Inti Bumi

Satu abad yang lalu, sains nyaris tidak tahu bahwa Bumi bahkan memiliki inti. Hari ini kita digiatkan oleh inti dan hubungannya dengan seluruh planet ini. Memang, kita berada di awal zaman keemasan studi inti.

Kami tahu pada tahun 1890-an, dari cara Bumi merespons gravitasi Matahari dan Bulan, bahwa planet ini memiliki inti yang padat, mungkin besi. Pada tahun 1906 Richard Dixon Oldham menemukan bahwa gelombang gempa bergerak melalui pusat bumi jauh lebih lambat daripada yang mereka lakukan melalui mantel di sekitarnya — karena pusat itu cair.

Pada 1936, Inge Lehmann melaporkan bahwa sesuatu mencerminkan gelombang seismik dari dalam inti. Menjadi jelas bahwa intinya terdiri dari cangkang tebal besi cair — inti luar — dengan inti bagian dalam yang lebih kecil dan padat di tengahnya. Ini padat karena pada kedalaman itu tekanan tinggi mengatasi efek suhu tinggi.

Pada tahun 2002 Miaki Ishii dan Adam Dziewonski dari Universitas Harvard menerbitkan bukti "inti terdalam" sekitar 600 kilometer. Pada tahun 2008 Xiadong Song dan Xinlei Sun mengusulkan inti bagian dalam yang berbeda sekitar 1.200 km. Tidak banyak yang dapat dibuat dari ide-ide ini sampai yang lain mengkonfirmasi pekerjaan.

Apa pun yang kita pelajari menimbulkan pertanyaan baru. Besi cair harus menjadi sumber medan geomagnetik Bumi — geodinamika — tetapi bagaimana cara kerjanya? Mengapa geodynamo membalik, berpindah utara magnet dan selatan, seiring waktu geologis? Apa yang terjadi di bagian atas inti, di mana logam cair bertemu mantel berbatu? Jawaban mulai muncul selama tahun 1990-an.

Alat utama kami untuk penelitian inti adalah gelombang gempa, terutama yang berasal dari peristiwa besar seperti Gempa Sumatra 2004. Dering "mode normal", yang membuat planet berdenyut dengan jenis gerakan yang Anda lihat dalam gelembung sabun besar, berguna untuk memeriksa struktur dalam skala besar.

Tapi masalah besar adalah keunikan—Beberapa bukti seismik yang diberikan dapat ditafsirkan lebih dari satu cara. Gelombang yang menembus inti juga melintasi kerak bumi setidaknya satu kali dan mantel setidaknya dua kali, sehingga fitur dalam seismogram dapat berasal dari beberapa tempat yang memungkinkan. Banyak bagian data yang berbeda harus diperiksa silang.

Penghalang keunikan agak memudar ketika kami mulai mensimulasikan Bumi yang dalam dengan komputer angka realistis, dan saat kami mereproduksi suhu tinggi dan tekanan di laboratorium dengan sel intan-berlian. Alat-alat ini (dan studi panjang hari) telah memungkinkan kita mengintip lapisan Bumi sampai akhirnya kita dapat merenungkan inti.

Mempertimbangkan bahwa seluruh bumi rata-rata terdiri dari campuran yang sama dengan yang kita lihat di tempat lain di tata surya, intinya harus besi logam bersama dengan beberapa nikel. Tapi itu kurang padat dari besi murni, jadi sekitar 10 persen dari inti pasti sesuatu yang lebih ringan.

Gagasan tentang apa bahan ringan itu telah berkembang. Belerang dan oksigen telah menjadi kandidat sejak lama, dan bahkan hidrogen telah dipertimbangkan. Akhir-akhir ini, ada peningkatan minat pada silikon, karena percobaan dan simulasi tekanan tinggi menunjukkan bahwa itu dapat larut dalam besi cair lebih baik dari yang kita duga. Mungkin lebih dari satu di bawah ini. Dibutuhkan banyak pemikiran yang cerdik dan asumsi yang tidak pasti untuk mengusulkan resep tertentu — tetapi pokok bahasannya tidak di luar dugaan.

Seismolog terus menyelidiki inti dalam. Intinya belahan timur tampaknya berbeda dari belahan barat dalam cara kristal besi diselaraskan. Masalahnya sulit untuk diserang karena gelombang seismik harus pergi langsung dari gempa bumi, menembus pusat Bumi, ke seismograf. Acara dan mesin yang kebetulan sedang berbaris jarang terjadi. Dan efeknya halus.

Pada tahun 1996, Xiadong Song dan Paul Richards mengkonfirmasi prediksi bahwa inti bagian dalam berputar sedikit lebih cepat daripada bagian bumi lainnya. Kekuatan magnet geodynamo tampaknya bertanggung jawab.

Lebih waktu geologis, inti dalam tumbuh saat seluruh Bumi mendingin. Di bagian atas inti luar, kristal besi membeku dan menghujani inti bagian dalam. Di dasar inti luar, setrika membeku di bawah tekanan dengan membawa sebagian besar nikel bersamanya. Besi cair yang tersisa lebih ringan dan naik. Gerakan naik dan turun ini, berinteraksi dengan kekuatan geomagnetik, menggerakkan seluruh inti luar dengan kecepatan 20 kilometer setahun atau lebih.

Planet Merkurius juga memiliki inti besi yang besar dan a Medan gaya, meskipun jauh lebih lemah dari Bumi. Penelitian terbaru mengisyaratkan bahwa inti Merkurius kaya akan sulfur dan bahwa proses pembekuan serupa mengaduknya, dengan "salju salju" turun dan cairan yang diperkaya sulfur meningkat.

Studi inti melonjak pada tahun 1996 ketika model komputer oleh Gary Glatzmaier dan Paul Roberts pertama kali mereproduksi perilaku geodynamo, termasuk pembalikan spontan. Hollywood memberi Glatzmaier penonton yang tak terduga ketika menggunakan animasinya dalam film aksi Inti.

Pekerjaan laboratorium tekanan tinggi baru-baru ini oleh Raymond Jeanloz, Ho-Kwang (David) Mao dan yang lainnya telah memberi kita petunjuk tentang batas inti-mantel, di mana zat besi cair berinteraksi dengan batu silikat. Percobaan menunjukkan bahwa bahan inti dan mantel menjalani reaksi kimia yang kuat. Ini adalah wilayah di mana banyak yang mengira bulu mantel bermula, naik membentuk tempat-tempat seperti rantai Kepulauan Hawaii, Yellowstone, Islandia, dan fitur permukaan lainnya. Semakin banyak kita belajar tentang inti, semakin dekat jadinya.

PS: Kelompok kecil, spesialis erat dari inti semua milik kelompok SEDI (Studi Deep Earth) dan membaca Dialog Bumi Dalam buletin. Dan mereka menggunakan Biro Khusus untuk situs web Core sebagai gudang pusat untuk data geofisika dan bibliografi.