Kredit gambar: NASA
Ketika dua penjelajah menjelajahi Marikh untuk mencari tanda-tanda air dan pendahulu kehidupan, ahli geokimia telah menemui bukti bahawa lautan kuno Bumi jauh berbeza dari zaman sekarang. Penyelidikan yang diterbitkan dalam jurnal Science edisi minggu ini, mengutip data baru yang menunjukkan bahawa lautan pemberi kehidupan di Bumi mengandung lebih sedikit oksigen daripada hari ini dan mungkin hampir tanpa oksigen selama satu miliar tahun lebih lama daripada yang difikirkan sebelumnya. Penemuan ini dapat membantu menjelaskan mengapa kehidupan yang kompleks hampir tidak berkembang selama berbilion tahun setelah ia muncul.
Para saintis, yang dibiayai oleh National Science Foundation (NSF) dan berafiliasi dengan University of Rochester, telah mempelopori kaedah baru yang mengungkapkan bagaimana oksigen lautan mungkin berubah secara global. Sebilangan besar ahli geologi bersetuju bahawa hampir tidak ada oksigen terlarut di lautan hingga sekitar 2 miliar tahun yang lalu, dan bahawa mereka kaya dengan oksigen selama hampir setengah miliar tahun terakhir. Tetapi selalu ada misteri mengenai tempoh di antara mereka.
Ahli geokimia mengembangkan cara untuk mengesan tanda oksigen kuno di kawasan tertentu, tetapi tidak di lautan Bumi secara keseluruhan. Kaedah pasukan, bagaimanapun, dapat diekstrapolasi untuk memahami sifat semua lautan di seluruh dunia.
"Ini adalah bukti langsung terbaik bahawa lautan global kurang oksigen pada masa itu," kata Gail Arnold, seorang pelajar kedoktoran sains bumi dan alam sekitar di University of Rochester dan penulis utama makalah penyelidikan.
Tambah Enriqueta Barrera, pengarah program di bahagian sains bumi NSF, "Kajian ini didasarkan pada pendekatan baru, penerapan isotop molibdenum, yang memungkinkan para ilmuwan untuk memastikan gangguan global di lingkungan lautan. Isotop-isotop ini membuka pintu baru untuk meneroka keadaan lautan anoksik kadang-kadang melintasi catatan geologi. "
Arnold memeriksa batu-batu dari Australia utara yang berada di dasar lautan lebih dari satu miliar tahun yang lalu, menggunakan kaedah baru yang dikembangkan olehnya dan pengarang bersama, Jane Barling dan Ariel Anbar. Penyelidik terdahulu telah melakukan pengeboran batu ke beberapa meter dan menguji komposisi kimianya, mengesahkan bahawa ia menyimpan maklumat asli mengenai lautan yang terpelihara dengan selamat. Anggota pasukan membawa batu-batu itu kembali ke makmal mereka di mana mereka menggunakan teknologi yang baru dikembangkan - memanggil Spectrometer Mass Plasma Multiple Collector Inductively Coupled-untuk memeriksa isotop molibdenum di dalam batu.
Unsur molibdenum memasuki lautan melalui aliran sungai, larut dalam air laut, dan dapat terus larut selama beratus-ratus ribu tahun. Dengan larutan begitu lama, molibdenum bercampur dengan baik di seluruh lautan, menjadikannya petunjuk global yang sangat baik. Ia kemudian dikeluarkan dari lautan menjadi dua jenis sedimen di dasar laut: yang terletak di bawah perairan, kaya oksigen dan yang kurang oksigen.
Bekerja dengan pengarang bersama Timothy Lyons dari University of Missouri, pasukan Rochester memeriksa sampel dari dasar laut moden, termasuk lokasi yang jarang terdapat kekurangan oksigen hari ini. Mereka mengetahui bahawa tingkah laku kimia isotop molibdenum dalam sedimen berbeza bergantung pada jumlah oksigen di perairan yang melampaui batas. Akibatnya, kimia isotop molibdenum di lautan global bergantung pada seberapa banyak air laut kurang oksigen. Mereka juga mendapati bahawa molibdenum dalam jenis batuan tertentu mencatat maklumat ini mengenai lautan kuno. Berbanding dengan sampel moden, ukuran kimia molibdenum di bebatuan dari Australia menunjukkan ke lautan dengan oksigen yang jauh lebih sedikit.
Berapa banyak oksigen yang menjadi persoalannya. Dunia yang penuh dengan lautan anoksik boleh membawa akibat yang serius bagi evolusi. Eukariota, jenis sel yang membentuk semua organisma kecuali bakteria, muncul dalam catatan geologi seawal 2,7 bilion tahun yang lalu. Tetapi eukariota dengan banyak sel - nenek moyang tumbuhan dan haiwan - tidak muncul hingga setengah miliar tahun yang lalu, kira-kira ketika lautan menjadi kaya dengan oksigen. Dengan ahli paleontologi Andrew Knoll dari Universiti Harvard, Anbar sebelumnya mengemukakan hipotesis bahawa jangka masa panjang lautan anoksik mungkin menjadi kunci mengapa eukariota yang lebih kompleks hampir tidak memperoleh pendapatan sementara sepupu bakteria produktif mereka berkembang maju. Kajian Arnold adalah langkah penting dalam menguji hipotesis ini.
"Sangat luar biasa bahawa kita tahu sedikit tentang sejarah lautan planet kita sendiri," kata Anbar. "Sama ada atau tidak ada oksigen di lautan adalah persoalan kimia langsung yang anda rasa senang dijawab. Ini menunjukkan betapa sukarnya mengusik maklumat dari rakaman rock dan berapa banyak lagi yang perlu kita pelajari mengenai asal usul kita. "
Mengetahui betapa kurang oksigen di lautan pada zaman dahulu adalah langkah seterusnya. Para saintis merancang untuk terus mempelajari kimia molibdenum untuk menjawab soalan itu, dengan sokongan berterusan dari NSF dan NASA, agensi yang menyokong kerja awal. Maklumat tersebut bukan sahaja akan menjelaskan evolusi kita sendiri, tetapi dapat membantu kita memahami keadaan yang harus kita cari semasa kita mencari kehidupan di luar Bumi.
Sumber Asal: Siaran Berita NSF
