Apakah sebuah planet memiliki medan magnet atau tidak, akan menentukan apakah layak dihuni atau tidak. Jika Bumi memiliki magnetosfer yang kuat yang melindungi kehidupan dari radiasi berbahaya dan mencegah angin matahari melepaskan atmosfernya, planet seperti Mars tidak lagi melakukannya. Karena itu mengapa ia berubah dari dunia dengan atmosfer yang lebih tebal dan air cair di permukaannya menjadi tempat yang dingin dan kering seperti sekarang ini.
Karena alasan ini, para ilmuwan telah lama berusaha memahami apa yang memberi kekuatan pada medan magnet Bumi. Sampai sekarang, konsensus adalah bahwa itu adalah efek dinamo yang diciptakan oleh inti luar cair Bumi yang berputar berlawanan arah dengan rotasi Bumi. Namun, penelitian baru dari Institut Teknologi Tokyo menunjukkan bahwa itu mungkin sebenarnya disebabkan oleh adanya kristalisasi di inti Bumi.
Penelitian ini dilakukan oleh para ilmuwan dari Earth-Life Science Institute (ELSI) di Tokyo Tech. Menurut penelitian mereka - berjudul "Kristalisasi Silikon Dioksida dan Evolusi Komposisi Inti Bumi", yang muncul baru-baru ini di Alam - energi yang menggerakkan medan magnet Bumi mungkin lebih berkaitan dengan komposisi kimia inti Bumi.
Yang menjadi perhatian khusus bagi tim peneliti adalah laju inti Bumi mendingin selama waktu geologis - yang telah menjadi bahan perdebatan selama beberapa waktu. Dan bagi Dr. Kei Hirose - direktur Earth-Life Science Institute dan penulis utama di atas kertas - ini merupakan sesuatu yang merupakan pengejaran seumur hidup. Dalam sebuah studi 2013, ia berbagi temuan penelitian yang menunjukkan bagaimana inti Bumi mungkin telah mendingin lebih signifikan daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Dia dan timnya menyimpulkan bahwa sejak pembentukan Bumi (4,5 miliar tahun lalu), inti mungkin telah mendingin hingga 1.000 ° C (1.832 ° F). Temuan ini agak mengejutkan bagi komunitas ilmu bumi - yang mengarah ke apa yang oleh para ilmuwan disebut sebagai "New Core Heat Paradox". Singkatnya, laju pendinginan inti ini akan berarti bahwa beberapa sumber energi lain akan dibutuhkan untuk menopang medan geomagnetik Bumi.
Di atas ini, dan terkait dengan masalah pendinginan-inti, ada beberapa pertanyaan yang belum terselesaikan tentang komposisi kimia inti. Seperti dikatakan Dr. Kei Hirose dalam siaran pers Tokyo Tech:
“Inti kebanyakan adalah besi dan beberapa nikel, tetapi juga mengandung sekitar 10% dari paduan ringan seperti silikon, oksigen, sulfur, karbon, hidrogen, dan senyawa lainnya. Kami berpikir bahwa banyak paduan hadir secara bersamaan, tetapi kami tidak tahu proporsi masing-masing elemen kandidat. "
Untuk mengatasi ini, Hirose dan rekan-rekannya di ELSI melakukan serangkaian percobaan di mana berbagai paduan mengalami kondisi panas dan tekanan yang serupa dengan yang ada di interior bumi. Ini terdiri dari menggunakan landasan berlian untuk memeras sampel paduan berukuran debu untuk mensimulasikan kondisi tekanan tinggi, dan kemudian memanaskannya dengan sinar laser hingga mencapai suhu ekstrem.
Di masa lalu, penelitian tentang paduan besi dalam inti telah difokuskan terutama pada paduan besi-silikon atau besi-oksida pada tekanan tinggi. Tetapi demi percobaan mereka, Hirose dan rekan-rekannya memutuskan untuk fokus pada kombinasi silikon dan oksigen - yang diyakini ada di inti luar - dan memeriksa hasilnya dengan mikroskop elektron.
Apa yang para peneliti temukan adalah bahwa dalam kondisi tekanan dan panas ekstrem, sampel silikon dan oksigen bergabung membentuk kristal silikon dioksida - yang memiliki komposisi serupa dengan kuarsa mineral yang ditemukan di kerak bumi. Ergo, penelitian menunjukkan bahwa kristalisasi silikon dioksida di inti luar akan melepaskan daya apung yang cukup untuk konveksi inti daya dan efek dinamo sejak awal sejak Hadean eon ke depan.
Seperti John Hernlund, juga anggota ELSI dan rekan penulis penelitian ini, menjelaskan:
“Hasil ini terbukti penting untuk memahami energi dan evolusi inti. Kami senang karena perhitungan kami menunjukkan bahwa kristalisasi kristal silikon dioksida dari inti dapat menyediakan sumber energi baru yang sangat besar untuk memberi daya pada medan magnet Bumi. "
Studi ini tidak hanya memberikan bukti untuk membantu menyelesaikan apa yang disebut "New Core Heat Paradox", tetapi juga dapat membantu memajukan pemahaman kita tentang seperti apa kondisi selama pembentukan Bumi dan Tata Surya awal. Pada dasarnya, jika silikon dan oksigen membentuk kristal silikon dioksida di inti luar dari waktu ke waktu, maka cepat atau lambat, proses akan berhenti begitu inti kehabisan elemen-elemen ini.
Ketika itu terjadi, kita dapat mengharapkan medan magnet Bumi akan menderita, yang akan memiliki implikasi drastis bagi kehidupan di Bumi. Ini juga membantu untuk menempatkan batasan pada konsentrasi silikon dan oksigen yang ada di inti ketika Bumi pertama kali terbentuk, yang dapat membantu menginformasikan teori kita tentang pembentukan Tata Surya.
Terlebih lagi, penelitian ini dapat membantu ahli geofisika untuk menentukan bagaimana dan kapan planet lain (seperti Mars, Venus, dan Merkurius) masih memiliki medan magnet (dan mungkin mengarah pada gagasan bagaimana mereka dapat diaktifkan kembali). Itu bahkan bisa membantu tim ilmu perburuan planet ekstrasurya menentukan planet ekstrasurya mana yang memiliki magnetosfer, yang akan memungkinkan kita untuk mengetahui dunia ekstra-surya mana yang bisa dihuni.
