Ilmuwan Ungkap 2 Teori Melimpahnya Oksigen di Bumi

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Sejak Bumi terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun lalu, rotasi Bumi secara bertahap melambat. Hal ini mengakibatkan hari-hari di Bumi semakin lama.

Meski perlambatan Bumi tidak terlihat pada skala waktu manusia, namun perlambaran itu cukup untuk melakukan perubahan signifikan selama ribuan tahun. Salah satu perubahan itu, menurut penelitian baru dikaitkan dengan terbentuknya oksigen di atmosfer Bumi.

Secara khusus, ganggang biru-hijau (atau cyanobacteria) yang muncul dan berkembang biak sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu akan mampu menghasilkan lebih banyak oksigen sebagai produk sampingan metabolisme lantaran hari-hari Bumi bertambah panjang.

“Sebuah pertanyaan abadi dalam ilmu Bumi adalah bagaimana atmosfer Bumi mendapatkan oksigennya dan faktor-faktor apa yang dikendalikan ketika pembentukan oksigen ini terjadi,” kata ahli mikrobiologi Gregory Dick dari University of Michigan, dilansir dari Science Alert, Selasa (3/8).  

Ada dua komponen utama dalam pembentukan oksigen di Bumi. Pertama adalah putaran Bumi melambat. Kedua adalah peristiwa oksidasi hebat.

Alasan mengapa rotasi Bumi melambat adalah karena Bulan memberikan tarikan gravitasi pada planet, yang menyebabkan perlambatan rotasi. Berdasarkan catatan fosil, pada 1,4 miliar tahun lalu, satu hari atau satu kali bumi menyelesaikan rotasi hanya memerlukan waktu 18 jam. 

Komponen kedua adalah sesuatu yang dikenal sebagai peristiwa oksidasi hebat-ketika cyanobacteria muncul dalam jumlah yang sangat besar sehingga atmosfer Bumi mengalami peningkatan oksigen yang tajam dan signifikan. Tanpa oksidasi ini, para ilmuwan berpikir kehidupan seperti yang diketahui tidak mungkin muncul. 

Masih banyak yang tidak kita ketahui tentang peristiwa ini, termasuk pertanyaan- pertanyaan seperti mengapa itu terjadi dan bukan pada masa-masa sebelumnya dalam sejarah Bumi. Butuh ilmuwan yang bekerja dengan mikroba cyanobacteria untuk menghubungkan titik-titik tersebut.

Bagaimana durasi siang hari mempengaruhi oksigen?

Di tengah Danau Huron, ada bermacam-macam mikroba yang bisa menjadi analogi dari cyanobacteria yang bertanggung jawab atas Peristiwa Oksidasi Hebat. Di tengah danau itu hidup dua bakteri yakni cyanobacteria ungu yang menghasilkan oksigen melalui fotosintesis  dan mikroba putih yang memetabolisme belerang.

Pada malam hari, mikroba putih beraktivitas sehingga menghasilkan asam sulfat. Ketika siang hari, dan Matahari terbit cukup tinggi di langit, mikroba putih mundur dan giliran cyanobacteria ungu naik ke atas untuk melakukan fotosintesis dan menghasilkan oksigen.

Fakta inilah yang menarik perhatian ahli kelautan Brian Arbic dari University of Michigan. Dia bertanya-tanya apakah perubahan panjang hari sepanjang sejarah Bumi berdampak pada fotosintesis?

Ilmuwan berpendapat, ada kemungkinan bahwa jenis kompetisi serupa antara mikroba berkontribusi pada keterlambatan produksi oksigen di Bumi awal. 

Untuk mendemonstrasikan hipotesis ini, tim melakukan eksperimen dan pengukuran pada mikroba, baik di lingkungan alami maupun di laboratorium. Mereka juga melakukan studi pemodelan terperinci untuk menghubungkan sinar matahari dengan produksi oksigen mikroba, dan produksi oksigen mikroba dengan sejarah Bumi.

Dari pemodelan, ilmuwan menemukan bahwa perpanjangan hari dikaitkan dengan peningkatan oksigen Bumi. Ini bukan hanya untuk Peristiwa Oksidasi Besar, tetapi oksigenasi atmosfer kedua yang disebut Peristiwa Oksigenasi Neoproterozoikum sekitar 550 hingga 800 juta bertahun-tahun lalu. Penelitian ini telah dipublikasikan di Nature Geoscience.