Asal-usul kehidupan tetap menjadi salah satu misteri ilmiah yang paling menarik. Teori utama saat ini menunjukkan bahwa kehidupan muncul di bumi pada sejarah awalnya melalui serangkaian reaksi kimia spontan. Proses ini kemungkinan dimulai dengan molekul-molekul anorganik yang membentuk senyawa organik sederhana seperti asam amino, lipid, dan gula.

Molekul-molekul organik kecil ini kemudian bergabung untuk membentuk senyawa organik yang lebih besar, yang akhirnya membentuk kehidupan primitif pertama. Salah satu langkah krusial dalam proses ini adalah pembentukan senyawa organik secara spontan dari zat anorganik, yang terkenal dibuktikan melalui eksperimen Miller-Urey.

Ventilasi Hidrotermal Laut Dalam: Tempat Lahirnya Kehidupan?

Sebagian besar ilmuwan percaya bahwa reaksi kimia ini terjadi di sekitar sistem hidrotermal laut dalam, yang sering disebut sebagai "perokok hitam" atau "perokok putih." Sistem ini ditemukan di sepanjang punggung laut dan merupakan hasil aktivitas geologi di mana air superpanas yang kaya mineral keluar dari retakan vulkanik dan bertemu dengan air laut yang dingin, menciptakan plumes mineral yang dramatis. Cairan yang dikeluarkan mengandung belerang dan bahan kimia lain yang dapat menyediakan material dan energi yang dibutuhkan untuk reaksi pembentukan kehidupan awal. Kondisi inilah yang menjadikan ventilasi hidrotermal sebagai salah satu lingkungan yang paling memungkinkan untuk asal-usul kehidupan, dengan menawarkan kondisi yang mirip dengan kondisi bumi purba.

Mengungkap Transisi dari Anorganik ke Organik

Meski sistem hidrotermal banyak dianggap sebagai tempat lahirnya kehidupan, bagaimana tepatnya molekul anorganik berubah menjadi molekul organik dalam lingkungan seperti itu masih belum jelas. Terobosan terbaru datang ketika para peneliti menemukan bahan organik non-biologis berukuran mikron dalam kerak litosfer di Punggung Laut India Barat Daya. Penemuan ini memberikan wawasan baru mengenai bagaimana zat anorganik dapat menghasilkan senyawa organik.

Membedakan Asal Usul Biologis dan Non-Biologis

Bahan organik non-biologis mengacu pada senyawa yang terbentuk tanpa keterlibatan organisme hidup, biasanya melalui reaksi kimia dengan suhu dan tekanan tinggi. Karena bahan organik yang dihasilkan oleh organisme hidup sangat umum di bumi, membedakan bahan organik non-biologis merupakan tugas yang penting namun menantang.

Untuk mengatasi hal ini, para peneliti menganalisis sampel basalt yang dikumpulkan oleh submersible berawak Deep Sea Warrior selama ekspedisi TS-10. Lingkungan laut dalam sangat ideal untuk penelitian semacam ini karena kemiripannya dengan kondisi awal bumi dan isolasi relatifnya dari kontaminasi biologis modern.

Dengan memeriksa kelompok fungsi, kelompok atom reaktif dalam molekul dan dalam sampel tersebut, ilmuwan berhasil memastikan bahwa bahan organik tersebut bukan hasil dari proses biologis. Kelompok fungsi ini memainkan peran penting dalam menentukan perilaku dan interaksi molekul, yang memungkinkan reaksi biokimia kompleks yang esensial untuk kehidupan. Dengan mengidentifikasi penanda kimia ini, para peneliti dapat menunjukkan asal usul non-biologis dari senyawa organik tersebut.

Proses Pembentukan: Peran Goetit

Setelah menyingkirkan asal usul biologis, fokus penelitian beralih pada bagaimana senyawa organik ini terbentuk. Dengan menggunakan teknik analisis canggih, termasuk mikroskop elektron, spektrometri massa sekunder ion waktu-tempo, dan spektroskopi inframerah fototermal nanospektroskopi, serta perhitungan teori fungsional densitas (DFT), para ilmuwan menemukan korelasi spasial yang erat antara materi organik dan goetit, produk reaksi air-batuan. Atom besi pada goetit dapat mengadsorpsi karbon dioksida, dan kelompok hidroksil (-OH) di sekitarnya memfasilitasi reaksi hidrogenasi, mengaktifkan karbon dioksida. Aktivasi ini memungkinkan rantai karbon memanjang, yang pada akhirnya menghasilkan senyawa organik yang diamati. Singkatnya, goetit bertindak sebagai katalis alami, yang mengubah molekul anorganik menjadi prekursor organik.

Resep Tanpa Koki

Dengan menggabungkan mikroanalisis presisi tinggi dan pemodelan komputasi, para peneliti berhasil merekonstruksi bagaimana "dapur" sistem hidrotermal laut dalam dapat menghasilkan "hidangan" senyawa organik tanpa keberadaan "koki" (organisme biologis). Penelitian ini tidak hanya memberikan pencerahan mengenai asal-usul kehidupan di bumi, tetapi juga memberikan template untuk mencari kehidupan di planet atau benda langit lain.

Implikasi untuk Astrobiologi

Penemuan ini memberikan petunjuk berharga untuk mengidentifikasi kehidupan di luar bumi. Dengan memahami bagaimana senyawa organik dapat terbentuk tanpa kehidupan, para ilmuwan kini memiliki kerangka baru untuk menjelajahi lingkungan ekstraterestrial. Ini membuka pintu untuk mengungkap prinsip-prinsip universal di balik munculnya kehidupan.

Kerja Sama Antar Disiplin

Penelitian revolusioner ini dilakukan oleh Dr. Nan Jingbo dari Institut Geologi dan Paleontologi Nanjing, Dr. Peng Xiaotong dari Institut Ilmu dan Teknik Laut Dalam, serta kolaborator dari Universitas Utrecht di Belanda. Penelitian ini didukung oleh Program Penelitian dan Pengembangan Utama Nasional Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, Dewan Penelitian Eropa, dan Organisasi Penelitian Ilmiah Belanda (NWO). Upaya interdisipliner ini menjembatani masa lalu bumi dan misteri alam semesta, membawa umat manusia lebih dekat untuk menjawab salah satu pertanyaan paling mendalam tentang keberadaan kehidupan.