Sulfat Danau Matano, Ungkap Biosfer Laut 2,5 M Tahun Lalu

Lautan di zaman kuno sangat keras bagi kehidupan, dimana konsentrasi sulfat jauh lebih rendah daripada saat ini. Sulfat, dalam pengetahuan dianggap sebagai nutrisi biologis yang sangat menentukan kelangsungan hidup fauna laut. Studi ini dikerjakan oleh sekelompok ilmuwan berdasarkan sampel yang diambil dari Danau Matano di Sulawesi Selatan, Indonesia.

Penelitian kadar sulfat di Danau Matano mengungkap kisah baru biosfer di awal terbentuknya Bumi dan kehidupan primitif lautan di Bumi, periode Arkean Eon sekitar 2,5 miliar tahun lalu. Setidaknya, organisme membutuhkan sulfur sebagai nutrisi dan memainkan peran utama dalam mengatur kimia atmosfer serta iklim global. Ilmuwan yang terlibat diantaranya Sean Crowe, asisten profesor di Departments of Microbiology and Immunology, and Earth, Ocean and Atmospheric Sciences, dari University of British Columbia. Hasil penemuan mereka dipublikasikan dalam jurnal Science edisi November 2014.

Penelitian Kadar Sulfat Danau Matano

Danau Matano berada di ujung selatan pulau Sulawesi, kota Sorowako, Kabupaten Luwu Timur. Danau ini memiliki kedalaman 600 meter, 382 meter diatas permukaan laut. Menurut ilmuwan, Danau Matano merupakan salah satu dari delapan danau terdalam di dunia dan yang terdalam di kawasan Asia Tenggara. Dalam studi geologi, Danau Matano bukan merupakan pembentukan dari beberapa anak sungai, tapi terbentuk dari ribuan mata air yang sangat jernih. Selain digunakan sebagai tempat wisata dan sumber daya alam, danau Matano juga dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga air.

Para ilmuwan yang tergabung berasal dari UBC, University of Southern Denmark, Caltech, University of Minnesota Duluth, dan Universitas Maryland, mereka menggunakan teknik baru dan model komputer untuk mengkalibrasi jejak metabolisme bakteri belerang di Danau Matano, danau yang dianggap memiliki komposisi kimia mirip dengan lautan Bumi Awal. Mereka mengukur jejak kimia pada batuan yang lebih tua dari 2,5 miliar tahun, dan menemukan kadar sulfat 80 kali lebih rendah daripada komposisi lautan saat ini.

Menurut Crowe, penelitian kadar sulfat di Danau Matano hanyalah sebagian kecil dari perkiraan sebelumnya, dan selama ribuan tahun tingkat kadar sulfat lebih rendah daripada saat ini. Dalam temuan tersebut, kadar sulfat diperkiran sangat buruk  dan kelangkaan sulfat akan membentuk sifat, aktivitas dan evolusi kehidupan awal di Bumi. Mungkin banyak makhluk hidup yang tak mampu bertahan hidup lama pada waktu itu.

Jejak seperti ini mungkin lebih sensitif, sehingga penyediaan alat untuk mencari metabolisme sulfur dalam sejarah bumi sangat dibutuhkan. Hal yang sama mungkin juga berlaku di planet lain seperti Mars.

Dalam penelitian sebelumnya telah disebutkan bahwa tingkat sulfat periode Arkean (Archean) berkisar 200 mikromolar, konsentrasi belerang cukup banyak tersedia untuk kelangsungan hidup di lautan Bumi Awal. Hasil penelitian kadar sulfat di Danau Matano menunjukkan kemungkinan kurang dari 2,5 mikromolar atau ribuan kali lebih rendah dari saat ini.

Dalam studi ini, para ilmuwan menggunakan pendekatan 'state-of-the-art mass spectrometric' yang dikembangkan California Institute of Technology untuk membuktikan bahwa mikroorganisme yang ter-fraksinasi isotop sulfur berada dalam konsentrasi yang lebih rendah daripada sebelumnya. Metabolisme sulfur mikroba meninggalkan jejak sejarah yang jelas, bahkan juga mendeteksi waktu ketika sulfat langka.

Sampel yang diambil dari Danau Matano menggunakan analog modern, dan menegaskan bahwa tingkat kadar sulfat sangat buruk bagi kehidupan lautan periode Arkean. Prof Sergei Katsev dari University of Minnesota Duluth mengatakan, bahwa penelitian tingkat kadar sulfat di Danau Matano tergolong unik dan justru memungkinkan ilmuwan menggunakan model numerik. 

Hal ini untuk merekonstruksi kimia lautan purba dengan data lebih lengkap dan belum pernah terjadi sebelumnya. Ilmuwan menggunakan data kalibrasi sulfat yang dapat dikembangkan untuk penelitian sejarah lautan di bumi. Mereka merekonstruksi konsentrasi air laut sulfat periode Arkean menggunakan model ini dan mengkompilasi dengan data isotop belerang yang diperoleh dari batuan sedimen periode Arkean.