Inti planet kita adalah besi. Tapi sekarang para ilmuwan menjadi lebih baik dalam memahami apa lagi yang berputar di pusaran air di pusat Bumi.
Detak jantung planet kita tetap menjadi misteri bagi para ilmuwan yang mencoba mencari tahu bagaimana bumi terbentuk dan apa yang menyebabkan penciptaannya. Dalam sebuah penelitian baru-baru ini, mereka mampu menciptakan kembali tekanan kuat di pusat planet kita, memungkinkan para ilmuwan untuk melihat sekilas keberadaan awalnya dan bahkan memahami seperti apa inti bumi sekarang.
Mereka melaporkan penemuan mereka dalam edisi terbaru Science. “Jika kita mengetahui elemen mana yang membentuk inti, kita dapat lebih memahami kondisi di mana Bumi terbentuk, yang pada gilirannya akan memberi kita lebih banyak informasi tentang sejarah awal tata surya,” kata ahli geokimia Anat Shahar, yang berbasis di Washington. di Institut Sains Carnegie. Ini juga akan memungkinkan para ilmuwan untuk mendapatkan wawasan tentang bagaimana planet berbatu lainnya terbentuk di tata surya kita dan sekitarnya.
Bumi terbentuk sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu oleh tabrakan padat yang tak terhitung jumlahnya mulai dari Mars hingga asteroid kecil. Ketika massa Bumi awal meningkat, tekanan dan suhu internalnya meningkat.
Hal ini memengaruhi cara besi, yang menyusun sebagian besar inti bumi, secara kimiawi bereaksi dengan unsur-unsur yang lebih ringan seperti hidrogen, oksigen, dan karbon, serta logam yang lebih berat yang terpisah dari mantel dan berakhir di bagian dalam bumi. Mantel adalah lapisan tepat di bawah kerak bumi, dan pergerakan batuan cair di daerah ini menyebabkan gerakan lempeng tektonik.
Para ilmuwan telah lama menyadari bahwa perubahan suhu dapat mempengaruhi sejauh mana isotop suatu unsur seperti besi menjadi bagian inti. Proses ini disebut fraksinasi isotop.
Namun, hingga saat ini, tekanan belum dianggap sebagai variabel kritis yang mempengaruhi proses ini. "Pada tahun 60-an dan 70-an, eksperimen dilakukan untuk mencari konsekuensi dari tekanan tersebut, tetapi para ilmuwan tidak menemukan apa pun," kata Shahar. "Tapi sekarang kami tahu bahwa tekanan saat mereka melakukan eksperimen (sekitar dua gigapascal) tidak cukup kuat."
Pada tahun 2009, tim peneliti lain menerbitkan sebuah makalah di mana mereka menyarankan bahwa tekanan dapat mempengaruhi unsur-unsur yang memasuki inti bumi. Oleh karena itu, Shahar dan timnya memutuskan untuk memeriksa kembali efeknya, menggunakan peralatan yang menghasilkan tekanan hingga 40 gigapascal. Ini lebih mendekati 60 gigapascal, yang dianggap rata-rata oleh para ilmuwan selama awal pembentukan Bumi.
Video promosi:
Dalam eksperimen yang dilakukan pada sumber foton tingkat lanjut di Carnegie Institution di Washington, para ilmuwan menempatkan sampel kecil besi yang dicampur dengan hidrogen, karbon, dan oksigen di antara dua berlian. Kemudian bidang catok berlian ini disatukan, menciptakan tekanan yang luar biasa.
Selanjutnya, sampel besi yang diubah dibombardir dengan sinar-X berenergi tinggi. "Kami menggunakan sinar-X untuk menguji sifat getaran fasa besi," kata Shahar. Frekuensi getaran yang berbeda menunjukkan isotop besi mana yang termasuk dalam sampel.
Para ilmuwan telah menemukan bahwa tekanan kuat seperti itu memang mempengaruhi fraksinasi isotop. Secara khusus, tim peneliti menemukan bahwa reaksi antara besi dan hidrogen atau karbon, yang seharusnya ada di inti, harus meninggalkan jejak karakteristik di batuan mantel. Tetapi tidak mungkin menemukan jejak seperti itu.
“Oleh karena itu, kami percaya bahwa hidrogen dan karbon bukanlah elemen cahaya utama di inti,” kata Shahar.
Tetapi kombinasi besi dan oksigen tidak dapat meninggalkan jejak di mantel, seperti yang ditunjukkan oleh percobaan para ilmuwan. Oleh karena itu, ada kemungkinan oksigen bisa menjadi salah satu unsur paling ringan dalam komposisi inti bumi.
Penemuan ini mendukung hipotesis bahwa oksigen dan silikon merupakan dasar dari unsur-unsur cahaya yang terlarut di inti bumi, kata Joseph O'Rourke, ahli geofisika di Institut Teknologi California di Pasadena, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.
“Oksigen dan silikon melimpah di mantel, dan kami tahu mereka larut dalam besi pada suhu dan tekanan tinggi,” katanya. "Karena oksigen dan silikon dijamin ada di inti, kandidat lain seperti hidrogen dan karbon memiliki peluang kecil."
Shahar mengatakan bahwa timnya bermaksud mengulang percobaan dengan silikon dan sulfur, yang mungkin merupakan bagian dari inti. Sekarang mereka telah menunjukkan bahwa tekanan dapat mempengaruhi fraksinasi, tim ini ingin melihat pengaruh tekanan dan suhu saat digabungkan. Mereka percaya bahwa hasil mungkin berbeda dari saat tekanan dan suhu digunakan sendiri. “Kami melakukan eksperimen pada sampel besi padat pada suhu kamar. Tapi ketika inti terbentuk, semuanya dalam kondisi cair,”kata Shahar.
Temuan dari eksperimen ini mungkin relevan dengan planet di luar tata surya kita, kata para ilmuwan. “Faktanya adalah kita hanya melihat permukaan atau atmosfer exoplanet,” kata Shahar. - Tapi bagaimana bagian dalam mereka mempengaruhi apa yang terjadi di permukaan? Jawaban atas pertanyaan ini akan memengaruhi ada atau tidaknya kehidupan di planet ini."
