Perlambatan Rotasi Bumi Ciptakan Oksigenasi

Cyanobacteria ungu yang menghasilkan oksigen melalui fotosintesis dan mikroba putih yang memetabolisme belerang, bersaing dalam lapisan mikroba di dasar danau. Pada malam hari, mikroba putih naik ke atas lapisan mikroba dan melakukan aktivitas mengunyah belerang. Sedangkan pada saat fajar menyingsing, dan Matahari terbit cukup tinggi di langit, mikroba putih mundur dan cyanobacteria ungu naik ke atas.

Judith Klatt (University of Michigan News)

“Sekarang mereka dapat mulai berfotosintesis dan menghasilkan oksigen,” kata ahli geomikrobiologi Judith Klatt dari Max Planck Institute for Marine Microbiology di Jerman.

“Namun, dibutuhkan beberapa jam sebelum mereka benar-benar berangkat, ada jeda yang panjang di pagi hari. Tampaknya cyanobacteria bangun lebih lambat daripada orang yang bangun pagi,” katanya.

Ini berarti waktu siang hari bagi cyanobacteria untuk memompa oksigen sangat terbatas dan fakta inilah yang menarik perhatian ahli kelautan Brian Arbic dari Universitas Michigan. Dia bertanya-tanya apakah perubahan panjang hari sepanjang sejarah Bumi berdampak pada fotosintesis.

“Ada kemungkinan bahwa persaingan serupa antar mikroba berkontribusi terhadap tertundanya produksi oksigen di masa awal Bumi,” jelas Klatt.

Untuk mendemonstrasikan hipotesis ini, tim melakukan eksperimen dan pengukuran pada mikroba, baik di lingkungan alaminya maupun di laboratorium. Mereka juga melakukan studi pemodelan terperinci berdasarkan hasil mereka untuk menghubungkan sinar matahari dengan produksi oksigen mikroba, dan produksi oksigen mikroba dengan sejarah Bumi.

“Intuisi menunjukkan bahwa dua hari yang masing-masing berdurasi 12 jam seharusnya sama dengan satu hari yang berdurasi 24 jam. Sinar matahari naik dan turun dua kali lebih cepat, dan produksi oksigen pun mengikuti jejaknya,” jelas ilmuwan kelautan Arjun Chennu dari Pusat Penelitian Kelautan Tropis Leibniz. di Jerman.

“Tetapi pelepasan oksigen dari lapisan bakteri tidak terjadi, karena dibatasi oleh kecepatan difusi molekuler. Pelepasan oksigen dari sinar matahari yang halus ini merupakan inti dari mekanisme tersebut,” paparnya.

Hasil ini dimasukkan ke dalam model tingkat oksigen global, dan tim menemukan bahwa perpanjangan hari dikaitkan dengan peningkatan oksigen di Bumi bukan hanya Peristiwa Oksidasi Besar, namun oksigenasi atmosfer kedua yang disebut Peristiwa Oksigenasi Neoproterozoikum sekitar 550 hingga 800 juta tahun yang lalu.

“Kami menyatukan hukum fisika yang beroperasi pada skala yang sangat berbeda, mulai dari difusi molekuler hingga mekanika planet. Kami menunjukkan bahwa ada hubungan mendasar antara panjang hari dan berapa banyak oksigen yang dapat dilepaskan oleh mikroba yang hidup di darat,” kata Chennu.

“Ini cukup menarik. Dengan cara ini kita menghubungkan tarian molekul-molekul dalam lapisan mikroba dengan tarian planet kita dan Bulannya,” tambahnya.  hay