Para ilmuwan berteori bahwa di dalam interior Bumi, kondisinya sangat panas dan sangat bertekanan. Inilah yang memungkinkan sebagian besar inti besi dan nikel dibagi antara daerah bagian dalam yang padat dan wilayah bagian luar yang cair. Dinamika inti ini diyakini bertanggung jawab untuk menggerakkan magnetosfer pelindung planet kita, itulah sebabnya para ilmuwan bertekad untuk meningkatkan pemahaman mereka tentang itu.
Berkat penelitian baru yang dilakukan oleh tim ilmuwan internasional, nampaknya wilayah inti juga mendapat bagian yang adil dari "salju"! Dengan kata lain, penelitian mereka menunjukkan bahwa di dalam inti luar, partikel kecil besi mengeras dan jatuh membentuk tumpukan hingga 320 km (200 mil) tebal di atas inti luar. Temuan ini dapat sangat meningkatkan pemahaman kita tentang kekuatan yang mempengaruhi seluruh planet.
Penelitian ini dilakukan oleh tim peneliti dari Jackson School of Geosciences di University of Texas di Austin yang dipimpin oleh Prof. Youjun Zhang dari Institut Fisika Atom dan Molekuler Universitas Sichuan. Studi yang menggambarkan penelitian mereka diterbitkan dalam edisi 23 Desember 2007 Jurnal Penelitian Geofisika (JGR) Bumi Padat.
Mempelajari kedalaman bumi bukanlah tugas yang mudah karena radar penembus-tanah tidak mungkin menyelidiki bahwa pengambilan sampel yang dalam dan langsung benar-benar mustahil. Akibatnya, para peneliti dipaksa untuk mempelajari interior Bumi melalui ilmu seismologi - yaitu studi tentang gelombang suara yang dihasilkan oleh aktivitas geologi dan melewati planet ini secara teratur.
Dengan mengukur dan menganalisis gelombang-gelombang ini, para ilmuwan geologi dapat memperoleh gambaran yang lebih baik tentang struktur dan komposisi interior. Dalam beberapa tahun terakhir, mereka telah mencatat perbedaan antara data seismik dan model inti Bumi saat ini. Pada dasarnya, gelombang yang diukur akan bergerak lebih lambat dari yang diperkirakan ketika melewati dasar inti luar dan lebih cepat ketika bergerak melalui belahan timur inti dalam.
Untuk menyelesaikan misteri ini, Prof. Zhang dan rekan-rekannya mengusulkan bahwa kristalisasi partikel besi dapat terjadi di inti luar, menciptakan inti dalam yang “tertutup salju”. Teori bahwa lapisan bubur ada antara inti bagian dalam dan luar pertama kali diusulkan oleh S.I. Braginskii pada tahun 1963, tetapi ditolak karena pengetahuan yang berlaku tentang kondisi panas dan tekanan dalam inti.
Namun, dengan menggunakan serangkaian percobaan yang dilakukan pada bahan seperti inti dan studi ilmiah yang lebih baru, Prof. Zhang dan timnya mampu menunjukkan bahwa kristalisasi pada inti luar memang mungkin. Selanjutnya, mereka menemukan bahwa sekitar 15% dari bagian paling bawah dari inti luar dapat dibuat dari kristal berbasis besi yang pada akhirnya akan jatuh dan mengendap di atas inti bagian dalam yang padat.
"Agak aneh untuk dipikirkan," kata Nick Dygert, asisten profesor di Universitas Tenessee yang membantu melakukan penelitian sebagai bagian dari persekutuan postdoctoral dengan JSG. "Anda memiliki kristal di dalam inti luar yang turun ke inti dalam jarak beberapa ratus kilometer."
Seperti Prof. Jung-Fu Lin (penulis lain dalam penelitian ini) menjelaskan, ini mirip dengan bagaimana batu terbentuk di dalam gunung berapi. "Inti logam Bumi bekerja seperti ruang magma yang lebih baik kita kenal di kerak bumi," katanya. Tim itu bahkan membandingkan proses yang menyebabkan tumpukan partikel besi terbentuk di inti luar bumi dengan apa yang terjadi di dalam ruang magma yang lebih dekat ke permukaan bumi.
Sedangkan pemadatan mineral menciptakan apa yang dikenal sebagai "batu kumulatif" di ruang magma, pemadatan partikel besi jauh di dalam interior bumi berkontribusi pada pertumbuhan inti dalam dan menyusutnya inti luar. Akumulasi partikel-partikel ini terhadap inti luar akan menjelaskan penyimpangan seismik karena variasi ketebalan antara belahan timur dan barat akan menjelaskan perubahan kecepatan.
Mengingat pengaruh inti terhadap fenomena di seluruh planet - seperti magnetosfer yang disebutkan di atas dan pemanasan yang mendorong aktivitas tektonik - mempelajari lebih lanjut tentang komposisi dan perilakunya sangat penting untuk meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana proses yang lebih besar ini bekerja. Dalam hal ini, penelitian yang dilakukan oleh Prof. Zhang dan rekan-rekannya dapat membantu menyelesaikan pertanyaan lama tentang interior Bumi dan bagaimana hal itu terjadi.
Seperti Bruce Buffet, seorang profesor geosains di UC Berkley yang mempelajari interior planet (dan tidak terlibat dalam penelitian ini) menyatakan:
“Menghubungkan prediksi model dengan pengamatan anomali memungkinkan kita untuk menarik kesimpulan tentang kemungkinan komposisi inti cair dan mungkin menghubungkan informasi ini dengan kondisi yang berlaku pada saat planet ini terbentuk. Kondisi awal adalah faktor penting di Bumi menjadi planet yang kita tahu. "
Mengingat cara magnetosfer Bumi dan aktivitas tektoniknya diyakini memainkan peran penting dalam kemunculan dan evolusi kehidupan, memahami dinamika interior planet kita juga dapat membantu dalam perburuan eksoplanet yang berpotensi dihuni - belum lagi kehidupan terestrial!
Penelitian ini didanai oleh National Science Science Foundation of China, Fundamental Research Funds untuk Universitas Pusat, Jackson School of Geosciences, National Science Foundation, dan Sloan Foundation.
