Dari Mana Oksigen Bumi Berasal?

REPUBLIKA.CO.ID,  JAKARTA—Saat ini, sekitar 21 persen atmosfer Bumi terdiri dari oksigen. Tetapi atmosfer planet Bumi membutuhkan waktu untuk berkembang ke kondisi bernapasnya saat ini.

Dilansir dari Science Alert, Ahad (16/1/2022), campuran gas paling awal untuk membentuk lapisan tebal di sekitar planet pendingin kita sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu tidak jauh berbeda dengan jenis zat yang dipancarkan oleh gunung berapi, seperti metana, hidrogen sulfida, dan karbon dioksida. Ini adalah masa-masa yang berat sekali- tidak hanya isi perut Bumi yang bergejolak dengan bahan-bahan yang mudah menguap, pengeboman batu-batuan dingin yang terus-menerus dari Tata Surya bagian dalam memberikan pasokan bahan-bahan segar yang konstan.

Tabrakan yang lebih besar kadang-kadang memanaskan kembali ke permukaan, menghilangkan kelembaban yang terkumpul dan memastikan atmosfer tetap panas. Namun aliran mineral yang turun dari langit juga menyediakan banyak nitrogen dalam bentuk amonia.

Kapan oksigen muncul di atmosfer bumi?

Masih banyak yang belum diketahui tentang detailnya. Berapa banyak nitrogen yang disediakan oleh hujan mineral awal untuk Bumi, misalnya, kita tidak sepenuhnya yakin. Namun beberapa waktu sekitar 4,3 miliar tahun yang lalu kondisi neraka Bumi akhirnya mulai mendingin dan banjir baru ruang angkasa mereda.

Perairan menggenang cukup lama untuk berbagai reaksi geokimia-dan mungkin prekursor biokimia- berlangsung, meninggalkan planet ini dengan atmosfer penebalan yang sebagian besar terdiri dari karbon dioksida dan nitrogen. Mungkin sesekali ada ‘bau’ oksigen yang mengepul dari aktivitas gunung berapi, di sana-sini. Tetapi tidak butuh waktu lama untuk bereaksi, membuat planet ini sebagian besar bebas oksigen untuk miliaran tahun pertama atau lebih.

Apa itu Great Oxidation Event?

Upaya biologi paling awal di Bumi akan membutuhkan energi yang menyatukan satu set molekul dan menggunakannya kembali untuk membangun bahan organik. Di beberapa titik di awal permainan, mungkin dalam ratusan juta tahun pembentukan Bumi, sebuah mekanisme untuk menarik energi yang disediakan oleh matahari dari bahan kimia tertentu kebetulan ditemukan.

Meskipun secara teknis fotosintesis ‘oksigenik’ itu, tampaknya, dapat dimulai sejak tiga miliar tahun yang lalu, jika bukan lebih awal. Mesin biologis, yang disebut fotosistem II, memberi dorongan pada mikroba primitif, memungkinkan mereka untuk menggabungkan kembali karbon dioksida dan air untuk membentuk blok bangunan yang mereka butuhkan, bersama dengan muatan energi yang besar.

Terlepas dari ratusan juta tahun oksigen menggelegak melalui lautan planet ini, hanya ada sedikit perubahan pada atmosfer. Satu penjelasan yang mungkin untuk ketiadaan oksigen yang mengejutkan ini adalah gerimis meteorit yang terus-menerus meluncur di langit, meninggalkan gas-gas yang mudah menguap yang siap bereaksi dengan sedikit oksigen molekuler.

Apa pun alasan pembentukannya yang lambat, sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu tetesan gas oksigen akhirnya menumpuk ke tingkat yang signifikan, yang mengarah ke apa yang dikenal sebagai Great Oxidation Event.

Apakah oksigen adalah hal yang baik untuk kehidupan di Bumi?

Dampak seperti apa yang ditimbulkan oleh gas oksigen yang melimpah secara tiba-tiba pada biosfer Bumi secara mengejutkan sulit untuk dikatakan. Secara teoritis, oksigen adalah elemen yang cukup reaktif. Bahkan saat ini ada enzim khusus untuk menangani kerusakan yang disebabkan oleh oksigen bebas yang dapat menyebabkan molekul organik yang lebih halus, seperti DNA. Jadi mudah untuk membayangkan bahwa tanpa adaptasi untuk mengatasi oksigen, organisme awal akan mati dalam jumlah besar. 

Sangat mungkin kematian bencana memang benar-benar terjadi. Studi tentang isotop yang terkunci dalam mineral berusia dua miliar tahun menunjukkan bahwa konsentrasi oksigen menurun saat korban terkunci di tubuh kecil mikroba yang tak terhitung jumlahnya yang menderita. Namun, menafsirkan catatan kuno ini tidak sepenuhnya mudah; penelitian lain mempertanyakan penurunan oksigen mungkin bukan karena hilangnya nyawa dalam jumlah besar. Sekitar 600 juta tahun yang lalu, konsentrasi molekul oksigen di atmosfer kita akhirnya mencapai sekitar 21 persen.

Periode sejarah ini terjadi bertepatan dengan munculnya kompleksitas makhluk hidup. Sejauh mana oksigen memainkan peran-sebagai lawan dari taburan besar nutrisi yang dilepaskan dari lapisan global gletser yang menggores permukaan-sulit untuk dikatakan.

Di satu sisi, oksigen saat ini merupakan sarana yang sangat diperlukan untuk membebaskan pasokan energi yang besar dari hidrokarbon. Bahan bakar yang sempurna untuk organisme multiseluler modern saat berpergian. Di satu lain, urutan oksigenasi yang tepat dan organisme kompleks pertama masih bisa diperdebatkan, membuat hubungan ini agak rumit.

Akankah Bumi kehilangan oksigennya? 

Selama matahari bersinar, tanaman bermekaran, dan fotosintesis berjalan lancar, sepertinya Bumi akan selalu memiliki jumlah oksigen yang cukup di atmosfernya. Tapi keseimbangan itu tidak permanen. 

Dalam sekitar satu miliar tahun, radiasi matahari akan cukup kuat untuk merobek karbon dioksida. Tanpa gas, fotosintesis akan terhenti, dan oksigen akan turun ke tingkat yang tidak terlihat sejak hari-hati awal miliaran tahun yang lalu.