Inti dalam bumi tumbuh tidak merata, jadi mengapa planet ini tidak bergoyang?

Mlebih dari 5.000 kilometer di bawah kita, inti logam padat Bumi belum ditemukan sampai tahun 1936. Hampir seabad kemudian, kita masih berjuang untuk menjawab pertanyaan mendasar tentang kapan dan bagaimana ia pertama kali terbentuk.

Ini bukan teka-teki yang mudah untuk dipecahkan. Kita tidak bisa langsung mengambil sampel inti dalam, jadi kunci untuk mengungkap misterinya terletak pada kolaborasi antara seismolog, yang mengambil sampel secara tidak langsung dengan gelombang seismik, ahli geodinamika, yang membuat model dinamikanya, dan fisikawan mineral, yang mempelajari perilaku paduan besi pada tekanan dan suhu tinggi.

Dengan menggabungkan disiplin ilmu ini, para ilmuwan telah memberikan petunjuk penting tentang apa yang terjadi bermil-mil di bawah kaki kita. Dalam sebuah studi baru, mereka mengungkapkan bagaimana inti dalam Bumi tumbuh lebih cepat di satu sisi daripada yang lain, yang dapat membantu menjelaskan usia inti dalam dan sejarah menarik dari medan magnet Bumi.

Bumi primitif

Inti Bumi terbentuk sangat awal dalam 4,5 miliar tahun sejarah planet kita, dalam 200 juta tahun pertama. Gravitasi menarik besi terberat ke pusat planet muda, meninggalkan mineral berbatu dan silikat untuk membangun mantel dan kerak.

Pembentukan Bumi menangkap banyak panas di dalam planet. Hilangnya panas ini dan pemanasan karena peluruhan radioaktif yang sedang berlangsung telah mendorong evolusi planet kita. Hilangnya panas di dalam Bumi menyebabkan aliran kuat di inti luar besi cair, yang menciptakan Medan magnet bumi. Sementara itu, pendinginan di bagian dalam bumi membantu bahan bakar lempeng tektonik, yang membentuk permukaan planet kita.

Saat Bumi mendingin dari waktu ke waktu, suhu di pusat planet akhirnya turun di bawah titik leleh besi pada tekanan ekstrem, dan inti dalam mulai mengkristal. Saat ini, inti dalam terus bertambah dengan radius sekitar 1 mm setiap tahun, yang setara dengan pemadatan 8.000 ton besi cair per detik. Dalam miliaran tahun, pendinginan ini pada akhirnya akan mengarah ke keseluruhan inti menjadi padat, meninggalkan Bumi tanpa medan magnet pelindungnya.

Masalah dasar

Orang mungkin berasumsi bahwa pemadatan ini menciptakan bola padat yang homogen, tetapi tidak demikian halnya. Pada tahun 1990-an, ilmuwan menyadari bahwa kecepatan gelombang seismik yang melewati inti dalam bervariasi secara tak terduga. Ini menunjukkan bahwa sesuatu yang asimetris sedang terjadi di inti dalam.

Secara khusus, bagian timur dan barat inti bagian dalam menunjukkan variasi yang berbeda dalam kecepatan gelombang seismik. Bagian timur inti dalam terletak di bawah Asia, Samudra Hindia, dan Samudra Pasifik Barat, dan barat terletak di bawah Benua Amerika, Samudra Atlantik, dan Pasifik Timur.

Studi baru menyelidiki misteri ini, menggunakan pengamatan seismik baru yang dikombinasikan dengan pemodelan geodinamika dan perkiraan perilaku paduan besi pada tekanan tinggi. Mereka menemukan bahwa inti dalam bagian timur di bawah Laut Banda di Indonesia tumbuh lebih cepat daripada bagian barat di bawah Brasil.

Pikirkan pertumbuhan yang tidak merata ini seolah-olah Anda mencoba membuat es krim di dalam freezer yang hanya berfungsi di satu sisi: Kristal es hanya terbentuk di sisi es krim yang pendinginannya efektif. Di Bumi, pertumbuhan yang tidak merata disebabkan oleh bagian planet lainnya yang menyedot panas lebih cepat dari beberapa bagian inti dalam daripada yang lain.

Namun tidak seperti es krim, inti bagian dalam yang padat mengalami gaya gravitasi yang mendistribusikan pertumbuhan baru secara merata melalui proses aliran dalam yang merayap, yang mempertahankan bentuk bola inti bagian dalam. Ini berarti bahwa Bumi tidak dalam bahaya terbalik, meskipun pertumbuhan yang tidak merata ini dicatat dalam kecepatan gelombang seismik di inti bagian dalam planet kita.

Berasal dari nukleus

Jadi, apakah pendekatan ini membantu kita memahami berapa usia inti dalam? Ketika para peneliti mencocokkan pengamatan seismik mereka dengan model aliran mereka, mereka menemukan bahwa inti dalam – di pusat seluruh inti yang terbentuk jauh lebih awal – kemungkinan berusia antara 500 juta dan 1.500 juta tahun yang lalu.

Studi melaporkan bahwa ujung yang lebih muda dari rentang usia ini paling cocok, meskipun ujung yang lebih tua cocok perkiraan dengan mengukur perubahan kekuatan medan magnet bumi. Berapa pun angka yang ternyata benar, jelas bahwa inti dalam relatif muda, antara sepersembilan dan sepertiga usia Bumi itu sendiri.

Karya baru ini menghadirkan model baru inti dalam yang kuat. Namun, sejumlah asumsi fisik yang dibuat oleh penulis harus benar agar ini benar. Misalnya, model hanya berfungsi jika inti bagian dalam terdiri dari fase kristal besi tertentu, yang ada beberapa ketidakpastian.

Dan apakah inti dalam kita yang tidak rata membuat Bumi menjadi tidak biasa? Ternyata banyak benda planet memiliki dua bagian yang agak berbeda satu sama lain. Pada berbaris, permukaan bagian utara lebih rendah sedangkan bagian selatan lebih bergunung-gunung. NS bulan kerak di sisi dekat secara kimiawi berbeda dari kerak di sisi jauh. Pada Air raksa dan Jupiter bukan permukaannya yang tidak rata melainkan medan magnet, yang tidak membentuk bayangan cermin antara utara dan selatan.

Jadi, sementara penyebab semua asimetri ini bervariasi, Bumi tampaknya berada dalam kelompok yang baik sebagai planet yang sedikit asimetris dalam tata surya dengan benda-benda langit yang tidak seimbang.

Jessica Irving adalah Dosen Senior Geofisika di University of Bristol. Sanne Cottaar adalah Dosen Senior dalam Seismologi Global di Universitas Cambridge. Artikel ini pertama kali muncul di The Conversation.