliti pascadoktoral di Departemen Geosains di Princeton, tim ini juga menyertakan anggota dari Institut Ilmu Pengetahuan Ruang Marmer Biru, Pusat Sains Karelia, Survei Geologi Inggris, Survei Geologi Norwegia, dan beberapa universitas .
Singkatnya, Peristiwa Oksigenasi Besar dimulai sekitar 2,45 miliar tahun yang lalu pada awal zaman Proterozoikum. Proses ini diyakini sebagai hasil dari cyanobacteria yang secara perlahan memetabolisme karbon dioksida (CO2) dan menghasilkan gas oksigen, yang saat ini membentuk sekitar 20% dari atmosfer kita. Namun, hingga saat ini, para ilmuwan tidak dapat menempatkan banyak di jalan kendala pada periode ini.
Untungnya, tim ahli geologi dari Survei Geologi Norwegia - bekerja sama dengan Pusat Penelitian Karelian di Petrozavodsk, Rusia - baru-baru ini menemukan sampel garam kristalisasi yang diawetkan di Rusia yang berasal dari periode ini. Mereka diekstraksi dari lubang sedalam 1,9 km (1,2 mil) di Karelia di barat laut Rusia, dari lokasi pengeboran Lubang Parametric Onega (OPH) di pantai barat Danau Onega.
Kristal garam ini, yang kira-kira 2 miliar tahun yang lalu, adalah hasil penguapan air laut purba. Dengan menggunakan sampel-sampel ini, Blättler dan timnya dapat mempelajari hal-hal tentang komposisi lautan dan atmosfer yang ada di Bumi sekitar waktu GOE. Sebagai permulaan, tim menentukan bahwa mereka mengandung sejumlah besar sulfat, yang merupakan hasil dari air laut yang bereaksi dengan oksigen.
Sebagaimana Aivo Lepland - seorang peneliti di Survei Geologi Norwegia, seorang spesialis geologi di Universitas Teknologi Tallinn, dan penulis senior studi ini - menjelaskan dalam siaran pers Princeton baru-baru ini:
“Ini adalah bukti terkuat yang pernah ada bahwa air laut purba yang darinya mineral-mineral tersebut diendapkan memiliki konsentrasi sulfat yang tinggi mencapai setidaknya 30 persen dari sulfat samudera masa kini seperti yang ditunjukkan oleh perkiraan kami. Ini jauh lebih tinggi daripada yang diperkirakan sebelumnya dan akan membutuhkan pemikiran ulang yang besar tentang besarnya oksigenasi dari sistem atmosfer-lautan Bumi yang berusia 2 miliar tahun. ”
Sebelum ini, para ilmuwan tidak yakin berapa lama waktu yang dibutuhkan atmosfer kita untuk mencapai keseimbangan nitrogen dan oksigen saat ini, yang sangat penting bagi kehidupan seperti yang kita ketahui. Pada dasarnya, pendapat dibagi antara itu menjadi sesuatu yang terjadi dengan cepat, atau terjadi selama jutaan tahun. Banyak dari ini berasal dari fakta bahwa garam batu tertua yang ditemukan berasal dari satu miliar tahun yang lalu.
"Sulit untuk menguji ide-ide ini karena kami tidak memiliki bukti dari era itu untuk memberi tahu kami tentang komposisi atmosfer," kata Blättler. Namun, dengan menemukan garam batu yang berumur sekitar 2 miliar tahun, para ilmuwan kini memiliki bukti yang mereka butuhkan untuk menempatkan batasan pada GOE. Temuan itu juga sangat beruntung, mengingat bahwa sampel garam batu semacam itu agak rapuh.
Sampel yang digunakan untuk penelitian ini mengandung halit (yang secara kimiawi identik dengan garam meja atau natrium klorida) serta garam kalsium, magnesium, dan kalium lainnya - yang mudah larut seiring waktu. Namun, sampel yang diperoleh dalam kasus ini terawetkan dengan sangat baik jauh di dalam Bumi. Dengan demikian, mereka dapat memberi para ilmuwan petunjuk yang tak ternilai tentang apa yang terjadi di sekitar waktu GOE.
Ke depan, penelitian terbaru ini cenderung mengarah pada model-model baru yang menjelaskan apa yang terjadi setelah GOE untuk menyebabkan gas oksigen menumpuk di atmosfer kita. Seperti John Higgins, asisten profesor geosains di Princeton yang memberikan interpretasi analisis geokimia, menjelaskan:
“Ini adalah endapan geologi yang sangat istimewa. Ada banyak perdebatan mengenai apakah Peristiwa Oksidasi Besar, yang terkait dengan peningkatan dan penurunan berbagai sinyal kimia, mewakili perubahan besar dalam produksi oksigen, atau hanya ambang batas yang dilintasi. Intinya adalah bahwa makalah ini memberikan bukti bahwa oksigenasi Bumi dalam periode waktu ini melibatkan banyak produksi oksigen ... Mungkin ada perubahan penting dalam siklus umpan balik di darat atau di lautan, atau peningkatan besar dalam produksi oksigen oleh mikroba, tapi bagaimanapun itu jauh lebih dramatis daripada yang kita miliki sebelumnya. ”
Model-model ini juga cenderung membantu dalam berburu kehidupan di luar Tata Surya kita. Dengan memahami apa yang terjadi di planet kita sendiri miliaran tahun yang lalu untuk membuatnya cocok untuk kehidupan, kita akan dapat melihat kondisi dan proses yang sama di planet lain.
