Seismologi menjadi menarik ketika memungkinkan Anda untuk lebih memahami cara kerja bagian dalam planet kita baik dalam ruang maupun waktu.
Kita tahu dari buku pelajaran sekolah bahwa Bumi memiliki tiga (atau empat) lapisan: kerak, mantel, dan inti, terkadang terbagi menjadi bagian dalam dan luar. Ini tidak sepenuhnya benar, karena ini mengecualikan beberapa lapisan lain yang dibedakan oleh para ilmuwan dalam struktur planet kita. Dalam studi yang diterbitkan dalam jurnal Science, ahli geofisika dari Universitas Princeton (AS) dan Institut Geodesi dan Geofisika di China melaporkan pegunungan dan topografi lainnya pada lapisan yang terletak di kedalaman 660 kilometer dan memisahkan mantel atas dan bawah.
“Menemukan perubahan ketinggian hingga tiga kilometer di perbatasan lebih dari 660 kilometer menggunakan gelombang yang melintasi seluruh bumi dan punggung adalah prestasi yang menginspirasi,” kata ahli gempa Christina Hauser, asisten profesor di Institut Teknologi Tokyo, Jepang, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
Struktur Bumi. Kekasaran di lapisan batas di kedalaman 660 kilometer menunjukkan gunung bawah tanah yang seharusnya. Kredit: Gambar oleh Kyle McKernan, Kantor Komunikasi Universitas Princeton.
Untuk melihat jauh ke dalam Bumi, para ilmuwan menggunakan gelombang paling kuat di planet ini, yang dihasilkan oleh gempa bumi. Gempa bumi yang sangat kuat dapat membuat seluruh mantel bergerak, dan gempa bumi dengan skala 7.0 menyebarkan gelombang kejut melalui inti ke sisi lain planet dan kembali.
Untuk studi ini, para ilmuwan beralih ke data kunci tentang gelombang yang terdeteksi setelah gempa berkekuatan 8,2 skala Richter - yang paling kuat kedua yang pernah tercatat, yang mengguncang Bolivia pada tahun 1994.
Untuk mensimulasikan perilaku kompleks hamburan gelombang di kedalaman bumi, ahli seismologi menggunakan cluster superkomputer Tiger Universitas Princeton. Teknologi simulasi bergantung pada properti dasar gelombang: kemampuannya untuk mengubah arah dan pantulan. Sebagaimana gelombang cahaya dapat dipantulkan atau dibiaskan ketika melewati prisma, gelombang seismik bergerak langsung melalui batuan homogen, tetapi dipantulkan atau dibiaskan di batas media. Jadi, hamburannya membawa informasi tentang ketidakteraturan permukaan dan lapisan dalam.
“Kami sangat terkejut dengan hasil yang didapat. Perbatasan sepanjang 660 kilometer memiliki topografi yang lebih kuat daripada Pegunungan Rocky atau Appalachian dan serumit apa yang kita lihat di permukaan,”tulis penulis penelitian.
Video promosi:
Pemandangan Rocky Mountain dari Rocky Mountain National Park USA. Kredit: Stanislav Savin.
Model statistik tidak memungkinkan untuk secara akurat menentukan ketinggian pegunungan yang ditemukan di perut, tetapi menjadi jelas bahwa ketidakteraturan tidak terdistribusi secara merata, seperti permukaan kerak bumi yang memiliki area dasar laut yang halus dan pegunungan yang tinggi. Para peneliti juga mempelajari lapisan pada kedalaman 410 kilometer, di bagian atas "zona transisi" mantel, dan tidak menemukan penyebaran topografi seperti itu.
Hasil yang dicapai menunjukkan betapa canggihnya instrumen seismik untuk menemukan sifat baru dan tak terduga dari lapisan bumi.
Apa artinya ini
Adanya penyimpangan di perbatasan sepanjang 660 kilometer itu penting untuk memahami bagaimana planet kita terbentuk. Lapisan yang dieksplorasi membagi mantel, yang membentuk sekitar 84 persen volume bumi, menjadi bagian atas dan bawahnya. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan geologi memperdebatkan betapa pentingnya batas ini. Secara khusus, mereka menyelidiki bagaimana panas mengalir melalui mantel.
Beberapa bukti geokimia dan mineralogi menunjukkan perbedaan kimiawi antara mantel atas dan bawah, yang mendukung gagasan bahwa kedua bagian tidak bercampur secara termal atau fisik. Namun, data menunjukkan bahwa daerah yang lebih halus pada batas 660 km mungkin merupakan hasil dari pencampuran vertikal yang cermat, sementara daerah pegunungan mungkin telah terbentuk di mana pencampuran tidak terjadi.
Selain itu, ketidakteraturan yang terdeteksi secara teoritis dapat disebabkan oleh anomali termal atau ketidakteraturan kimiawi. Tetapi karena redistribusi panas di mantel, setiap anomali termal kecil akan hilang selama satu juta tahun, hanya menyisakan perbedaan kimiawi.
Jadi, apa yang menyebabkan perbedaan yang signifikan dalam kimia lapisan? Para ilmuwan mengatakan alasannya adalah tenggelamnya bebatuan yang dulunya milik kerak bumi. Ahli geofisika telah lama memperdebatkan nasib lempeng dasar laut yang memotong mantel di zona subduksi di seluruh dunia. Para peneliti berspekulasi bahwa sisa-sisa lempeng kuno ini sekarang mungkin berada tepat di atas atau tepat di bawah perbatasan sepanjang 660 kilometer.
“Seismologi menjadi menarik ketika memungkinkan kita untuk lebih memahami struktur bagian dalam planet kita baik dalam ruang maupun waktu,” penulis studi menyimpulkan.
