Seonggok air mungkin bersembunyi lebih dari 250 mil (400 kilometer) di bawah kaki Anda.
Di situlah mantel bumi bertemu kerak bumi. Geoscientists telah lama berpikir bahwa di bawah zona transisi ini (mulai dari 255 mil, atau 410 km, dalam) mineral yang diisi air yang disebut brucite tidak stabil dan terurai, sehingga molekul air mengalir ke permukaan planet.
Tetapi penelitian baru menunjukkan bahwa sebelum brucite - yang merupakan 50 persen magnesium oksida dan 50 persen air - terurai, ia berubah menjadi struktur 3D lain yang lebih stabil. Temuan itu, yang dirinci secara online pada 21 November dalam jurnal Proceedings of National Academy of Sciences, berarti ada setumpuk air yang terletak lebih dalam di Bumi daripada yang diperkirakan sebelumnya.
"Itu tidak sepenuhnya diharapkan," kata rekan penulis studi Andreas Hermann, seorang dosen fisika komputasi di University of Edinburgh di Skotlandia. "Karena orang telah mempelajari materi ini selama beberapa dekade dan tidak ada yang pernah berpikir untuk melihat apakah akan ada fase lain sebelum akhirnya hancur."
Menyelidiki Bumi dalam
Para ilmuwan sebelumnya percaya bahwa brucite tetap stabil hanya sejauh zona transisi, lapisan 250 mil (250 km) tepat di bawah mantel atas. Sebagian, struktur mineral menginformasikan pandangan ini. Brucite adalah bahan berlapis di mana molekul di setiap lapisan sangat terikat satu sama lain tetapi lemah terhubung ke lapisan lain. Bahan seperti ini, jika diperas dengan tekanan yang cukup, harus mengalami semacam perubahan. Para peneliti sebelumnya berasumsi bahwa sebagai respons terhadap tekanan zona transisi, yang mencapai sekitar 200.000 atmosfer, brucite akan hancur. (Satu atmosfer kira-kira adalah tekanan di permukaan laut).
Tidak dapat menyelidiki Bumi dalam secara langsung, Hermann dan rekan penulisnya, Mainak Mookherjee, seorang profesor geologi di Florida State University, menggunakan perhitungan kuantum-mekanis, menganalisis berbagai kemungkinan struktur brucite dalam kondisi Bumi dalam.
"Ini adalah komputasi big-data," kata Hermann. "Kami membuat ribuan struktur, mengoptimalkan semuanya, dan melakukan perhitungan yang cukup akurat sehingga jika sesuatu lebih stabil daripada yang lain, kami dapat mengatakan bahwa memang demikian."
Brucite adalah mineral yang dipelajari dengan baik dan relatif sederhana. Meski begitu, Hermann mengatakan bahwa kunci perhitungan baru adalah mengabaikan asumsi yang ada tentang brucite. Setelah beberapa bulan menjalankan berbagai struktur melalui program komputer mereka, para peneliti menemukan fase brucite yang sebelumnya tidak diketahui yang akan mampu menahan tekanan tinggi yang ditemukan di mantel bawah.
Bahkan dengan fase baru brucite ini, para ilmuwan masih tidak dapat secara langsung mengukur jumlah zat dalam mantel atau berapa banyak air yang dimiliki mineral. Namun, Hermann dan Mookherjee berhasil mengetahui sifat elastis fase brucite yang baru. Mengetahui hal ini, kata Hermann, seismolog mungkin dapat mendeteksi berapa banyak brucite yang ada di mantel karena tanda tangan gempa bumi berbeda berdasarkan elastisitas batuan yang dilaluinya.
Mengapa brucite penting?
Perkiraan saat ini menunjukkan bahwa Bumi yang dalam dapat menampung air sebanyak semua lautan di permukaan planet ini digabungkan. Reservoir air ini, dan brucite trove tambahan juga dapat bertahan, sangat penting untuk pergerakan material melalui Bumi. Saat mineral yang mengandung air bergerak turun melalui lapisan Bumi, bahan-bahan tersebut akhirnya membusuk, melepaskan air yang membuat jalan kembali ke permukaan, seringkali melalui aktivitas vulkanik.
Air sangat penting untuk daur ulang mineral melalui vulkanisme dan lempeng tektonik, karena menyediakan pelumasan yang diperlukan untuk berbagai bahan batuan untuk bergerak melewati satu sama lain, seperti yang terjadi di zona subduksi. Ini juga membantu beberapa bahan larut saat bergerak melalui siklus batuan. Tanpa air, kata Hermann, planet akan terhenti secara geologis. Ini berarti tidak ada kerak atau tanah baru, dan penghentian vulkanisme; perubahan ini dapat memiliki efek bencana pada tanah dan atmosfer planet ini.
Selain berpotensi mengubah pemahaman ilmuwan tentang reservoir air jauh di bawah permukaan bumi, Hermann mengatakan penelitian ini memperjuangkan cara baru untuk berpikir tentang Bumi yang dalam pada umumnya. Para peneliti tidak akan menemukan fase baru ini jika mereka lebih menyukai versi yang diterima, katanya.
