Inti Dalam Bumi Berupa Bola Logam Padat

Inti Bumi pernah diasumsikan bersifat cair. Namun berdasarkan hasil penelitian terbaru yang menggunakan data gelombang seismik dari 2.455 gempa bumi dengan magnitudo lebih dari 5,7 SR, berhasil diketahui bahwa inti Bumi berbentuk padat.

Bagaimana inti dalam Bumi terbentuk, tumbuh, dan berevolusi dari waktu ke waktu tetap menjadi misteri. Tim peneliti dari Universitas Utah, Amerika Serikat (AS) yang sedang mencari tahu bagian itu dengan bantuan gelombang seismik dari gempa bumi yang terjadi secara alami.

Meskipun lapisan berbentuk bola berdiameter 2.442 kilometer ini terdiri dari kurang dari 1 persen dari total volume Bumi, keberadaannya bertanggung jawab atas medan magnet planet. Oleh karenanya tanpa bagian inti ini, Bumi akan menjadi tempat yang jauh berbeda.

Guanning Pang, mantan mahasiswa PhD di Departemen Geologi dan Geofisika Universitas Utah, menuturkan, inti dalam bukanlah massa homogen yang pernah diasumsikan oleh para ilmuwan. Lapisan ini seperti halnya permadani dari "kain" yang berbeda-beda.

"Untuk pertama kalinya kami mengkonfirmasi bahwa ketidakhomogenan semacam ini ada di mana-mana di inti dalam Bumi," kata Pang, seperti dikutip dari laman Universitas Utah.

Sekarang sebagai peneliti pasca doktoral di Universitas Cornell, Pang adalah penulis utama studi baru, yang diterbitkan pada 5 Juli 2023 diNatureyang membuka jendela pengetahuan terdalam Bumi. Dia melakukan studi tersebut sebagai bagian dari disertasi PhD-nya di Utah.

"Tujuan penelitian kami adalah mencoba untuk melihat ke dalam inti," kata seismolog 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," ungkap dia.

Penelitian ini memanfaatkan kumpulan data khusus yang dihasilkan oleh jaringan global susunan seismik yang disiapkan untuk mendeteksi ledakan nuklir. Pada 1996, Perserikatan Bangsa-Bangsa (PBB) 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. Pemantauan yang dilakukan untuk menegakkan larangan internasional terhadap ledakan nuklir, malah menghasilkan banyak data. Data ini kemudian digunakan para ilmuwan untuk menjelaskan apa yang terjadi di interior, lautan, dan atmosfer Bumi.

Data ini telah memfasilitasi penelitian yang mendeteksi 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 ditemukan secara menyeluruh, namun bagian 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, menyatu," 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," tutur dia.

Planet di Dalam Planet

Selama beberapa tahun terakhir, laboratorium Koper telah menganalisis data seismik yang sensitif terhadap 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 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 (UUSS).

Ia memaparkan, medan pelindung energi magnet yang mengelilingi Bumi diciptakan oleh konveksi atau transfer kalor melalui fluida, baik dalam bentuk cairan maupun gas yang terjadi di dalam inti luar cair, yang membentang 2.260 kilometer di atas inti padat. 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 ini, tim Universitas Utah 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, Wyoming. Instrumen ini dimasukkan ke dalam lubang bor yang dibenamkan hingga 10 meter ke dalam formasi granit dan disusun dalam pola untuk memusatkan sinyal yang mereka terima, mirip dengan cara kerja antena parabola.

Pang menganalisis gelombang seismik dari 2.455 gempa bumi, semuanya bermagnitudo lebih dari 5,7 SR, 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," ujar dia. hay/I-1