Evolusi Warna Lautan: Dari Hijau Purba ke Biru Modern

Lautan yang saat ini didominasi warna biru, ternyata menyimpan sejarah warna yang berbeda di masa lalu. Penelitian terbaru dari Jepang mengungkap bahwa lautan purba di Bumi mungkin memiliki warna hijau yang mencolok. Perbedaan warna ini berkaitan erat dengan komposisi kimia air laut purba dan evolusi awal fotosintesis.

Jejak Lautan Hijau dalam Formasi Besi Bergaris

Bukti utama dari lautan hijau purba ini ditemukan dalam formasi besi bergaris, endapan batuan kuno yang terbentuk antara 3,8 hingga 1,8 miliar tahun lalu. Pada masa itu, kehidupan di Bumi masih terbatas pada organisme bersel satu di lautan. Daratan didominasi oleh batuan dan sedimen berwarna abu-abu, cokelat, dan hitam yang tandus. Air hujan yang mengikis batuan tersebut membawa besi terlarut ke lautan melalui sungai. Sumber besi lainnya berasal dari aktivitas vulkanik di dasar laut. Besi ini memainkan peran penting dalam menentukan warna lautan purba.

Pada era Arkean, atmosfer dan lautan Bumi sangat miskin oksigen. Namun, periode ini juga menjadi saksi evolusi organisme pertama yang mampu menghasilkan energi dari sinar matahari melalui fotosintesis anaerobik. Proses fotosintesis ini, yang tidak memerlukan oksigen, menghasilkan gas oksigen sebagai produk sampingan. Oksigen ini kemudian berikatan dengan besi terlarut di air laut. Proses ini terus berlanjut hingga seluruh besi di air laut terikat dengan oksigen, barulah oksigen bebas dapat terakumulasi di atmosfer. Peristiwa ini dikenal sebagai Peristiwa Oksidasi Besar, titik balik penting dalam sejarah Bumi yang memungkinkan evolusi kehidupan kompleks.

Alasan Lautan Purba Berwarna Hijau

Teori tentang lautan hijau purba didukung oleh pengamatan modern di sekitar pulau vulkanik Iwo Jima, Jepang. Perairan di sekitar pulau ini memiliki warna kehijauan akibat keberadaan besi teroksidasi (Fe(III)). Selain itu, alga hijau-biru, yang sebenarnya adalah bakteri primitif, tumbuh subur di perairan ini. Pada zaman Arkean, nenek moyang alga hijau-biru modern berevolusi bersama bakteri lain yang menggunakan besi fero sebagai sumber elektron untuk fotosintesis. Hal ini mengindikasikan kadar besi yang sangat tinggi di lautan purba.

Organisme fotosintetik menggunakan pigmen, terutama klorofil, untuk mengubah karbon dioksida menjadi gula menggunakan energi matahari. Klorofil memberikan warna hijau pada tumbuhan. Alga hijau-biru unik karena mengandung klorofil dan pigmen kedua yang disebut phycoerythrobilin (PEB). Simulasi komputer menunjukkan bahwa oksigen yang dilepaskan oleh fotosintesis awal menyebabkan konsentrasi partikel besi teroksidasi yang cukup tinggi untuk mengubah warna permukaan air menjadi hijau.

Implikasi dari penelitian ini sangat signifikan. Jika lautan purba berwarna hijau, maka planet ekstrasurya dengan karakteristik serupa (dunia "titik hijau pucat") berpotensi menjadi kandidat yang baik untuk dihuni oleh kehidupan fotosintetik awal.

Perubahan Warna Lautan yang Dinamis

Perubahan dalam komposisi kimia lautan terjadi secara bertahap selama periode Arkean yang berlangsung selama 1,5 miliar tahun. Warna lautan kemungkinan besar berubah secara bertahap dan bahkan berosilasi selama periode ini. Hal ini mungkin menjelaskan mengapa alga hijau-biru mengembangkan kedua bentuk pigmen fotosintesis. Klorofil paling efisien dalam menyerap cahaya putih, sementara pigmen lain mungkin lebih efisien dalam menyerap spektrum cahaya yang berbeda pada kondisi lingkungan yang berbeda pula. Kemampuan untuk memanfaatkan cahaya hijau dan putih akan menjadi keuntungan evolusi.

Bisakah Lautan Kembali Berubah Warna?

Warna lautan sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia air dan aktivitas kehidupan. Secara teoritis, lautan dapat berubah warna lagi di masa depan.

• Lautan Ungu: Kadar sulfur yang tinggi akibat aktivitas vulkanik yang intens dan rendahnya kadar oksigen di atmosfer dapat memicu dominasi bakteri sulfur ungu, menghasilkan lautan berwarna ungu.
• Lautan Merah: Iklim tropis yang intens dengan erosi batuan yang menghasilkan besi teroksidasi merah, atau dominasi alga penyebab "pasang merah", dapat menghasilkan lautan berwarna merah.

Seiring bertambahnya usia Matahari, peningkatan penguapan permukaan dan intensitas radiasi UV dapat mendukung pertumbuhan bakteri sulfur ungu di perairan dalam yang kekurangan oksigen. Hal ini dapat menyebabkan dominasi warna ungu, cokelat, atau hijau di wilayah pesisir, dengan berkurangnya warna biru akibat penurunan populasi fitoplankton. Pada akhirnya, lautan akan menguap sepenuhnya saat Matahari mengembang.

Perubahan warna lautan dapat terjadi kapan saja dalam skala waktu geologis. Warna lautan yang kita nikmati saat ini bukanlah sesuatu yang permanen. Komposisi kimia dan kehidupan penghuninya dapat terus berevolusi dan mengubah warna laut yang menakjubkan.