Lautan di kawasan tropis (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Dalam catatan panjang sejarah awal Bumi, wilayah laut dengan kadar oksigen terbaik ternyata bukan berada di perairan dingin seperti sekarang.
Sebaliknya, penelitian terbaru menunjukkan bahwa samudra tropis di sekitar khatulistiwa justru pernah menjadi hotspot oksigen global, tempat air laut paling kaya oksigen dibanding wilayah lain di planet ini.
Studi ini mengungkap bahwa kondisi tersebut merupakan kebalikan dari pola modern, di mana perairan tropis cenderung miskin oksigen dan rentan membentuk zona mati.
Lebih mengejutkan lagi, dikutip dari Earth pada Sabtu (24/1), peralihan menuju pola modern itu tampaknya terjadi relatif terlambat dalam sejarah Bumi, tepat sebelum kehidupan hewan mengalami lonjakan besar dalam keragaman dan kompleksitas.
Penelitian ini menyatukan berbagai petunjuk kimia yang tersimpan di dalam batuan laut purba untuk memetakan bagaimana oksigen tersebar di samudra selama hampir dua miliar tahun terakhir.
Dengan pendekatan global, para ilmuwan tidak hanya melihat apakah oksigen meningkat atau menurun, tetapi juga di mana oksigen itu terkonsentrasi dari waktu ke waktu.
Hasilnya memberikan garis waktu yang lebih jelas tentang kapan wilayah tropis berhenti menjadi tempat perlindungan oksigen dan mulai menyerupai kondisi modern yang lebih miskin oksigen. Temuan ini penting karena ketersediaan oksigen sangat menentukan jenis kehidupan apa yang dapat bertahan dan berkembang di laut.
Saat ini pun, oksigen di laut tidak terdistribusi secara merata. Kadar oksigen dipengaruhi oleh suhu, arus laut, aktivitas biologis, dan kedalaman, sehingga perbedaan antarwilayah bisa sangat ekstrem. Tantangan besar bagi ilmuwan adalah bahwa untuk masa lalu yang sangat jauh, oksigen tidak bisa diukur secara langsung.
Sebagai gantinya, para peneliti harus merekonstruksi kondisi tersebut dari rekaman geologis yang tersimpan dalam batuan. Ruliang He, yang terlibat dalam penelitian ini saat menjadi mahasiswa doktoral di Syracuse University, menjelaskan bahwa selama ini kandungan oksigen purba sering disimpulkan dari lokasi tunggal, bukan dari pola global.
Untuk mengatasi keterbatasan itu, tim peneliti menyusun basis data besar berisi pengukuran geokimia dari batuan sedimen laut yang mencakup rentang waktu sekitar dua miliar tahun. Dengan data tersebut, mereka mencoba melacak bagaimana pola distribusi oksigen berubah seiring evolusi atmosfer dan sistem Bumi.
Kunci utama penelitian ini adalah hubungan kimia antara oksigen dan yodium di air laut. Yodium dapat hadir dalam bentuk kimia yang berbeda, tergantung apakah lingkungan sekitarnya kaya atau miskin oksigen. Bentuk tertentu dari yodium lebih mudah terperangkap dalam mineral karbonat yang kemudian membatu.
Zunli Lu, ilmuwan lingkungan yang memimpin studi ini, menggambarkan oksigen seperti sakelar lampu yang menentukan bentuk kimia yodium. Ketika karbonat terbentuk di laut purba, rasio yodium terhadap kalsium yang tersimpan di dalamnya merekam kondisi oksigen pada saat itu, seolah-olah menulis buku sejarah kimia lautan halaman demi halaman.
Dengan menggunakan rasio yodium-kalsium tersebut, tim peneliti merekonstruksi kondisi oksigen di berbagai lintang dan periode waktu. Fokusnya bukan hanya seberapa banyak oksigen yang ada, tetapi apakah oksigen lebih dominan di wilayah tropis atau di lintang menengah dan tinggi.
Hasil utama penelitian ini cukup mengejutkan. Selama sebagian besar Era Proterozoikum, ketika kadar oksigen atmosfer masih rendah, samudra tropis tampaknya justru lebih kaya oksigen dibanding perairan lintang menengah. Lautan hangat di sekitar khatulistiwa berfungsi sebagai oasis oksigen, bukan zona kekurangan oksigen seperti yang sering diasumsikan.
Dalam kondisi atmosfer yang miskin oksigen, peran biologi tampaknya lebih dominan daripada hukum fisika. Oksigen yang dihasilkan oleh mikroba fotosintetik di perairan tropis yang kaya cahaya dapat menciptakan kantong-kantong air laut beroksigen tinggi, meskipun sebagian besar samudra lain tetap anoksik.
Pola ini sangat berbeda dengan kondisi modern. Saat ini, air hangat cenderung menyimpan lebih sedikit oksigen terlarut, dan proses upwelling di wilayah tropis sering membawa air dalam yang miskin oksigen ke permukaan. Ditambah dengan aktivitas biologis yang tinggi, kondisi ini memicu pembentukan zona minimum oksigen yang dikenal sebagai “dead zone”.
Penelitian ini menunjukkan bahwa perubahan oksigen di Bumi bukan sekadar peningkatan bertahap, tetapi juga melibatkan pergeseran geografis besar. Untuk memahami mengapa pola ini terbalik, tim peneliti menggabungkan bukti geokimia dengan pemodelan sistem Bumi.
Model tersebut menunjukkan bahwa ketika kadar oksigen atmosfer sangat rendah, distribusi oksigen laut lebih dikendalikan oleh produksi biologis lokal. Namun, setelah oksigen atmosfer melampaui ambang tertentu, sekitar satu persen dari kadar oksigen atmosfer modern, kendali beralih ke proses fisik seperti suhu, sirkulasi, dan pencampuran laut.
Begitu ambang ini terlewati, samudra mulai berperilaku seperti sistem yang terhubung dengan atmosfer kaya oksigen, dan struktur “oasis oksigen tropis” perlahan menghilang. Berdasarkan data yang ada, transisi besar ini diperkirakan terjadi antara sekitar 570 hingga 500 juta tahun lalu.
Periode tersebut sangat dekat dengan peristiwa ledakan Kambrium, ketika keanekaragaman hewan laut meningkat drastis. Meski tidak berarti perubahan distribusi oksigen secara langsung menyebabkan ledakan tersebut, reorganisasi lokasi oksigen kemungkinan besar memengaruhi habitat mana yang layak dihuni oleh organisme kompleks.
Dengan kata lain, sejarah kehidupan di Bumi mungkin tidak hanya ditentukan oleh seberapa banyak oksigen yang tersedia, tetapi juga di mana oksigen itu berada. Jika wilayah tropis pernah menjadi tempat aman untuk bernapas dan kemudian berubah menjadi lingkungan berisiko, maka dinamika ini berperan penting dalam membentuk jalur evolusi kehidupan laut.
Para peneliti menilai pendekatan ini membuka cara baru untuk memahami hubungan antara kehidupan dan lingkungan fisik Bumi. Lautan purba tidak lagi dipandang sebagai sistem statis, melainkan peta dinamis yang terus berubah seiring atmosfer melintasi ambang-ambang penting dalam sejarah planet ini.
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
oksigen laut purba samudra tropis Bumi evolusi kehidupan laut
