Dulu Hijau, Kini Biru: Studi Ungkap Warna Lautan Bumi Berubah Seiring Evolusi Kehidupan

HAMPIR tiga perempat permukaan Bumi tertutup lautan. Bila dari luar angkasa, akan terlihat seperti titik biru pucat. Menanriknya, para peneliti dari Jepang berargumen lautan Bumi dulunya berwarna hijau, menurut studi yang diterbitkan di jurnal Nature.

Alasan mengapa laut Bumi mungkin tampak berbeda di masa lalu berkaitan dengan kimia air laut dan evolusi fotosintesis. Formasi batuan besi berlapis (banded iron formation) dalam merekam sejarah planet ini.

Formasi besi berlapis terbentuk pada masa Eon Arkean dan Paleoproterozoikum, kira-kira antara 3,8 hingga 1,8 miliar tahun lalu. Kehidupan pada masa itu hanya terdiri dari organisme bersel satu yang hidup di lautan. Daratan masih berupa lanskap tandus berupa batuan dan sedimen berwarna abu-abu, cokelat, dan hitam.

Baca juga : Perairan Berusia 12 Miliar Tahun Ditemukan di Luar Angkasa, Lebih Besar dari Seluruh Air di Bumi

Hujan yang jatuh di daratan melarutkan besi dari batuan, yang kemudian terbawa ke laut melalui sungai. Sumber besi lainnya berasal dari gunung berapi bawah laut. Unsur besi inilah yang menjadi penting nantinya.

Eon Arkean adalah masa ketika atmosfer dan lautan Bumi belum mengandung oksigen dalam bentuk gas, namun justru merupakan masa munculnya organisme pertama yang mampu menghasilkan energi dari cahaya matahari. Organisme ini menggunakan fotosintesis anaerob, artinya mereka bisa berfotosintesis tanpa kehadiran oksigen.

Hal ini memicu perubahan besar karena produk samping dari fotosintesis anaerob adalah gas oksigen. Gas oksigen ini kemudian mengikat besi di air laut. Oksigen baru bisa hadir bebas di atmosfer setelah semua besi di lautan tidak lagi mampu menetralisir oksigen.

Baca juga : Misteri Venus: Apakah Planet Tetangga Bumi Pernah Memiliki Lautan?

Akhirnya, proses fotosintesis awal ini memicu “peristiwa oksidasi besar” (Great Oxidation Event), titik balik ekologi yang memungkinkan kehidupan kompleks muncul di Bumi. Ini menandai transisi dari Bumi yang hampir tanpa oksigen menjadi planet yang kaya akan oksigen di laut dan atmosfernya.

“Lapis-lapis” warna dalam formasi besi berlapis mencerminkan perubahan ini, dengan pola antara endapan besi yang terbentuk tanpa oksigen dan besi yang teroksidasi (berwarna merah).

Argumen tentang Lautan Hijau

Makalah terbaru ini mengajukan argumen lautan Bumi pada masa Arkean berwarna hijau, berdasarkan pengamatan: air di sekitar pulau vulkanik Iwo Jima di Jepang memiliki warna kehijauan yang berkaitan dengan bentuk besi teroksidasi—Fe(III). Alga biru-hijau tumbuh subur di perairan hijau di sekitar pulau itu.

Baca juga : Ditemukan Samudra di Bawah Kerak Bumi, Airnya Lebih Banyak 

Meskipun namanya “alga biru-hijau”, organisme ini sebenarnya adalah bakteri primitif dan bukan alga sejati. Pada masa Arkean, nenek moyang alga biru-hijau modern berevolusi bersamaan dengan bakteri lain yang menggunakan besi ferus (Fe²⁺), bukan air, sebagai sumber elektron dalam fotosintesis. Ini menunjukkan laut saat itu sangat kaya akan kandungan besi.

Organisme fotosintetik menggunakan pigmen (umumnya klorofil) dalam sel mereka untuk mengubah CO2 menjadi gula dengan bantuan energi dari matahari. Klorofil memberi warna hijau pada tumbuhan. Alga biru-hijau unik karena selain membawa pigmen klorofil umum, mereka juga memiliki pigmen kedua bernama phycoerythrobilin (PEB).

Dalam makalahnya, para peneliti menemukan alga biru-hijau modern yang direkayasa secara genetik dengan PEB tumbuh lebih baik di perairan hijau. Meskipun klorofil bagus untuk menyerap cahaya yang terlihat oleh mata manusia, PEB tampaknya lebih efektif dalam kondisi cahaya hijau.

Baca juga : Misi Penelitian ke Uranus dan Bulan-Bulannya: Menyelidiki Kelayakhunian dan Lautan Tersembunyi

Sebelum fotosintesis berkembang dan menghasilkan oksigen, lautan Bumi mengandung besi tereduksi terlarut (besi yang tidak teroksidasi). Oksigen yang dilepaskan fotosintesis awal kemudian menyebabkan besi dalam air laut teroksidasi. Simulasi komputer dalam studi ini juga menunjukkan kadar besi teroksidasi yang cukup tinggi dapat membuat air permukaan laut berubah warna menjadi hijau.

Begitu semua besi di lautan teroksidasi, barulah oksigen bebas (O2) mulai muncul di atmosfer dan laut. Implikasi besar dari studi ini adalah bahwa planet-planet dengan warna hijau pucat yang terlihat dari luar angkasa bisa menjadi kandidat kuat untuk tempat tinggal kehidupan fotosintetik awal.

Perubahan Warna Lautan Tak Terelakkan

Perubahan dalam kimia laut ini berlangsung secara bertahap. Masa Arkean sendiri berlangsung selama 1,5 miliar tahun—lebih dari separuh sejarah Bumi. Sebagai perbandingan, seluruh sejarah kemunculan dan evolusi kehidupan kompleks hanya mencakup sekitar seperdelapan dari sejarah Bumi.

Sangat mungkin bahwa warna lautan berubah secara bertahap selama masa ini dan bahkan berosilasi. Ini bisa menjelaskan mengapa alga biru-hijau mengembangkan dua jenis pigmen fotosintetik. Klorofil paling efektif untuk cahaya putih, seperti yang kita miliki sekarang. Kemampuan memanfaatkan cahaya hijau dan putih merupakan keuntungan evolusioner.

Apakah Warna Lautan Bisa Berubah Lagi?

Pelajaran dari makalah Jepang ini adalah warna lautan kita sangat dipengaruhi kimia air dan aktivitas kehidupan.

• Laut ungu bisa terjadi jika kadar sulfur tinggi, misalnya karena aktivitas vulkanik intens dan kandungan oksigen rendah di atmosfer, yang dapat menyebabkan dominasi bakteri ungu penghasil sulfur.
• Laut merah juga mungkin terjadi dalam iklim tropis ekstrem ketika besi teroksidasi merah terbentuk dari pelapukan batuan di darat dan terbawa ke laut oleh sungai atau angin. Atau ketika jenis alga penyebab “red tide” mendominasi permukaan laut. Alga merah ini sering muncul di wilayah pesisir yang kaya akan pupuk, seperti nitrogen, terutama dekat daerah buangan limbah.

Seiring bertambahnya usia matahari, intensitas sinarnya akan meningkat, menyebabkan penguapan permukaan laut yang lebih tinggi dan paparan sinar UV yang lebih besar. Hal ini bisa menguntungkan bakteri sulfur ungu yang hidup di perairan dalam tanpa oksigen.

Akibatnya, kita mungkin akan melihat lebih banyak warna ungu, cokelat, atau hijau di wilayah pesisir atau laut yang terstratifikasi, dengan penurunan warna biru tua karena fitoplankton berkurang. Pada akhirnya, lautan akan menguap sepenuhnya saat matahari mengembang hingga meliputi orbit Bumi.

Dalam skala waktu geologi, tidak ada yang permanen — perubahan warna lautan adalah hal yang tak terelakkan. (Live Science/Z-2)