BOSTON - Lautan magma luas di bumi, bergolak jauh di bawah kaki kita, tampaknya memompa oksigen ke inti cair planet ini. Dan oksigen itu membentuk gempa bumi dan gunung berapi di seluruh planet kita.
Itulah kesimpulan dari badan penelitian fisikawan University College London Dario Alfe yang dipresentasikan pada Selasa (5 Maret) di sini pada pertemuan bulan Maret di American Physical Society. Meskipun mustahil untuk mengamati oksigen di inti Bumi secara langsung - ribuan mil dari batu panas menghalangi pandangan itu - Alfe dan rekan-rekannya menggunakan kombinasi data seismologis, kimia, dan pengetahuan tentang sejarah kuno tata surya kita untuk menarik kesimpulan mereka.
Sedikit bukti utama bahwa sesuatu seperti oksigen bersembunyi di inti besi? Gempa bumi. Gemuruh yang kita rasakan di permukaan adalah hasil dari gelombang yang bergerak di seluruh planet kita. Dan perilaku gelombang-gelombang itu menawarkan petunjuk tentang isi Bumi - hampir seperti USG seluruh planet.
Ketika gelombang gempa memantul dari inti dan kembali ke permukaan, bentuknya menunjukkan bahwa inti luar besi cair secara signifikan lebih padat daripada inti besi padat bertekanan di dalamnya. Dan perbedaan kepadatan itu berdampak pada bentuk gempa bumi dan perilaku gunung berapi di permukaan. Tapi itu bukan bagaimana besi murni seharusnya berperilaku, Alfe memberi tahu Live Science setelah ceramahnya.
"Jika intinya adalah besi murni, kontras kepadatan antara inti bagian dalam yang solid dan cairan harus berada di urutan 1,5 persen," katanya. "Tapi seismologi memberi tahu kita lebih seperti 5 persen."
Dengan kata lain, inti luar kurang padat dari yang seharusnya, menunjukkan ada beberapa unsur non-besi bercampur, membuatnya lebih ringan.
Sehingga menimbulkan pertanyaan: Mengapa elemen yang lebih ringan dicampur dengan inti luar tetapi bukan inti bagian dalam yang solid?
Ketika atom berada dalam keadaan cair, mereka mengalir dengan bebas melewati satu sama lain, memungkinkan campuran unsur yang berbeda untuk hidup berdampingan, bahkan di lingkungan ekstrim Bumi bagian dalam, kata Alfe. Tetapi ketika tekanan ekstrem memaksa inti bagian dalam menjadi padat, atom-atom di sana membentuk kisi ikatan kimia yang lebih kaku. Dan struktur yang lebih ketat itu tidak mengakomodasi elemen asing dengan mudah. Saat inti padat terbentuk, ia akan memiliki atom oksigen yang meludah dan kotoran lain ke dalam lingkungan cairnya seperti pasta gigi yang keluar dari tabung yang diperas.
"Kau melihat efek yang sama pada gunung es," katanya.
Ketika air asin di laut membeku, ia membuang kotorannya. Jadi gunung es berakhir sebagai bongkahan air tawar yang mengapung di atas lautan yang kaya akan natrium.
Tidak ada bukti langsung bahwa unsur yang lebih ringan dalam inti cair adalah oksigen, kata Alfe. Tetapi planet kita terbentuk dari awan debu tata surya awal, dan kita tahu unsur apa yang ada di sana.
Tim peneliti mengesampingkan unsur-unsur lain, seperti silikon, yang mungkin secara teoritis hadir di inti berdasarkan susunan awan itu tetapi tidak menjelaskan efek yang diamati. Oksigen dibiarkan sebagai kandidat yang paling mungkin, katanya.
Lebih lanjut, kadar oksigen yang secara teoritis ada dalam inti tampak lebih rendah daripada yang diperkirakan oleh kimia berdasarkan kandungan oksigen mantel. Itu menunjukkan lebih banyak oksigen mungkin dipompa secara kimia ke inti luar bahkan hari ini dari mantel yang lebih kaya oksigen di sekitarnya.
Ditanya seperti apa bentuk oksigen dalam inti, Alfe mengatakan untuk tidak membayangkan gelembung atau bahkan karat yang terbentuk ketika zat besi berikatan langsung dengan oksigen. Sebaliknya, pada suhu dan tekanan itu, atom oksigen akan mengambang bebas di antara atom-atom besi, menciptakan gumpalan besi cair yang apung.
"Jika Anda mengambil sebidang cairan yang memiliki 90 atom besi dan 10 atom oksigen, paket ini akan kurang padat dari sebidang besi murni," dan itu akan mengambang, kata Alfe.
Untuk membantu mengkonfirmasikan hasil ini, Alfe mengatakan dia menantikan hasil dari upaya untuk mengukur neutrino yang terbentuk di planet kita dan menyebar ke permukaan. Sementara "geoneutrino" sangat jarang, katanya, mereka dapat menawarkan banyak informasi tentang apa yang terjadi di planet ini ketika mereka muncul.
Tetapi tanpa cara mengakses inti secara langsung, fisikawan akan selalu terjebak membuat penilaian terbaik tentang susunannya dari data sekunder yang terbatas.
