Ketika oksigen yang cukup terakumulasi di atmosfer, ia meresapkan air tanah dan mulai mengoksidasi bahan organik yang terkubur, mengoksidasi karbon untuk menciptakan karbon dioksida.
Penampilan oksigen di atmosfer bumi mungkin tidak terjadi sebagai peristiwa yang tunggal, namun sebagai serangkaian panjang “mulai-berhenti” dan “mulai-berhenti”, demikian menurut sebuah tim peneliti internasional yang menyelidiki inti bebatuan dari proyek FAR DEEP.
Fennoscandia Arctic Russia — Drilling Early Earth Project (FAR DEEP) dikerjakan selama musim panas 2007 dekat Murmansk di wilayah barat laut Rusia. Proyek ini, yang merupakan bagian dari Program Pengeboran Ilmiah Kontinental Internasional, melakukan pengeboran dangkal serangkaian inti berdiameter dua inci dan, dengan melakukan tumpang tindih, menciptakan rekor yang mewakili bebatuan yang terendapkan selama Eon Proterozoikum – 2.500 juta hingga 542 juta tahun yang lalu.
“Kita selalu mengira bahwa oksigen masuk ke atmosfer dengan benar-benar cepat selama dalam satu peristiwa,” kata Lee R. Kump, profesor dan kepala geosains, Penn State. “Kami tidak lagi mencari sebuah peristiwa. Sekarang kami sedang mencari kapan dan mengapa oksigen menjadi bagian yang stabil dalam atmosfer bumi.”
Para peneliti melaporkan dalam Science Express, edisi 1 Desember, bahwa evaluasi inti ini dan perbandingan dengan inti dari Gabon yang sebelumnya dianalisis oleh studi lain, mendukung kesimpulan bahwa Peristiwa Oksidasi Besar dimainkan selama ratusan juta tahun. Kadar oksigen secara bertahap melewati ambang batas atmosfer oksigen rendah untuk oksidasi “pirit” – mineral belerang besi – sekitar 2.500 juta tahun lalu dan kehilangan fraksinasi belerang massa-independen sekitar 2.400 juta tahun yang lalu. Kemudian kadar oksigen meningkat pada tingkat yang semakin meningkat sepanjang Paleoproterozoic, mencapai sekitar 1 persen dari tingkat atmosfer saat ini.
Perlengkapan pengeboran di situs FAR DEEP di barat laut Rusia. (Kredit: Penn State)
“Definisi ketika atmosfer oksigen terjadi tergantung pada ambang batas yang Anda cari,” kata Kump. “Ini bisa terjadi saat pirit menjadi teroksidasi, ketika fraksinasi belerang massa-independen menghilang atau ketika terjadinya oksidasi kerak yang mendalam.”
Ketika fraksinasi belerang massa-independen menghilang, udara di bumi masih belum bisa dihirup oleh hewan-hewan standar. Ketika bebatuan merah yang mengandung oksida besi muncul 2.300 juta tahun yang lalu, udara masih tidak bisa dihirup.
“Pada sekitar 1 persen oksigen, air tanah menjadi sangat teroksidasi, sehingga memungkinkan bagi air tanah merembes melalui bebatuan untuk mengoksidasi bahan organik,” kata Kump.
Awalnya, setiap oksigen di atmosfer, yang dihasilkan oleh fotosintesis organisme bersel tunggal, digunakan ketika elemen belerang, besi dan lainnya teroksidasi. Ketika oksigen yang cukup terakumulasi di atmosfer, ia meresapkan air tanah dan mulai mengoksidasi bahan organik yang terkubur, mengoksidasi karbon untuk menciptakan karbon dioksida.
Inti-inti dari proyek FAR-DEEP dikomparasi dengan sampel-sampel Francevillian dari Gabon dengan menggunakan rasio isotop karbon 13 dan 12 untuk melihat apakah bukti tingginya tingkat akumulasi oksigen ada di seluruh dunia. Inti proyek FAR-DEEP dan inti Francevillian menunjukkan deposito besar karbon dalam bentuk minyak fosil. Kedua set inti ini juga menunjukkan perubahan yang sama dalam karbon 13 melalui waktu, yang menunjukkan bahwa perubahan pada isotop karbon terjadi di seluruh dunia dan tingkat oksigen yang masuk ke seluruh atmosfer cukup tinggi.
“Meskipun studi lain telah mendokumentasikan variasi isotop karbon yang sangat besar di kemudian hari dalam sejarah bumi dikaitkan dengan peningkatan bertahap dalam oksigen atmosfer, hasil studi kami tidak begitu samar-samar karena kami memiliki banyak baris data yang kesemuanya menunjuk pada hal yang sama,” kata Kump. “Indikasi-indikasi ini tidak hanya meliputi profil isotop carbon13 pada mater organik dari dua lokasi yang terpisah secara luas, namun juga mendukung profil dalam batugamping dan tidak ada indikasi bahwa proses yang terjadi sejak saat itu telah mengubah sinyalnya.”
Kredit: Penn State
Jurnal: Lee R. Kump, Christopher Junium, Michael A. Arthur, Alex Brasier, Anthony Fallick, Victor Melezhik, Aivo Lepland, Alenka E. Crne, Genming Luo. Isotopic Evidence for Massive Oxidation of Organic Matter Following the Great Oxidation Event. Science, 1 December 2011 DOI: 10.1126/science.1213999
