Ilustrasi inti Bumi (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Jauh di bawah permukaan Bumi, wilayah terdalam planet ini ternyata mungkin tidak sekaku yang selama puluhan tahun diasumsikan para ilmuwan.
Hasil eksperimen laboratorium terbaru menunjukkan bahwa inti dalam Bumi bisa bersifat padat sekaligus memiliki unsur mobilitas halus, sebuah temuan yang mengubah cara kita memahami struktur terdalam planet ini.
Selama ini, model klasik menggambarkan inti dalam Bumi sebagai bola besi padat yang sangat kaku. Namun rekaman gempa bumi telah lama memberikan petunjuk aneh. Gelombang seismik tertentu memang menembus inti dalam, tetapi kecepatannya lebih lambat dari yang seharusnya untuk material logam padat.
Untuk menjawab teka-teki ini, tim peneliti dari Sichuan University (SCU) di Chengdu, China, merancang eksperimen berkecepatan tinggi yang mampu meniru kondisi ekstrem di pusat Bumi, meskipun hanya dalam waktu yang sangat singkat.
Eksperimen tersebut dipimpin oleh fisikawan Youjun Zhang, yang meneliti bagaimana paduan besi menghantarkan getaran di bawah tekanan dan suhu ekstrem. Fokus ini memungkinkan tim menghubungkan data laboratorium dengan perilaku gelombang gempa yang selama ini sulit dijelaskan.
Dalam uji coba, sebagaimana dikutip dari Earth pada Jumat (23/1), para peneliti meluncurkan pelet paduan besi-karbon dengan kecepatan sekitar 6,9 kilometer per detik.
Tumbukan ini menciptakan tekanan hingga 140 gigapascal dan suhu lebih dari 2.300 derajat Celsius, kondisi yang mendekati lingkungan inti dalam Bumi.
Teknik yang digunakan dikenal sebagai dynamic shock compression, di mana tekanan dan panas ekstrem dicapai dalam satu pulsa singkat. Meski hanya berlangsung dalam hitungan nanodetik hingga mikrodetik, waktu tersebut cukup untuk menangkap sifat fisik material sebelum kembali ke kondisi normal.
Hasil pengukuran menunjukkan bahwa paduan besi-karbon tersebut tetap mempertahankan struktur kristalnya, tetapi menjadi jauh kurang kaku. Penurunan kekakuan ini terutama terlihat pada gelombang geser, jenis gelombang yang biasanya hanya bisa merambat melalui padatan.
Dalam seismologi, gelombang geser menjadi penanda utama apakah suatu lapisan bersifat padat atau cair. Gelombang ini menghilang di inti luar yang cair, tetapi tetap terdeteksi di inti dalam, meskipun dengan kecepatan yang mencurigakan rendah.
Fenomena ini sejalan dengan gagasan tentang kondisi “superionik”, sebuah keadaan materi yang sebelumnya hanya diprediksi melalui simulasi komputer. Dalam fase ini, atom ringan seperti karbon dapat bergerak bebas di dalam kisi kristal besi yang tetap teratur.
Artinya, besi di inti dalam tetap padat dan tersusun rapi, tetapi atom-atom ringan di dalamnya bertindak hampir seperti cairan. Perpaduan ini membuat material bersifat lebih lunak tanpa harus mencair sepenuhnya.
“Kondisi superionik ini secara drastis menurunkan kekakuan paduan,” jelas Zhang. Dalam eksperimen SCU, kecepatan gelombang geser berkurang sekitar 23 persen, dan rasio Poisson—parameter elastisitas penting—mencapai nilai yang sangat mirip dengan hasil pengamatan gempa bumi.
Untuk pertama kalinya, hasil laboratorium secara langsung menunjukkan bahwa paduan besi-karbon di kondisi inti dalam dapat memiliki kecepatan gelombang geser yang sangat rendah, sesuai dengan data seismik global.
Meski demikian, para peneliti menekankan adanya keterbatasan. Tekanan di inti dalam Bumi sebenarnya bisa mencapai lebih dari 330 gigapascal, jauh lebih tinggi daripada yang dapat dicapai eksperimen ini. Selain itu, proses kompresi cepat mungkin tidak sepenuhnya merepresentasikan kondisi jangka panjang di pusat planet.
Eksperimen juga hanya melibatkan sekitar 1,5 persen karbon, sementara inti dalam Bumi kemungkinan mengandung unsur ringan lain seperti hidrogen atau oksigen. Namun, hasil ini cukup untuk menunjukkan bahwa difusi atom ringan dapat menjelaskan “kelembutan” inti dalam tanpa harus menganggapnya cair.
Pemahaman baru ini juga berdampak pada studi medan magnet Bumi. Pergerakan panas dan unsur kimia antara inti dalam dan inti luar berperan penting dalam mempertahankan geodynamo, mesin alami yang menghasilkan medan magnet pelindung planet.
Jika atom ringan dapat bergerak di dalam inti dalam padat, pertukaran panas dan unsur mungkin berlangsung dengan cara yang lebih kompleks dari perkiraan sebelumnya. Hal ini dapat membantu ilmuwan memodelkan evolusi medan magnet Bumi dan membandingkannya dengan planet berbatu lain.
Secara keseluruhan, kombinasi data seismik dan eksperimen kejut berkecepatan tinggi kini menggambarkan inti dalam Bumi sebagai struktur padat, tetapi dilunakkan oleh atom ringan yang bergerak bebas. Studi lanjutan dengan tekanan lebih tinggi dan campuran unsur yang lebih realistis diharapkan dapat memperjelas gambaran ini.
Penelitian ini telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah National Science Review.
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
inti dalam Bumi struktur inti Bumi eksperimen inti Bumi
