Berbilion tahun yang lalu, persekitaran Bumi sangat berbeza dengan persekitaran yang kita kenal sekarang. Pada dasarnya, atmosfer purba planet kita adalah toksik bagi kehidupan seperti yang kita ketahui, yang terdiri daripada karbon dioksida, nitrogen dan gas lain. Namun, oleh Era Paleoproterozoik (2,5-1,6 miliar tahun yang lalu), perubahan dramatik terjadi di mana oksigen mula diperkenalkan ke atmosfer - yang dikenal sebagai Peristiwa Pengoksidaan Besar (GOE).
Sehingga baru-baru ini, para saintis tidak pasti sama ada peristiwa ini - yang merupakan hasil bakteria fotosintetik yang mengubah atmosfera - berlaku dengan cepat atau tidak. Namun, menurut kajian baru-baru ini oleh sepasukan saintis antarabangsa, acara ini jauh lebih pantas daripada yang difikirkan sebelumnya. Berdasarkan bukti geologi yang baru ditemui, pasukan menyimpulkan bahawa pengenalan oksigen ke atmosfer kita lebih "seperti selang api" daripada tetesan.
Kajian yang bertajuk "Penguapan berusia dua bilion tahun menangkap pengoksidaan Bumi yang hebat", baru-baru ini muncul dalam jurnal Sains. Diketuai oleh Clara Blättler, seorang penyelidik pasca doktoral di Jabatan Geosains di Princeton, pasukan ini juga merangkumi anggota dari Institut Sains Angkasa Marmer Biru, Pusat Sains Karelian, Tinjauan Geologi Inggeris, Tinjauan Geologi Norway, dan beberapa universiti .
Ringkasnya, Acara Oksigenasi Hebat bermula kira-kira 2.45 bilion tahun yang lalu pada awal era Proterozoik. Proses ini dipercayai hasil dari cyanobacteria yang perlahan memetabolismekan karbon dioksida (CO2) dan menghasilkan gas oksigen, yang kini membentuk sekitar 20% atmosfera kita. Walau bagaimanapun, sehingga baru-baru ini, para saintis tidak dapat mengatasi banyak kekangan dalam tempoh ini.
Nasib baik, sepasukan ahli geologi dari Geological Survey of Norway - bekerjasama dengan Pusat Penyelidikan Karelian di Petrozavodsk, Rusia - baru-baru ini mendapatkan sampel garam kristal yang diawetkan di Rusia yang bertarikh pada tempoh ini. Mereka diekstraksi dari lubang sedalam 1.9 km (1.2 mi) di Karelia di barat laut Rusia, dari lokasi pengeboran Onega Parametric Hole (OPH) di tepi barat Tasik Onega.
Kristal garam ini, yang kira-kira 2 bilion tahun yang lalu, adalah hasil penyejatan air laut kuno. Dengan menggunakan sampel ini, Blättler dan pasukannya dapat mempelajari banyak perkara mengenai komposisi lautan dan atmosfer yang ada di Bumi sekitar masa GOE. Sebagai permulaan, pasukan menetapkan bahawa mereka mengandungi sejumlah besar sulfat, yang merupakan hasil air laut yang bertindak balas dengan oksigen.
Sebagai Aivo Lepland - seorang penyelidik di Geological Survey of Norway, pakar geologi di Universiti Teknologi Tallinn, dan pengarang kanan kajian itu - dijelaskan dalam siaran akhbar Princeton baru-baru ini:
"Ini adalah bukti terkuat bahawa air laut kuno dari mana mineral tersebut mendakan mempunyai kepekatan sulfat yang tinggi mencapai sekurang-kurangnya 30 peratus sulfat lautan sekarang seperti yang ditunjukkan oleh anggaran kami. Ini jauh lebih tinggi daripada yang difikirkan sebelumnya dan akan memerlukan pertimbangan semula besarnya pengoksigenan sistem atmosfera-laut berusia 2-bilion tahun Bumi. "
Sebelum ini, para saintis tidak pasti berapa lama atmosfer kita dapat mencapai keseimbangan nitrogen dan oksigen semasa, yang sangat penting untuk kehidupan seperti yang kita ketahui. Pada asasnya, pendapat terbahagi antara sesuatu yang berlaku dengan cepat, atau berlaku selama berjuta-juta tahun. Sebilangan besar ini berpunca dari fakta bahawa garam batu tertua yang ditemui berasal dari satu miliar tahun yang lalu.
"Sukar untuk menguji idea-idea ini kerana kami tidak mempunyai bukti dari era itu untuk memberitahu kami tentang komposisi atmosfera," kata Blättler. Walau bagaimanapun, dengan menemui garam batu yang berusia kira-kira 2 bilion tahun, para saintis kini mempunyai bukti yang mereka perlukan untuk mengekang GOE. Penemuan ini juga sangat beruntung, memandangkan sampel garam batu tersebut agak rapuh.
Sampel yang digunakan untuk kajian ini mengandungi halit (yang secara kimia sama dengan garam meja atau natrium klorida) serta garam kalsium, magnesium dan kalium lain - yang larut dengan mudah dari masa ke masa. Walau bagaimanapun, sampel yang diperoleh dalam kes ini sangat baik dipelihara jauh di dalam Bumi. Dengan demikian, mereka dapat memberi para saintis petunjuk yang tidak ternilai mengenai apa yang terjadi sekitar masa GOE.
Ke depan, kajian terbaru ini cenderung membawa kepada model baru yang menjelaskan apa yang berlaku selepas GOE menyebabkan gas oksigen terkumpul di atmosfera kita. Seperti yang dijelaskan oleh John Higgins, penolong profesor geosains di Princeton yang memberikan tafsiran mengenai analisis geokimia, menjelaskan:
"Ini adalah kelas simpanan geologi yang cukup istimewa. Telah ada banyak perdebatan mengenai apakah Kejadian Pengoksidaan Besar, yang terkait dengan peningkatan dan penurunan dalam pelbagai isyarat kimia, mewakili perubahan besar dalam pengeluaran oksigen, atau hanya ambang batas yang dilalui. Intinya adalah bahawa makalah ini memberikan bukti bahawa pengoksigenan Bumi sepanjang masa ini melibatkan banyak pengeluaran oksigen… Mungkin ada perubahan penting dalam kitaran maklum balas di darat atau di lautan, atau peningkatan besar dalam pengeluaran oksigen oleh mikroba, tetapi bagaimanapun juga jauh lebih dramatik daripada yang kita fahami sebelumnya. "
Model-model ini juga mungkin membantu dalam mencari kehidupan di luar Sistem Suria kita. Dengan memahami apa yang berlaku di planet kita sendiri berbilion tahun yang lalu untuk menjadikannya sesuai untuk kehidupan, kita akan dapat melihat keadaan dan proses yang sama di planet lain.
