Untuk banyak alasan, Venus kadang-kadang disebut sebagai "Kembar Bumi" (atau "Planet Suster", tergantung pada siapa yang Anda tanya). Seperti Bumi, bumi adalah terestrial (yaitu berbatu) di alam, terdiri dari mineral silikat dan logam yang dibedakan antara inti besi-nikel dan mantel silikat serta kerak bumi. Tetapi ketika datang ke atmosfer dan medan magnet masing-masing, dua planet kita tidak bisa lebih berbeda.
Untuk beberapa waktu, para astronom telah berjuang untuk menjawab mengapa Bumi memiliki medan magnet (yang memungkinkannya mempertahankan atmosfer yang tebal) dan Venus tidak. Menurut sebuah studi baru yang dilakukan oleh tim ilmuwan internasional, mungkin ada hubungannya dengan dampak besar yang terjadi di masa lalu. Karena Venus tampaknya tidak pernah mengalami dampak seperti itu, dinamo yang diperlukan tidak pernah menghasilkan medan magnet.
Studi yang berjudul "Formasi, stratifikasi, dan pencampuran inti Bumi dan Venus", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Surat Planet Bumi dan Sains. Penelitian ini dipimpin oleh Seth A. Jacobson dari Universitas Northwestern, dan termasuk anggota dari Observatory de la Côte d'Azur, Universitas Bayreuth, Institut Teknologi Tokyo, dan Lembaga Carnegie Washington.
Demi studi mereka, Jacobson dan rekan-rekannya mulai mempertimbangkan bagaimana planet terestrial terbentuk di tempat pertama. Menurut model pembentukan planet yang paling diterima secara luas, planet terestrial tidak terbentuk dalam satu tahap, tetapi dari serangkaian peristiwa pertambahan yang ditandai dengan tabrakan dengan planetesimal dan embrio planet - yang sebagian besar memiliki inti sendiri.
Studi terbaru tentang fisika mineral tekanan tinggi dan dinamika orbital juga menunjukkan bahwa inti planet mengembangkan struktur bertingkat ketika mereka bertambah. Alasan untuk ini berkaitan dengan bagaimana kelimpahan elemen cahaya yang lebih tinggi digabungkan dengan logam cair selama proses tersebut, yang kemudian akan tenggelam untuk membentuk inti planet saat suhu dan tekanan meningkat.
Inti bertingkat seperti itu tidak akan mampu melakukan konveksi, yang diyakini akan memungkinkan medan magnet Bumi. Terlebih lagi, model tersebut tidak sesuai dengan studi seismologis yang menunjukkan bahwa inti bumi sebagian besar terdiri dari besi dan nikel, sementara sekitar 10% dari beratnya terdiri dari unsur-unsur ringan - seperti silikon, oksigen, sulfur, dan lain-lain. Inti luarnya juga homogen, dan terdiri dari banyak elemen yang sama.
Jacobson menjelaskan kepada Space Magazine melalui email:
“Planet-planet terestrial tumbuh dari urutan peristiwa (dampak) akresi, sehingga intinya juga tumbuh secara multi-tahap. Pembentukan inti multi-tahap menciptakan struktur kepadatan berlapis bertingkat secara stabil di dalam inti karena elemen-elemen ringan semakin digabungkan dalam penambahan inti selanjutnya. Elemen cahaya seperti O, Si, dan S semakin mempartisi menjadi cairan pembentuk inti selama pembentukan inti ketika tekanan dan suhu lebih tinggi, sehingga peristiwa pembentukan inti kemudian memasukkan lebih banyak unsur-unsur ini ke dalam inti karena Bumi lebih besar dan karena itu tekanan dan suhu lebih tinggi. .
“Ini membentuk stratifikasi stabil yang mencegah geodynamo tahan lama dan medan magnet planet. Ini adalah hipotesis kami untuk Venus. Dalam kasus Bumi, kami pikir dampak pembentukan Bulan cukup keras untuk secara mekanis mencampur inti Bumi dan memungkinkan geodynamo tahan lama untuk menghasilkan medan magnet planet saat ini. "
Untuk menambah keadaan kebingungan ini, penelitian paleomagnetik telah dilakukan yang menunjukkan bahwa medan magnet bumi telah ada setidaknya 4,2 miliar tahun (sekitar 340 juta tahun setelah terbentuk). Dengan demikian, muncul pertanyaan apa yang bisa menjelaskan keadaan konveksi saat ini dan bagaimana hal itu terjadi. Demi studi mereka, Jacobson dan timnya mempertimbangkan kemungkinan bahwa dampak besar dapat menjelaskan hal ini. Seperti yang ditunjukkan Jacobson:
“Dampak energi mencampur inti secara mekanis sehingga dapat menghancurkan stratifikasi yang stabil. Stratifikasi yang stabil mencegah konveksi yang menghambat geodinamik. Menghapus stratifikasi memungkinkan dinamo beroperasi. "
Pada dasarnya, energi dari dampak ini akan mengguncang inti, menciptakan wilayah homogen tunggal di mana geodynamo tahan lama bisa beroperasi. Mengingat usia medan magnet Bumi, ini konsisten dengan teori dampak Theia, di mana objek seukuran Mars diyakini telah bertabrakan dengan Bumi 4,51 miliar tahun lalu dan menyebabkan pembentukan sistem Bumi-Bulan.
Dampak ini dapat menyebabkan inti Bumi berubah dari stratifikasi menjadi homogen, dan selama 300 juta tahun ke depan, kondisi tekanan dan suhu dapat menyebabkannya membedakan antara inti bagian dalam yang solid dan bagian luar yang cair. Berkat rotasi di inti luar, hasilnya adalah efek dinamo yang melindungi atmosfer kita saat terbentuk.
Benih-benih teori ini dipresentasikan tahun lalu di Konferensi Sains Planet dan Planet ke-47 di The Woodlands, Texas. Dalam sebuah presentasi berjudul “Pencampuran Dinamis dari Inti Planet oleh Dampak Raksasa“, Dr. Miki Nakajima dari Caltech - salah satu penulis pendamping dalam studi terbaru ini - dan David J. Stevenson dari Carnegie Institution of Washington. Pada saat itu, mereka mengindikasikan bahwa stratifikasi inti Bumi mungkin telah diatur ulang oleh dampak yang sama yang membentuk Bulan.
Studi Nakajima dan Stevenson-lah yang menunjukkan bagaimana dampak paling keras bisa menggerakkan inti planet-planet di akhir pertambahan mereka. Berdasarkan hal ini, Jacobson dan rekan penulis lainnya menerapkan model bagaimana Bumi dan Venus bertambah dari piringan padat dan gas tentang proto-Sun. Mereka juga menerapkan perhitungan tentang bagaimana Bumi dan Venus tumbuh, berdasarkan pada kimia mantel dan inti dari masing-masing planet melalui setiap peristiwa akresi.
Arti penting dari studi ini, dalam hal bagaimana hubungannya dengan evolusi Bumi dan munculnya kehidupan, tidak dapat diabaikan. Jika magnetosfer Bumi adalah hasil dari dampak energi yang terlambat, maka dampak seperti itu bisa jadi perbedaan antara planet kita yang dapat dihuni atau terlalu dingin dan gersang (seperti Mars) atau terlalu panas dan neraka (seperti Venus). Seperti yang disimpulkan Jacobson:
“Medan magnet planet melindungi planet dan kehidupan di planet ini dari radiasi kosmik yang berbahaya. Jika dampak yang terlambat, keras dan raksasa diperlukan untuk medan magnet planet maka dampak seperti itu mungkin diperlukan untuk kehidupan. "
Melihat melampaui Tata Surya kita, makalah ini juga memiliki implikasi dalam studi planet ekstra-surya. Di sini juga, perbedaan antara planet yang dapat dihuni atau tidak dapat diturunkan menjadi dampak energi tinggi yang menjadi bagian dari sejarah awal sistem. Di masa depan, ketika mempelajari planet ekstra-surya dan mencari tanda-tanda kelayakhunian, para ilmuwan mungkin terpaksa bertanya satu pertanyaan sederhana: "Apakah itu terpukul cukup keras?"
