Peningkatan oksigen yang dikenal sebagai Great Oxidation Event (GOE) atau peristiwa oksidasi besar, memungkinkan kehidupan kompleks berkembang di Bumi.
Gambar ilustrasi dibuat oleh AI/Pikaso/FreepikRingkasan:
- Letusan gunung berapi besar melepaskan karbon dioksida, yang memanaskan planet dan meningkatkan pelapukan batuan kontinental.
- Pelapukan batuan ini melepaskan fosfor ke laut, yang kemudian digunakan oleh mikroorganisme fotosintesis untuk menghasilkan oksigen.
- Penelitian menunjukkan bahwa letusan gunung berapi besar dapat memicu perubahan besar di atmosfer Bumi dan memungkinkan kehidupan kompleks berkembang.
ngarahNyaho - Sepanjang awal umur Bumi, atmosfer planet kita hampir tidak mengandung oksigen, sehingga sama sekali tidak dapat dihuni oleh manusia dan sebagian besar bentuk kehidupan modern.
Kemudian, sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu, sesuatu yang luar biasa terjadi: atmosfer Bumi mulai terisi oksigen dalam apa yang oleh para ilmuwan disebut Great Oxidation Event (GOE) atau peristiwa oksidasi besar.
Revolusi atmosfer ini mengubah kimia planet kita dan membuka jalan bagi kehidupan yang kompleks.
Namun, ini bukanlah perubahan yang tiba-tiba. Sebelum GOE, atmosfer Bumi terkadang mengalami "bau" oksigen sementara—lonjakan misterius yang datang dan pergi.
Apa yang menyebabkan pratinjau oksigen ini telah membingungkan para ilmuwan selama bertahun-tahun. Para peneliti dari Universitas Tokyo kini menemukan jawaban yang mengejutkan: letusan gunung berapi besar-besaran.
Penghasil oksigen yang tidak terduga
Dalam penelitian yang diterbitkan di Communications Earth & Environment, para ilmuwan menunjukkan bagaimana letusan gunung berapi yang sangat besar dapat memicu peristiwa oksigen sementara ini.
Gunung berapi tersebut dikenal dengan nama Large Igneous Provinces (LIP) atau Wilayah Igneus Besar.
Model komputer mereka mengungkapkan bahwa periode vulkanik yang intens dapat menyebabkan peningkatan oksigen yang berlangsung selama beberapa juta tahun.
Tetapi bagaimana gunung berapi, yang melepaskan karbon dioksida dan gas lainnya, dapat menghasilkan lebih banyak oksigen? Jawabannya melibatkan reaksi berantai melalui lapisan Bumi
Ketika letusan besar ini terjadi, mereka melepaskan sejumlah besar karbon dioksida, yang menghangatkan planet ini. Pemanasan ini meningkatkan kerusakan batuan benua, melepaskan fosfor ke lautan.
Fosfor tersebut memberi makan mikroba fotosintesis, yang menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan.
“Aktivitas mikroorganisme di lautan memainkan peran utama dalam evolusi oksigen atmosfer," kata profesor Eiichi Tajika dari Universitas Tokyo, dalam sebuah pernyataan.
"Namun, kami pikir ini tidak akan segera menyebabkan oksigenasi atmosfer karena jumlah nutrisi seperti fosfat di lautan pada saat itu terbatas," anjut dia seperti dikutip dari StudFinds.
“Mungkin diperlukan beberapa peristiwa geologis besar untuk menyemai lautan dengan nutrisi, termasuk pertumbuhan benua dan, seperti yang kami sarankan dalam makalah kami, aktivitas vulkanik yang intens.”
Temuan ini menjelaskan bukti membingungkan yang ditemukan di bebatuan seperti Serpih Mt. McRae di Australia.
Diendapkan sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu, batuan ini mengandung unsur-unsur tingkat tinggi seperti molibdenum dan renium, yang menunjukkan peningkatan oksigen sementara.
Lonjakan oksigen ini akan berlangsung antara beberapa juta hingga 11 juta tahun, sesuai dengan apa yang diprediksi oleh model.
Bukti untuk bau oksigen ini tidak terbatas pada satu lokasi.
Makalah penelitian asli mencatat bahwa peristiwa bau yang tercatat di Serpih Mt. McRae bertepatan dengan pengayaan unsur yang peka terhadap redoks di Formasi Klein Naute di Afrika Selatan.
Ini menunjukkan peningkatan oksigen ini mungkin merupakan fenomena yang tersebar luas daripada peristiwa lokal yang terisolasi.
Ini masuk akal berdasarkan pemahaman kita tentang bagaimana permukaan Bumi berevolusi saat ini. Periode Arkean akhir adalah masa perubahan planet yang signifikan.
Benua-benua tumbuh, aktivitas vulkanik membentuk kembali permukaan, dan kehidupan mengembangkan kemampuan metabolisme baru.
"Memahami bau-bauan itu penting untuk membatasi waktu kemunculan mikroorganisme fotosintetik," kata rekan peneliti tamu Yasuto Watanabe.
"Tantangan terbesar adalah mengembangkan model numerik yang dapat mensimulasikan perilaku siklus biogeokimia yang kompleks dan dinamis dalam kondisi Arkean akhir."
Hubungan benua
Penelitian menunjukkan bahwa ketika benua tumbuh lebih besar selama periode Arkean akhir (sekitar 3,5 hingga 2,5 miliar tahun lalu), Bumi menjadi lebih rentan terhadap bau oksigen ini.
Dengan permukaan tanah yang lebih luas, lebih banyak fosfor dan nutrisi lain yang berpotensi terkikis dan tersapu ke lautan, memperkuat efek letusan gunung berapi.
Model para peneliti menunjukkan bahwa ketika benua masih kecil, bahkan letusan gunung berapi yang besar mungkin tidak memicu bau oksigen yang signifikan.
Namun ketika benua tumbuh, letusan berukuran sama dapat menghasilkan respons oksigen yang jauh lebih besar.
Para peneliti menguji gagasan ini dengan menjalankan model mereka dengan ukuran benua dan masukan vulkanik yang berbeda.
Dengan wilayah benua yang kecil, kadar karbon dioksida atmosfer akan meningkat drastis setelah letusan (hingga sekitar 500 kali lipat dari tingkat saat ini), tetapi konsentrasi nutrisi laut hampir tidak akan berubah.
Ketersediaan nutrisi yang terbatas ini berarti produksi oksigen fotosintesis tetap rendah.
Namun, seiring bertambahnya wilayah benua dalam model, letusan gunung berapi yang sama menyebabkan peningkatan signifikan dalam nutrisi laut dan produksi oksigen.
Pola ini mungkin membantu menjelaskan mengapa bau oksigen tampaknya menjadi lebih umum pada akhir Arkean, tepat sebelum Peristiwa Oksidasi Besar.
Tekanan evolusi dan implikasi modern
Pratinjau oksigen berkala ini mungkin telah menciptakan kondisi bagi bentuk kehidupan awal untuk mengembangkan kemampuan pemrosesan oksigen jauh sebelum oksigen menjadi fitur permanen atmosfer Bumi.
Lonjakan sementara ini dapat menciptakan tekanan evolusi bagi mikroorganisme untuk mengembangkan mekanisme dalam menangani oksigen.
Kemampuan untuk mendetoksifikasi oksigen atau menggunakannya secara metabolik nantinya akan menjadi menguntungkan ketika oksigen menjadi berlimpah secara permanen di atmosfer.
Setiap letusan gunung berapi yang memicu bau oksigen mungkin telah mendorong sistem Bumi lebih dekat ke titik kritis untuk oksigenasi permanen.
Letusan gunung berapi purba miliaran tahun yang lalu mungkin telah membantu menyiapkan atmosfer penuh oksigen yang kita semua andalkan saat ini. |Sumber: StudiFinds
إرسال تعليق