Di pusat Bumi adalah bola logam padat, semacam “planet di dalam planet”, yang keberadaannya memungkinkan kehidupan di permukaan, setidaknya seperti yang kita ketahui.
Bagaimana inti dalam Bumi terbentuk, tumbuh, dan berevolusi dari waktu ke waktu tetap menjadi misteri, yang sedang dicari oleh tim peneliti yang dipimpin oleh Universitas Utah dengan bantuan gelombang seismik dari gempa bumi yang terjadi secara alami. Meskipun bola berdiameter 2.442 kilometer ini terdiri dari kurang dari 1% dari total volume Bumi, keberadaannya bertanggung jawab atas medan magnet planet, yang tanpanya Bumi akan menjadi tempat yang jauh berbeda.
Tapi inti dalam bukanlah massa homogen yang pernah diasumsikan oleh para ilmuwan, melainkan lebih seperti permadani dari “kain” yang berbeda, menurut Guanning Pang, mantan mahasiswa PhD di Departemen Geologi dan Geofisika AS.
“Untuk pertama kalinya kami mengonfirmasi bahwa ketidakhomogenan semacam ini ada di mana-mana di dalam inti dalam,” kata Pang. Sekarang sebagai peneliti pasca-doktoral di Universitas Cornell, Pang adalah penulis utama dari sebuah studi baru, yang diterbitkan 5 Juli di Nature yang membuka jendela ke jangkauan terdalam Bumi. Dia melakukan studi tersebut sebagai bagian dari disertasi PhD-nya di Utah.
Perbatasan terakhir lainnya
“Tujuan penelitian kami adalah mencoba untuk melihat ke dalam inti,” kata seismolog U Keith Koper, yang mengawasi penelitian tersebut. “Ini seperti area perbatasan. Setiap kali Anda ingin mencitrakan interior sesuatu, Anda harus menghapus efek dangkal. Jadi ini adalah tempat tersulit untuk membuat gambar, bagian terdalam, dan masih ada hal-hal yang tidak diketahui tentangnya.”
Penelitian ini memanfaatkan kumpulan data khusus yang dihasilkan oleh jaringan global susunan seismik yang disiapkan untuk mendeteksi ledakan nuklir. Pada tahun 1996, Perserikatan Bangsa-Bangsa membentuk Komisi Persiapan untuk Organisasi Perjanjian Pelarangan Uji Coba Nuklir Komprehensif, CTBTO, untuk memastikan kepatuhan terhadap perjanjian internasional yang melarang ledakan semacam itu.
Pusatnya adalah Sistem Pemantauan Internasional (IMS), menampilkan empat sistem untuk mendeteksi ledakan menggunakan instrumen penginderaan canggih yang ditempatkan di seluruh dunia. Sementara tujuan mereka adalah untuk menegakkan larangan internasional terhadap ledakan nuklir, mereka telah menghasilkan banyak data yang dapat digunakan para ilmuwan untuk menjelaskan apa yang terjadi di interior, lautan, dan atmosfer Bumi.
Data ini telah memfasilitasi penelitian yang menyinari ledakan meteor, mengidentifikasi koloni paus biru kerdil, prediksi cuaca tingkat lanjut, dan memberikan wawasan tentang bagaimana gunung es terbentuk.
Sementara permukaan bumi telah dipetakan dan dikarakterisasi secara menyeluruh, interiornya jauh lebih sulit untuk dipelajari karena tidak dapat diakses secara langsung. Alat terbaik untuk merasakan alam tersembunyi ini adalah gelombang seismik gempa bumi yang merambat dari kerak tipis planet dan bergetar melalui mantel berbatu dan inti logamnya.
“Planet terbentuk dari asteroid yang tumbuh [di luar angkasa]. Mereka saling bertabrakan dan Anda menghasilkan banyak energi. Jadi seluruh planet, saat terbentuk, mencair,” kata Koper. “Sederhananya besi lebih berat dan Anda mendapatkan apa yang kita sebut formasi inti. Logam tenggelam ke tengah, dan batuan cair berada di luar, dan kemudian pada dasarnya membeku seiring waktu. Alasan semua logam ada di sana adalah karena mereka lebih berat dari batu.”
Planet di dalam planet
Selama beberapa tahun terakhir, lab Koper telah menganalisis data seismik sensitif ke inti dalam. Sebuah studi sebelumnya, yang dipimpin oleh Pang mengidentifikasi variasi antara rotasi Bumi dan inti dalamnya yang mungkin telah memicu pergeseran panjang hari pada tahun 2001 hingga 2003.
Inti bumi, yang berukuran sekitar 4.300 mil, sebagian besar terdiri dari besi dan beberapa nikel, bersama dengan beberapa elemen lainnya. Inti luar tetap cair, menyelimuti inti dalam yang padat.
“Ini seperti sebuah planet di dalam planet yang memiliki rotasinya sendiri dan dipisahkan oleh lautan besi cair yang besar ini,” kata Koper, seorang profesor geologi yang mengarahkan U of U Seismograph Stations, atau UUSS.
Medan pelindung energi magnet yang mengelilingi Bumi diciptakan oleh konveksi yang terjadi di dalam inti luar cair, yang membentang 2.260 kilometer (1.795 mil) di atas inti padat, katanya. Logam cair naik di atas inti dalam yang padat, mendingin saat mendekati mantel berbatu dan tenggelam di Bumi. Sirkulasi ini menghasilkan pita elektron yang menyelimuti planet ini. Tanpa inti dalam Bumi yang padat, medan ini akan jauh lebih lemah dan permukaan planet akan dibombardir dengan radiasi dan angin matahari yang akan mengikis atmosfer dan membuat permukaannya tidak dapat dihuni.
Untuk studi baru, tim U melihat data seismik yang direkam oleh 20 larik seismometer yang ditempatkan di seluruh dunia termasuk dua di Antartika. Yang paling dekat dengan Utah adalah di luar Pinedale, Wyo. Instrumen ini dimasukkan ke dalam lubang bor yang dibor hingga 10 meter ke dalam formasi granit dan disusun dalam pola untuk memusatkan sinyal yang mereka terima, serupa dengan cara kerja antena parabola.
Pang menganalisis gelombang seismik dari 2.455 gempa bumi, semuanya bermagnitudo lebih dari 5,7, atau setara dengan kekuatan gempa tahun 2020 yang mengguncang Salt Lake City. Cara gelombang ini memantul dari inti dalam membantu memetakan struktur internalnya.
Gempa yang lebih kecil tidak menghasilkan gelombang yang cukup kuat untuk digunakan dalam penelitian.
“Sinyal yang kembali dari inti dalam ini sangat kecil. Ukurannya sekitar satu nanometer,” kata Koper. “Yang kami lakukan adalah mencari jarum di tumpukan jerami. Jadi gema dan pantulan bayi ini sangat sulit dilihat.”
Inti Mengalami Perubahan
Para ilmuwan pertama kali menggunakan gelombang seismik untuk menentukan bahwa inti dalam padat pada tahun 1936. Sebelum penemuan oleh seismolog Denmark Inge Lehmann, diasumsikan bahwa seluruh inti adalah cair karena sangat panas, mendekati 10.000 derajat Fahrenheit, kira-kira sama dengan suhu matahari. permukaan.
Di beberapa titik dalam sejarah Bumi, inti dalam mulai “bernukleasi”, atau memadat, di bawah tekanan kuat yang ada di pusat planet. Masih belum diketahui kapan proses itu dimulai, tetapi tim U mengumpulkan petunjuk penting dari data seismik, yang mengungkap efek hamburan yang terkait dengan gelombang yang menembus interior inti.
“Penemuan terbesar kami adalah ketidakhomogenan cenderung lebih kuat saat Anda masuk lebih dalam. Menuju pusat Bumi cenderung lebih kuat,” kata Pang.
“Kami berpikir bahwa kain ini terkait dengan seberapa cepat inti dalam tumbuh. Dahulu kala, inti dalam tumbuh sangat cepat. Mencapai keseimbangan, dan kemudian mulai tumbuh jauh lebih lambat,” kata Koper. “Tidak semua besi menjadi padat, jadi beberapa besi cair bisa terperangkap di dalamnya.”
Berpartisipasi dalam studi tersebut, yang didanai oleh National Science Foundation, adalah para peneliti dari University of Southern California, Université de Nantes di Prancis, dan Laboratorium Nasional Los Alamos.
