Peneliti Ungkap Alasan Mengapa Planet Bumi Layak Huni

Ilustrasi ini menunjukkan potongan gambar yang memperlihatkan bagian dalam Bumi purba dengan lapisan panas yang meleleh di atas batas antara inti dan mantel. Para ilmuwan menduga sebagian material dari inti bocor ke dalam lapisan cair ini dan bercampur. Se(Doc Yoshinori Miyazaki/Universitas Rutgers)

SEORANG peneliti dan kolaborator Rutgers telah menghubungkan anomali geologi yang tidak biasa dengan asal usul Bumi yang cair dan kelayakhuniannya yang unik.

Selama bertahun-tahun, para peneliti telah berjuang untuk memahami dua formasi raksasa dan membingungkan yang tersembunyi jauh di dalam Bumi. Ukurannya yang luar biasa dan sifat-sifatnya yang tidak biasa membuat mereka sulit untuk diselaraskan dengan gagasan tradisional tentang bagaimana planet ini terbentuk.

Sebuah studi terkini di Nature Geoscience , yang dipimpin oleh ahli geodinamika Rutgers, Yoshinori Miyazaki bersama beberapa rekannya, menyajikan interpretasi baru yang menarik tentang struktur ini dan bagaimana mereka mungkin telah memengaruhi kelayakhunian Bumi dalam jangka panjang.

Formasi-formasi ini, yang disebut provinsi kecepatan geser rendah besar dan zona kecepatan ultra rendah, terletak di batas antara mantel dan inti, hampir 1.800 mil di bawah permukaan. Provinsi kecepatan geser rendah besar merupakan wilayah batuan yang sangat panas dan padat, dengan satu terletak di bawah Afrika dan yang lainnya di bawah Samudra Pasifik.

Zona kecepatan ultra rendah tampak sebagai bercak-bercak tipis dan cair yang terletak langsung di inti, menyerupai kolam lava. Kedua jenis ini secara signifikan memperlambat gelombang seismik, yang menunjukkan bahwa susunan kimianya berbeda dari mantel di sekitarnya.

"Ini bukan keanehan acak," kata Miyazaki, asisten profesor di Departemen Ilmu Bumi dan Planet di Rutgers School of Arts and Sciences. "Ini adalah jejak sejarah awal Bumi. Jika kita dapat memahami mengapa mereka ada, kita dapat memahami bagaimana planet kita terbentuk dan mengapa ia menjadi layak huni."

Sebuah Planet yang Lahir dari Lautan Magma

Menurut Miyazaki, Bumi pernah diselimuti samudra magma global miliaran tahun yang lalu. Seiring planet mendingin, para ilmuwan memperkirakan mantel akan berkembang menjadi lapisan-lapisan berbeda dengan komposisi kimia yang berbeda, seperti bagaimana jus beku terpisah menjadi lapisan gula dan lapisan air.

Namun, pengamatan seismik mengungkapkan bahwa lapisan bening semacam ini tidak pernah terbentuk. Sebaliknya, provinsi-provinsi dengan kecepatan geser rendah yang besar dan zona-zona dengan kecepatan sangat rendah terakumulasi sebagai gugus-gugus tak beraturan di dekat dasar mantel.

"Kontradiksi itulah titik awalnya," kata Miyazaki. "Jika kita mulai dari lautan magma dan melakukan perhitungan, kita tidak akan mendapatkan apa yang kita lihat di mantel Bumi saat ini. Ada sesuatu yang hilang."

Para kolaboratornya menyimpulkan bahwa bagian yang hilang adalah inti itu sendiri. Model mereka menunjukkan bahwa selama miliaran tahun, unsur-unsur seperti silikon dan magnesium bocor dari inti ke mantel, bercampur dengannya dan mencegah pelapisan kimia yang kuat.

Infusi ini dapat menjelaskan komposisi aneh dari provinsi-provinsi besar dengan kecepatan geser rendah dan zona-zona dengan kecepatan sangat rendah, yang dapat dilihat sebagai sisa-sisa padat dari apa yang disebut para ilmuwan sebagai "lautan magma basal" yang terkontaminasi oleh material inti.

"Yang kami usulkan adalah kemungkinan berasal dari material yang bocor dari inti," kata Miyazaki. "Jika komponen inti ditambahkan, itu bisa menjelaskan apa yang kita lihat saat ini."

Implikasi bagi Evolusi dan Kelayakhunian Bumi

Penemuan ini lebih dari sekadar kimia Bumi bagian dalam, kata Miyazaki. Interaksi inti-mantel mungkin telah memengaruhi bagaimana Bumi mendingin, bagaimana aktivitas vulkanik terjadi, dan bahkan bagaimana atmosfer berevolusi. Hal itu dapat membantu menjelaskan mengapa Bumi memiliki lautan dan kehidupan, sementara Venus adalah rumah kaca yang panas dan Mars adalah gurun beku.

"Bumi memiliki air, kehidupan, dan atmosfer yang relatif stabil," kata Miyazaki.

"Atmosfer Venus 100 kali lebih tebal daripada Bumi dan sebagian besar terdiri dari karbon dioksida, sementara Mars memiliki atmosfer yang sangat tipis. Kita belum sepenuhnya memahami alasannya. Namun, apa yang terjadi di dalam sebuah planet, yaitu bagaimana ia mendingin, bagaimana lapisan-lapisannya berevolusi, bisa menjadi bagian penting dari jawabannya," tambahnya.

Dengan mengintegrasikan data seismik, fisika mineral, dan pemodelan geodinamik, studi ini merekonstruksi provinsi-provinsi besar dengan kecepatan geser rendah dan zona-zona kecepatan ultra-rendah sebagai petunjuk penting bagi proses pembentukan Bumi.

Struktur-struktur tersebut bahkan mungkin menjadi sumber dari titik-titik panas vulkanik seperti Hawaii dan Islandia, yang menghubungkan Bumi bagian dalam dengan permukaannya.

"Penelitian ini merupakan contoh yang sangat baik tentang bagaimana menggabungkan ilmu planet, geodinamika, dan fisika mineral dapat membantu kita memecahkan beberapa misteri tertua Bumi," kata Jie Deng dari Universitas Princeton , salah satu penulis studi tersebut.

"Gagasan bahwa mantel dalam mungkin masih menyimpan memori kimiawi dari interaksi inti-mantel awal membuka cara baru untuk memahami evolusi unik Bumi," sambungnya.

Berdasarkan gagasan itu, para peneliti mengatakan setiap bukti baru membantu mengisi kekosongan dalam sejarah awal Bumi, mengubah petunjuk yang tersebar menjadi gambaran yang lebih jelas tentang evolusinya.

"Meski hanya dengan sedikit petunjuk, kami mulai membangun cerita yang masuk akal," kata Miyazaki. "Studi ini memberi kita sedikit lebih banyak kepastian tentang bagaimana Bumi berevolusi, dan mengapa ia begitu istimewa."

Sumber: SciTechDaily