Fosil Kerang Kerdil Jadi Bukti Berkurangnya Oksigen

Dalam penelitian yang dipublikasikan diCommunications Earth & Environmentdari Northwestern University dan Matthew M Jones, rekan penulisnya berfokus pada fosilforaminifera. Hewan ini merupakan organisme uniseluler penghuni laut dengan cangkang luar yang terbuat dari kalsium karbonat.

Fosilforaminiferadikumpulkan di situs Gubbio oleh kolaborator Italia, Profesor Rodolfo Coccioni di Universitas Urbino. Kitch dan kolaboratornya itu tertarik pada spesimen Gubbio karena pengamatan optik Coccioni dan pengukuran cangkangnya. Hasilnya menunjukkan kelainan, termasuk pola kerdil yang konsisten, atau penurunan ukuran keseluruhan, bertepatan dengan timbulnya "peristiwa anoksik laut" (ocean anoxic event2/OAE2).

"Ini adalah tanda-tanda optik dari stres," kata Kitch, yang sekarang menjadi penerima Knauss Fellow di National Oceanic and Atmospheric Administration. "Kami berhipotesis bahwa stres bisa disebabkan oleh pengasaman laut, yang kemudian mempengaruhi cara organisme membangun cangkangnya," imbuh dia.

Untuk menguji hipotesis ini, Kitch menganalisis komposisi isotop kalsium dari fosil. Setelah melarutkan cangkang fosil dan menganalisis komposisinya dengan spektrometer massa ionisasi termal, tim Northwestern mengamati bahwa rasio isotop kalsium bergeser pada spesimen yang cacat dengan cara yang konsisten dengan tekanan akibat pengasaman.

"Ini adalah makalah pertama yang mengawinkan bukti isotop kalsium untuk pengasaman dengan pengamatan indikator biologis stres," kata Sageman, salah satu direktur Institut Keberlanjutan dan Energi di Northwestern. "Pengamatan biologi dan geokimia independen inilah yang mengkonfirmasi adanya dampak pada biomineralisasi selama permulaan OAE2," ujar dia.

Untuk studi kedua, yang diterbitkan diNature Geoscience, mantan mahasiswa PhD, Matthew M Jones bersama rekan penulisnya, berfokus pada inti laut dalam dari sedimen litifikasi dari lepas pantai barat daya Australia. Bahan itu dikumpulkan selama ekspedisi IODP pada 2017. Untuk potongan teka-teki ini, para peneliti kurang tertarik pada apa yang ada di sedimen dan lebih tertarik pada apa yang kurang dari sedimen tersebut.

Inti mengandung tumpukan batu kapur, kaya dengan mineral kalsium karbonat, tetapi diselingi oleh tidak adanya karbonat secara tiba-tiba tepat sebelum OAE2. "Untuk interval waktu ini, kami menemukan bahwa kalsit tidak ada," kata Jones.

"Tidak ada mineral karbonat. Bagian inti ini terlihat lebih gelap; itu melompat keluar pada kami. Karbonat larut di dasar laut atau lebih sedikit organisme yang membuat cangkang kalsium karbonat di permukaan air. Ini adalah pengamatan langsung dari peristiwa pengasaman laut," papar dia.

Dalam analisis geokimia yang dilakukan bekerja sama dengan Profesor Dave Selby di Durham University, Jones memperhatikan bahwa kalsium karbonat bukanlah satu-satunya komponen yang menunjukkan perubahan signifikan. Bertepatan dengan timbulnya OAE2, ada juga pergeseran yang ditandai dalam rasio isotop osmium yang menandakan masukan besar-besaran osmium yang diturunkan dari mantel, sidik jari dari peristiwa vulkanisme bawah laut besar.

Pengamatan mereka konsisten dengan pekerjaan banyak peneliti lain, yang telah menemukan bukti letusan provinsi beku besar (large igneous province/LIP) sebelum OAE2. Peristiwa aktivitas vulkanik masif ini terjadi sepanjang sejarah Bumi dan semakin diakui sebagai agen utama perubahan global.

Banyak LIP terjadi di bawah laut, memuntahkan berton-ton CO2 langsung ke lautan. Ketika CO2 larut ke dalam air laut, ia membentuk asam lemah yang dapat menghambat pembentukan kalsium karbonat dan bahkan dapat melarutkan cangkang dan sedimen karbonat yang sudah ada sebelumnya.

"Tepat pada awal OAE2, rasio isotop osmium bergeser ke nilai yang sangat, sangat rendah," kata Jones. "Satu-satunya cara yang bisa terjadi adalah melalui letusan gunung berapi yang besar. Itu membantu kita membangun hubungan sebab-akibat. Kita bisa melihat bukti bahwa gunung berapi benar-benar aktif karena nilai osmiumnya jatuh. Lalu, tiba-tiba, tidak ada karbonat," imbuh dia.

Sementara pengasaman laut setelah LIP tidak mengejutkan, tim Northwestern University menemukan sesuatu yang tidak biasa. Kondisi asam selama OAE2 berlangsung lebih lama daripada peristiwa pengasaman lain yang diakui secara luas di dunia purba kala. Jones berpendapat bahwa kekurangan oksigen di perairan laut mungkin telah memperpanjang keadaan pengasaman.

"Organisme yang mengonsumsi plankton dan bahan organik yang tenggelam di kolom air selama OAE2 juga menghirup CO2, yang berkontribusi pada pengasaman laut yang awalnya dipicu oleh emisi CO2 dari aktivitas vulkanik LIP," kata Jones.