Penemuan Mengejutkan “Oksigen Gelap” di Dasar Laut Dalam 13.000 Kaki di Bawah Permukaan

Nodul polimetalik, yang dikumpulkan dari dasar laut, berada di air laut tiruan di laboratorium kimiawan Franz Geiger di Universitas Northwestern. Para peneliti telah menemukan bahwa mineral metalik di dasar laut menghasilkan oksigen tanpa sinar matahari, sebuah temuan yang menantang kepercayaan sebelumnya bahwa hanya organisme fotosintetik yang menghasilkan oksigen. Kredit: Franz Geiger/Universitas Northwestern

Para ilmuwan menemukan mineral metalik memecah air untuk menghasilkan 'oksigen gelap'.

Sebuah studi internasional mengungkap bahwa mineral laut dalam menghasilkan oksigen dalam kegelapan whole, yang menunjukkan adanya sumber oksigen alternatif yang dapat mendahului kehidupan fotosintesis. Penemuan ini memiliki implikasi besar bagi penambangan laut dalam, yang menyoroti perlunya praktik berkelanjutan untuk melindungi sumber oksigen yang baru ditemukan ini.

Menemukan Produksi Oksigen di Dalam Laut

Sebuah tim peneliti internasional, termasuk Universitas Northwestern ahli kimia, telah menemukan bahwa mineral logam di dasar laut dalam menghasilkan oksigen — 13.000 kaki di bawah permukaan.

Penemuan mengejutkan ini menantang asumsi lama bahwa hanya organisme fotosintetik, seperti tumbuhan dan alga, yang menghasilkan oksigen Bumi. Namun, temuan baru ini menunjukkan mungkin ada cara lain. Tampaknya oksigen juga dapat diproduksi di dasar laut — tempat tidak ada cahaya yang dapat menembus — untuk mendukung kehidupan laut yang menghirup oksigen (aerobik) yang hidup dalam kegelapan whole.

Penelitian ini akan dipublikasikan pada hari Senin (22 Juli) di jurnal Geosains Alam.

Mengungkap Sumbernya: Nodul Polimetalik

Andrew Sweetman, dari Asosiasi Ilmu Kelautan Skotlandia (SAMS), menemukan “oksigen gelap” saat melakukan kerja lapangan berbasis kapal di Samudra Pasifik. Franz Geiger dari Northwestern memimpin eksperimen elektrokimia, yang berpotensi menjelaskan penemuan tersebut.

“Agar kehidupan aerobik dapat dimulai di planet ini, harus ada oksigen, dan pemahaman kami adalah bahwa pasokan oksigen Bumi dimulai dengan organisme fotosintetik,” kata Sweetman, yang memimpin kelompok penelitian Ekologi Dasar Laut dan Biogeokimia di SAMS. “Namun, kini kami tahu bahwa ada oksigen yang diproduksi di laut dalam, tempat yang tidak ada cahaya. Oleh karena itu, saya pikir kita perlu meninjau kembali pertanyaan seperti: Di ​​mana kehidupan aerobik dapat dimulai?”

Nodul polimetalik — endapan mineral alami yang terbentuk di dasar laut — menjadi inti penemuan ini. Campuran berbagai mineral, nodul ini berukuran antara partikel kecil dan kentang berukuran sedang.

Implikasi bagi Penambangan Laut Dalam

“Nodul polimetalik yang menghasilkan oksigen ini mengandung logam seperti kobalt, nikel, tembaga, litium, dan mangan — yang semuanya merupakan elemen penting yang digunakan dalam baterai,” kata Geiger, yang turut menulis penelitian tersebut. “Beberapa perusahaan pertambangan skala besar kini bertujuan untuk mengekstraksi elemen berharga ini dari dasar laut pada kedalaman 10.000 hingga 20.000 kaki di bawah permukaan. Kita perlu memikirkan kembali cara menambang bahan-bahan ini, agar kita tidak menghabiskan sumber oksigen bagi kehidupan laut dalam.”

Geiger adalah Profesor Kimia Charles E. dan Emma H. ​​Morrison di Weinberg Faculty of Arts and Sciences, Northwestern, dan anggota Institut Internasional untuk Nanoteknologi dan Institut Paula M. Trienens untuk Energi dan Keberlanjutan.

“Sesuatu yang Luar Biasa dan Tak Terpikirkan”

Sweetman menemukan hal tersebut saat mengambil sampel dasar laut Zona Clarion-Clipperton, punggungan bawah laut yang bergunung-gunung di sepanjang dasar laut yang membentang hampir 4.500 mil di sepanjang kuadran timur laut Samudra Pasifik. Saat timnya pertama kali mendeteksi oksigen, ia berasumsi peralatan tersebut pasti rusak.

“Ketika kami pertama kali memperoleh knowledge ini, kami mengira sensornya rusak karena setiap penelitian yang pernah dilakukan di laut dalam hanya melihat oksigen yang dikonsumsi alih-alih diproduksi,” kata Sweetman. “Kami pulang dan mengkalibrasi ulang sensornya, tetapi, selama 10 tahun, pembacaan oksigen yang aneh ini terus muncul.

“Kami memutuskan untuk menggunakan metode cadangan yang bekerja secara berbeda dengan sensor optode yang kami gunakan. Ketika kedua metode tersebut memberikan hasil yang sama, kami tahu bahwa kami menemukan sesuatu yang inovatif dan belum pernah terpikirkan sebelumnya.”

'Beobatteries' Tersembunyi Sedang Bermain

Pada musim panas 2023, Sweetman menghubungi Geiger untuk membahas kemungkinan penjelasan mengenai sumber oksigen tersebut. Dalam penelitian sebelumnya, Geiger menemukan bahwa karat, jika dikombinasikan dengan air asin, dapat menghasilkan listrik. Para peneliti bertanya-tanya apakah nodul polimetalik di laut dalam menghasilkan cukup listrik untuk menghasilkan oksigen. Reaksi kimia ini merupakan bagian dari proses yang disebut elektrolisis air laut, yang menarik elektron dari oksigen air. atom.

Untuk menyelidiki hipotesis ini, Sweetman mengirimkan beberapa pon nodul polimetalik, yang dikumpulkan dari dasar laut, ke laboratorium Geiger di Northwestern. Sweetman juga mengunjungi Northwestern Desember lalu, menghabiskan waktu seminggu di laboratorium Geiger.

Hanya 1,5 volt — voltase yang sama dengan baterai AA biasa — sudah cukup untuk membelah air laut. Hebatnya, tim mencatat voltase hingga 0,95 volt pada permukaan nodul tunggal. Dan ketika beberapa nodul berkumpul bersama, voltasenya bisa jauh lebih signifikan, seperti ketika baterai dihubungkan secara seri.

“Tampaknya kami menemukan 'geobateri' alami,” kata Geiger. “Geobateri ini adalah dasar untuk kemungkinan penjelasan tentang produksi oksigen gelap di lautan.”

Pertimbangan Baru bagi Penambang

Para peneliti sepakat bahwa industri pertambangan harus mempertimbangkan penemuan ini sebelum merencanakan kegiatan penambangan laut dalam. Menurut Geiger, whole massa nodul polimetalik di Zona Clarion-Clipperton saja sudah cukup untuk memenuhi permintaan energi international selama beberapa dekade. Namun, Geiger melihat upaya penambangan pada tahun 1980-an sebagai kisah peringatan.

“Pada tahun 2016 dan 2017, ahli biologi kelautan mengunjungi lokasi yang ditambang pada tahun 1980-an dan menemukan bahkan bakteri tidak ditemukan di space yang ditambang,” kata Geiger. “Namun, di wilayah yang tidak ditambang, kehidupan laut berkembang pesat. Mengapa 'zona mati' seperti itu bertahan selama beberapa dekade masih belum diketahui. Namun, hal ini memberikan tanda bintang besar pada strategi penambangan dasar laut karena keanekaragaman fauna dasar laut di space yang kaya nodul lebih tinggi daripada di hutan hujan tropis yang paling beragam.”

Referensi: “Bukti produksi oksigen gelap di dasar laut abisal” oleh Andrew Okay. Sweetman, Alycia J. Smith, Danielle SW de Jonge, Tobias Hahn, Peter Schroedl, Michael Silverstein, Claire Andrade, R. Lawrence Edwards, Alastair JM Lough, Clare Woulds, William B. Homoky, Andrea Koschinsky, Sebastian Fuchs, Thomas Kuhn, Franz Geiger dan Jeffrey J. Marlow, 22 Juli 2024, Geosains Alam.
DOI: 10.1038/s41561-024-01480-8

Studi ini didukung oleh Nauru Ocean Sources Inc., anak perusahaan The Metals Firm Inc.