Bongkahan garam laut berumur 2 miliar tahun memberi bukti baru bagi transformasi atmosfer Bumi menjadi lingkungan beroksigen yang mampu mendukung kehidupan seperti yang kita ketahui.
Penelitian oleh tim internasional dari institusi termasuk Universitas Princeton menemukan bahwa peningkatan oksigen yang terjadi sekitar 2,3 miliar tahun yang lalu, yang dikenal sebagai Peristiwa Oksidasi Besar, jauh lebih penting daripada yang diindikasikan sebelumnya.
“Alih-alih menetes, itu lebih seperti semburan air pemadam kebakaran,” kata Clara Blättler, seorang peneliti postdoctoral di Departemen Geosciences di Princeton dan penulis pertama pada studi, yang diterbitkan secara online oleh jurnal Science.
“Itu adalah perubahan besar dalam produksi oksigen.”
Bukti kenaikan oksigen yang sangat besar berasal dari batuan garam yang dikristalkan yang diambil dari lubang 1,2 mil di wilayah Karelia di barat laut Rusia. Ini adalah kristal garam yang tertinggal ketika air laut kuno menguap, dan mereka memberikan ahli geologi petunjuk yang belum pernah terjadi sebelumnya berupa komposisi lautan dan atmosfer di Bumi lebih dari 2 miliar tahun yang lalu.
Indikasi utama dari peningkatan produksi oksigen berasal dari temuan adalah bahwa endapan mineral mengandung sejumlah komponen air laut yang dikenal sebagai sulfat, yang diciptakan ketika belerang bereaksi dengan oksigen.
“Ini adalah bukti yang paling kuat bahwa air laut purba dimana mineral yang diendapkan memiliki konsentrasi sulfat tinggi mencapai setidaknya 30 persen dari sulfat samudera saat ini sebagaimana yang kita perkirakan,” kata Aivo Lepland, seorang peneliti di Geological Survey of Norway, seorang ahli geologi di Universitas Teknologi Tallinn, dan penulis senior dalam penelitian ini. “Ini jauh lebih tinggi dari yang diperkirakan sebelumnya dan akan membutuhkan pemikiran ulang yang besar tentang besarnya oksigenasi sistem atmosfer lautan Bumi yang berusia 2 miliar tahun.”
Oksigen membentuk sekitar 20 persen udara dan sangat penting untuk kehidupan seperti yang kita ketahui. Menurut bukti geologis, oksigen mulai muncul di atmosfer Bumi antara 2,4 dan 2,3 miliar tahun yang lalu.
Sample garam dua miliar tahun (halida rekristalisasi merah muda putih) dengan kluster tertanam anhidrit-magnesit dan batulumpur dari inti bor geologi di Karelia Rusia. [ Credit: Foto oleh Pavel Medvedev (Pusat Penelitian Karelian, Rusia)]
Sampai penelitian baru, ahli geologi tidak yakin apakah penumpukan oksigen ini – yang disebabkan oleh pertumbuhan cyanobacteria yang mampu melakukan fotosintesis, yang melibatkan pengambilan karbon dioksida dan pemberian oksigen – adalah peristiwa yang lambat yang memakan waktu jutaan tahun atau prosesnya lebih cepat.
“Sudah sulit untuk menguji ide-ide ini karena kita tidak memiliki bukti dari era itu untuk memberi tahu kita tentang komposisi atmosfer,” kata Blättler.
Kristal yang ditemukan baru-baru ini memberikan bukti itu. Kristal garam yang dikumpulkan di Rusia berusia lebih dari satu miliar tahun lebih tua dari setiap simpanan garam yang ditemukan sebelumnya. Endapan mengandung halit, yang disebut garam batu dan secara kimia identik dengan garam meja atau natrium klorida, serta garam kalsium, magnesium, dan kalium lainnya.
Biasanya mineral-mineral ini larut dengan mudah dan akan hilang dari waktu ke waktu, tetapi dalam kasus ini mereka sangat terpelihara jauh di dalam Bumi. Ahli geologi dari Survei Geologi Norwegia bekerja sama dengan Pusat Penelitian Karelian di Petrozavodsk, Rusia, menemukan garam dari tempat pengeboran yang disebut Lubang Parametrik Satu (OPH) di pantai barat Danau Onega.
Kualitas unik dari sampel membuat mereka sangat berharga dalam menyatukan sejarah apa yang terjadi setelah Peristiwa Oksidasi Besar, kata John Higgins, asisten profesor geosains di Princeton, yang menyediakan interpretasi analisis geokimia bersama dengan rekan penulis lainnya.
“Ini adalah kelas simpanan geologi yang sangat istimewa,” kata Higgins. “Ada banyak perdebatan mengenai apakah Peristiwa Oksidasi Besar, yang terikat untuk meningkatkan dan menurunkan berbagai sinyal kimia, merupakan perubahan besar dalam produksi oksigen, atau tampak di permukaan saja. Intinya adalah bahwa makalah ini memberikan bukti bahwa oksigenasi Bumi selama periode ini melibatkan banyak produksi oksigen.”
Penelitian ini akan memacu pengembangan model-model baru untuk menjelaskan apa yang terjadi setelah Peristiwa Oksidasi Besar menyebabkan akumulasi oksigen di atmosfer, Blättler mengatakan. “Mungkin ada perubahan penting dalam siklus umpan balik di darat atau di lautan, atau peningkatan besar dalam produksi oksigen oleh mikroba, tetapi cara itu jauh lebih dramatis daripada yang kita miliki sebelumnya.”
