Danau Soda di Kanada Berpotensi sebagai Asal Kehidupan

Bagaimana dan dari mana mana awal mula kehidupan? Mengacu pada gagasan Darwin, danau soda di Kanada yang dangkal dan hangat menunjukkan potensi sebagai tempat lahirnya kehidupan di Bumi.

Charles Darwin pernah mengusulkan bahwa kehidupan pertama bisa saja muncul dari kolam kecil yang hangat dengan campuran bahan kimia dan energi yang tepat. Beberapa bahan kimia yang ia sebut adalah ammonia, garam fosfat, yang energi berupa cahaya, panas, listrik dan sejenisnya.

"Tapi kalau kita dapat membayangkan dalam kolam kecil yang hangat dengan semua jenis ammonia, garam fosfat, cahaya, panas, listrik, dan lain-lain; sebuah senyawa protein terbentuk secara kimia dan siap untuk memulai perubahan yang lebih kompleks," tulis Darwin.

Sebuah studi dari Universitas Washington yang diterbitkan bulan ini diCommunications Earth & Environment, melaporkan bahwa danau soda yang dangkal di Kanada bagian barat telah memenuhi persyaratan tersebut. Temuan ini memberi dukungan baru bahwa kehidupan mungkin muncul dari danau-danau di masa awal Bumi, sekitar 4 miliar tahun yang lalu.

Para ilmuwan telah mengetahui bahwa dalam kondisi yang tepat, molekul-molekul kehidupan yang kompleks dapat muncul secara spontan. Seperti yang baru-baru ini difiksikan dalam film larisLessons in Chemistry, molekul biologis dapat terbentuk dari molekul anorganik.

Faktanya, jauh setelah penemuan nyata pada era tahun '50-an dalam membuat asam amino, bahan penyusun protein, penelitian yang lebih baru telah membuat bahan penyusunribonucleic acid(RNA). Namun langkah selanjutnya ini memerlukan konsentrasi fosfat yang sangat tinggi.

Fosfat membentuk tulang punggung RNA dan DNA dan juga merupakan komponen kunci membran sel. Konsentrasi fosfat yang dibutuhkan untuk membentuk biomolekul ini di laboratorium ratusan hingga 1 juta kali lebih tinggi dibandingkan konsentrasi yang biasanya ditemukan di sungai, danau, atau lautan. Hal ini disebut sebagai masalah fosfat (phosphate problem) bagi munculnya kehidupan sebuah masalah yang mungkin dapat dipecahkan oleh danau soda.

"Saya pikir danau soda ini memberikan jawaban terhadap masalah fosfat," kata penulis senior David Catling, seorang profesor ilmu bumi dan luar angkasa di Universitas Washington, dikutip dari laman perguruan tinggi tersebut.

"Jawaban kami penuh harapan: Lingkungan ini seharusnya terjadi di masa awal Bumi, dan mungkin di planet lain, karena ini hanyalah hasil alami dari cara terbentuknya permukaan planet dan cara kerja kimia air," imbuh dia.

Danau soda itu dinamakan Last Chance Lake yang ada di pedalaman British Columbia, Kanada, sekitar tujuh jam perjalanan dari Seattle, Amerika Serikat. Danau itu diberi nama demikian karena memiliki kadar natrium dan karbonat terlarut yang tinggi, mirip dengan soda kue terlarut. Hal ini terjadi dari reaksi antara air dan batuan vulkanik di bawahnya. Danau soda juga memiliki kadar fosfat terlarut yang tinggi.

Penelitian Universitas Washington sebelumnya pada 2019 menemukan bahwa kondisi kimiawi munculnya kehidupan secara teoritis dapat terjadi di danau soda. Para peneliti menggabungkan model kimia dengan eksperimen laboratorium untuk menunjukkan bahwa proses alami secara teoritis dapat mengkonsentrasikan fosfat di danau-danau ini hingga tingkat hingga 1 juta kali lebih tinggi dibandingkan di perairan biasa.

Danau tersebut memiliki kedalaman sekitar 30 sentimeter dan memiliki air keruh dengan ketinggian yang berfluktuasi. Itu terletak di tanah federal di ujung jalan tanah berdebu di Dataran Tinggi Cariboo di British Columbia.

Danau dangkal memenuhi persyaratan untuk danau soda atau danau di atas batuan vulkanik yang bersifat basal artinya adalah batuan beku yang ekstrusif, yang dibentuk dari pemadatan magma yang terjadi di permukaan Bumi. Kondisi ini dikombinasikan dengan atmosfer kering dan berangin yang menguapkan air yang masuk untuk menjaga tingkat air tetap rendah dan mengkonsentrasikan senyawa terlarut di dalam danau.

Analisis yang diterbitkan dalam makalah baru menunjukkan bahwa danau soda adalah kandidat kuat munculnya kehidupan di Bumi. Mereka juga bisa menjadi kandidat kehidupan di planet lain.

"Kami mempelajari lingkungan alam yang seharusnya umum di seluruh tata surya. Batuan vulkanik banyak terdapat di permukaan planet, jadi kimia air yang sama bisa terjadi tidak hanya di awal Bumi, tetapi juga di awal Mars dan awal Venus, jika ada air dalam bentuk cair," kata penulis utama Sebastian Haas, peneliti pasca doktoral di Ilmu bumi dan luar angkasa di Universitas Washington.

Reaksi Kimia

Tim UW mengunjungi Last Chance Lake sebanyak tiga kali pada tahun 2021 hingga 2022. Mereka mengumpulkan observasi pada awal musim dingin, ketika danau tersebut tertutup es; di awal musim panas, ketika mata air tadah hujan dan aliran sungai yang mencairkan salju membuat air berada pada titik tertinggi; dan di akhir musim panas ketika danau hampir mengering seluruhnya.

"Jika Anda berada di dataran garam yang tampaknya kering, tetapi ada sudut dan celahnya. Dan di antara garam dan sedimen terdapat kantong-kantong kecil air yang mengandung fosfat terlarut yang sangat tinggi," kata Haas. "Yang ingin kami pahami adalah mengapa dan kapan hal ini bisa terjadi di Bumi purba, untuk menyediakan tempat lahirnya kehidupan," imbuh dia.

Pada ketiga kunjungan tersebut, tim mengumpulkan sampel air, sedimen danau, dan kerak garam untuk memahami kimia danau. Di sebagian besar danau, fosfat terlarut dengan cepat bergabung dengan kalsium untuk membentuk kalsium fosfat, bahan tidak larut yang membentuk email gigi. Ini menghilangkan fosfat dari air.

Di Last Chance Lake, kalsium bergabung dengan karbonat dan magnesium yang melimpah untuk membentuk dolomit, mineral yang sama yang membentuk pegunungan yang indah.

Reaksi ini telah diprediksi oleh pekerjaan pemodelan sebelumnya dan dikonfirmasi ketika dolomit melimpah di sedimen Last Chance Lake. Ketika kalsium berubah menjadi dolomit dan tidak tersisa di air, fosfat tidak memiliki mitra ikatan sehingga konsentrasinya meningkat.

"Studi ini menambah bukti yang berkembang bahwa danau soda evaporatif adalah lingkungan yang memenuhi persyaratan kimia asal usul kehidupan dengan mengumpulkan bahan-bahan utama pada konsentrasi tinggi," jelas Catling. "Temuan baru ini akan membantu memberi informasi kepada para peneliti asal usul kehidupan yang mereplikasi reaksi ini di laboratorium atau mencari lingkungan yang berpotensi layak huni di planet lain," imbuh dia.hay/I-1