Terbentuk dari Pemadatan Logam Cair

Sebelum ilmuwan mengetahui bahwa inti Bumi padat, seismolog Denmark, Inge Lehmann, mengasumsikan bahwa seluruh inti Bumi adalah cair karena suhu sangat panas. Tingkat kepanasannya mendekati 10.000 derajat Fahrenheit, kira-kira sama dengan suhu permukaan Matahari.

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 Universitas Utah mengumpulkan petunjuk penting dari data seismik. Hasil analis data tersebut 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 Guanning Pang, mantan mahasiswa PhD di Departemen Geologi dan Geofisika Universita Utah, melalui laman resmi universitas ini.

"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," ucap seismolog Keith Koper. "Tidak semua besi menjadi padat, jadi beberapa besi cair bisa terperangkap di dalamnya," imbuh dia.

Tahun lalu, sekelompok tim peneliti gabungan yang dipimpin Profesor He Yu dari Institut Geokimia Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (IGCAS) menemukan bahwa inti dalam Bumi bukanlah berbentuk padat normal. Menurut mereka intinya terdiri dari subkisi logam besi (iron/Fe) padat dan mirip cairan.

Komposisi unik itu merupakan unsur ringan yang juga dikenal sebagai keadaan superionik. Elemen ringan seperti cairan sangat difusif dalam subkisi logam di bawah kondisi inti dalam. Inti bagian dalam terbentuk dan tumbuh karena pemadatan logam cair pada batas inti bagian dalam. Sementara inti bagian dalam tidak sepadat logam murni, dan beberapa elemen ringan diyakini ada di inti bagian dalam.

Keadaan superionik, yang merupakan keadaan peralihan antara padat dan cair, banyak terdapat di bagian dalam planet. Menggunakan simulasi komputasi tekanan tinggi dan suhu tinggi berdasarkan teori mekanika kuantum, peneliti dari IGCAS dan Center for High Pressure Science & Technology Advanced Research (HPSTAR) menemukan bahwa beberapa paduan Fe-H, Fe-C, dan Fe-O berubah menjadi keadaan superionik di bawah kondisi inti dalam.

Dalam paduan logam superionik, elemen ringan menjadi tidak teratur dan berdifusi seperti cairan dalam kisi, sementara atom Fe tetap teratur dan bergetar di sekitar kisi-kisinya, membentuk kerangka logam padat. Koefisien difusi C, H, dan O dalam paduan logam superionik sama dengan dalam Fe cair.

"Ini sangat tidak normal. Pemadatan logam di batas inti bagian dalam tidak mengubah mobilitas elemen ringan ini, dan konveksi elemen ringan terus berlanjut di inti bagian dalam," kata Profesor He Yu, penulis utama dan koresponden studi tersebut.

Salah satu misteri lama tentang inti dalam adalah bahwa ia cukup lunak, dengan kecepatan gelombang geser yang cukup rendah. Para peneliti menghitung kecepatan seismik dalam paduan logam superionik ini dan menemukan penurunan yang signifikan dalam kecepatan gelombang geser.

"Hasil kami cocok dengan pengamatan seismologi. Ini adalah elemen seperti cairan yang membuat inti bagian dalam melunak," kata rekan He Yu, Sun Shichuan, dari IGCAS. hay/I-1