Oksigen Mungkin Bukan Tanda Kehidupan Ideal di Planet Lain

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Menemukan oksigen di atmosfer exoplanet adalah petunjuk kehidupan mungkin sedang bekerja. Di Bumi, organisme fotosintesis menyerap karbon dioksida, sinar matahari, dan air serta menghasilkan gula dan pati untuk energi.

Oksigen adalah produk sampingan dari proses itu, jadi jika kita dapat mendeteksi oksigen di atmosfer exoplanet menunjukkan kehidupan. Ini hanya bukti kehidupan jika kita bisa mengesampingkan jalur lain yang menciptakan oksigen.

Tetapi para ilmuwan tidak dapat mengesampingkannya. Dilansir dari Science Alert, Rabu (19/10/2022), Bumi jenuh dengan oksigen. Itu membuat 46 persen dari kerak dan sekitar persentase yang sama dari mantel dan atmosfer adalah sekitar 20 persen oksigen.

Kehadiran oksigen berasal dari Great Oxygenation Event (GOE) sekitar dua miliar tahun yang lalu. Cyanobacteria purba mengembangkan pigmen yang menyerap sinar matahari dan menggunakannya dalam fotosintesis. Oksigen adalah produk limbah fotosintesis, dan kehidupan memiliki beberapa miliar tahun untuk membangun oksigen di atmosfer, mantel, dan kerak.

Jadi, jika para ilmuwan menemukan oksigen di atmosfer exoplanet, itu menunjukkan dengan kuat bahwa kehidupan mungkin sedang bekerja. Kehidupan sederhana mungkin menggelegak di lautan planet ini, menyerap sinar matahari dan memuntahkan oksigen.

Tetapi penelitian baru telah mengidentifikasi sumber oksigen yang tidak bergantung pada kehidupan. Artikel penelitiannya adalah Produksi oksigen molekuler abiotik—Jalur ionik dari sulfur dioksida (Abiotic molecular oxygen production-Ionic pathway from sulfur dioxide) yang diterbitkan di Science Advances. Penulis utamanya adalah Måns Wallner, seorang mahasiswa doktoral fisika di Universitas Gothenburg di Swedia.

Para peneliti telah menemukan sumber oksigen abiotik yang berasal dari sulfur dioksida. Belerang tidak jarang ditemukan di benda langit, dan karena gunung berapi menghasilkan belerang dan memompanya ke atmosfer, exoplanet vulkanik terestrial mungkin memiliki oksigen di atmosfernya. Dan kehidupan tidak perlu terlibat.

Sebaliknya, radiasi energi tinggi dari sebuah bintang dapat mengionisasi molekul sulfur dioksida. Rumus belerang dioksida adalah SO2, dan ketika terionisasi, molekul itu mengatur ulang dirinya sendiri.

Ini menjadi sistem bermuatan positif ganda. Kemudian memiliki bentuk linier dengan kedua atom oksigen berdekatan satu sama lain dan belerang di ujung lainnya. Ini disebut roaming, karena atom oksigen bebas melayang di orbit yang kacau sampai mengendap menjadi senyawa baru.

“Setelah ionisasi ganda, dua elektron terikat dalam molekul dikeluarkan dan dapat menyebabkan perubahan sudut antara atom dalam molekul,” kata penulis utama Wallner dalam siaran pers. “Atau, sangat penting dalam kasus ini, roaming dapat terjadi, yaitu atom bertukar tempat, dan molekul mengambil bentuk yang sama sekali baru.”

Tapi konstituen molekul mungkin tidak berubah menjadi SO2 lagi. Sebaliknya, belerang dapat pecah, dan molekul oksigen bermuatan positif sederhana dapat tetap ada.

Kemudian muatan positif dapat dinetralkan dengan menarik elektron dari molekul lain. Oksigen molekuler (O2) tetap ada, dan sangat penting bagi kehidupan di Bumi.

Jalur menuju oksigen ini mungkin menjelaskan beberapa oksigen yang kita temukan di tempat lain. Io, Ganymede, dan Europa semuanya memiliki oksigen di atmosfernya, dan jelajah bisa menjadi penyebabnya.

Io adalah tempat vulkanik – dunia paling vulkanik di Tata Surya – sehingga kehidupan dikesampingkan di sana. Ganymede dan Europa memiliki lautan di bawah permukaan, sehingga berpotensi menampung kehidupan. Tapi kehidupan itu tidak bisa membangun atmosfer oksigen seperti kehidupan di Bumi. Penjelasan lain diperlukan untuk menjelaskan oksigen yang ditemukan di bulan-bulan ini.

Jalur oksigen ini mungkin terjadi di Bumi juga, menurut para peneliti. “Kami juga menyarankan dalam artikel kami bahwa ini terjadi secara alami di Bumi,” kata Raimund Feifel, rekan penulis artikel yang melaporkan temuan tersebut.

Jalur pembentukan oksigen ionik ini dapat bekerja untuk molekul lain juga, dan itu selanjutnya untuk para peneliti. Mereka ingin tahu apakah molekul lain seperti karbon diselenide mengalami ionisasi ganda.

“Kami ingin melihat apakah itu juga terjadi saat itu, atau apakah itu hanya kebetulan yang menyenangkan dengan belerang dioksida,” kata Feifel.

Peneliti lain telah menangani sumber O2 abiotik. Sebuah makalah 2014 menyajikan bukti untuk oksigen molekuler yang dihasilkan dari CO2 ketika terkena sinar UV berenergi tinggi. Dalam makalah 2015, peneliti Jepang menunjukkan bahwa sinar ultraviolet dekat dapat menghasilkan O2 di planet ekstrasurya ketika berinteraksi dengan air menggunakan Titania (titanium dioksida) sebagai katalis.

Temuan ini membantu menjelaskan bagaimana Bumi memiliki sedikit oksigen di atmosfernya sebelum GOE. Karena oksigen sangat reaktif, pasti ada sumber yang mengisi kembali, dan jalur-jalur ini mungkin bertanggung jawab.

Teleskop Luar Angkasa James Webb menjadi bagian dari latar belakang penelitian ini. Mempelajari atmosfer exoplanet adalah salah satu tujuan sains teleskop, dan dengan instrumen inframerahnya yang kuat, teleskop ini siap mengungkap susunan kimiawi atmosfer exoplanet.

Jika menemukan oksigen, akan ada beberapa kegembiraan. Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh penelitian ini kepada kita, ada lebih banyak oksigen daripada kehidupan.