Categories: Geologi

Bagaimana Inti Bumi Tetap Padat Meskipun Panas Ekstrim?

Tahukah anda bahwa inti bumi itu lebih panas dari permukaan matahari?

Namun menariknya adalah besi dalam inti bumi tetap padat meskipun panas ekstrim tersebut.

Baca artikel terkait : Misteri Atmosfer Panas Matahari

Sebuah perdebatan panjang

Sebuah studi baru-baru ini dari KTH Royal Institute of Technology, Swedia, akhirnya dapat mengakhiri perdebatan panjang atas bagaimana inti bumi itu dapat tetap padat.

Selain itu peneliti juga dapat menjelaskan mengapa gelombang seismik memiliki kecepatan lebih tinggi pada daerah kutub dibandingkan dengan di daerah khatulistiwa.

Berputar dalam inti bumi yang cair itu sebuah bola kristal, yang sebenarnya merupakan suatu massa besi yang hampir murni dan telah mengkristal. Ukurannya diketahui hampir sebesar bulan.

Untuk memahami hal ganjil yang tak bisa kita mati itu, bergantung pada pemahaman kita mengenai struktur atom kristal tersebut. Sesuatu yang para ilmuwan berusaha pecahkan selama bertahun-tahun.

Proses perubahan besi

Sama seperti semua logam umumnya, perubahan struktur kristal besi pada skala atom bergantung pada suhu dan tekanan. Atom-atom tersebut dibentuk dalam berbagai variasi formasi kubik serta heksagonal.

Pada suhu kamar dan tekanan atmosfer normal, besi yang kita kenal dengan fase body-centered cubic (BCC), merupakan arsitektur kristal dengan 1 titik pusat dengan 8 titik sudut.

Namun pada tekanan yang sangat tinggi, struktur kristal ini berubah menjadi bentuk heksagonal dengan 12 titik, atau yang disebut fase hexagonal close packed (HCP).

Pada inti bumi, di mana tekanan 3,5 juta kali lebih tinggi daripada tekanan permukaan, dan suhu sekitar 6.000 derajat lebih tinggi, ilmuwan mengasumsikan bahwa arsitektur atom besi haruslah berupa heksagonal (HCP).

Besi fase BCC yang ada di inti bumi memang telah diperdebatkan selama 30 tahun terakhir.

Hingga pada studi tahun 2014 diasumsikan bahwa fase BCC itu menjadi tidak stabil di bawah kondisi yang demikian.

Bagaimana dengan matahari? Baca pada artikel berikut : Lapisan Matahari : Inti Berputar 4 Kali Lebih Cepat Daripada Permukaan

Bantahan studi terbaru

Dalam sebuah studi terbaru yang dipublikasikan jurnal Nature Geosciences, para peneliti di KTH menemukan bahwa besi di inti bumi memang pada fase BCC.

Anatoly Belonoshko, seorang peneliti di Departemen Fisika di KTH, mengatakan bahwa ketika para peneliti melihat komputasi sampel besi dengan jumlah yang lebih besar daripada yang dipelajari sebelumnya, karakteristik besi BCC yang diduga tidak stabil itu ternyata malah sebaliknya.

“Dalam kondisi inti Bumi, besi BCC menunjukkan pola difusi atom yang belum pernah teramati sebelumnya,” ujar Belonoshko.

Belonoshko mengatakan, data juga menunjukkan bahwa besi murni diperkirakan menyumbang sebesar 96 persen dari komposisi inti, bersama dengan nikel dan mungkin elemen cahaya.

Simulasi Triolith

Kesimpulan mereka ditarik dari simulasi komputer dengan menggunakan Triolith, salah satu superkomputer terbesar di Swedia.

Simulasi ini memungkinkan mereka untuk menafsirkan hasil pengamatan yang dikumpulkan sejak tiga tahun lalu di Livermore Lawrence National Laboratory, California.

“Terlihat bahwa data eksperimental mengkonfirmasi kestabilan besi BCC pada inti bumi, hanya saja kita tidak tahu apa artinya itu sebenarnya,” ungkapnya.

Pada suhu rendah besi BCC tidak stabil dan kristal akan berubah dari struktur ideal BCC. Namun pada suhu tinggi, stabilisasi struktur ini terlihat seperti permainan kartu.

“Pergerakan atom ini ibarat mengocok setumpuk kartu,” jelas Belonoshko, “meskipun kartu dimasukkan ke posisi yang berbeda, tumpukan tetaplah tumpukan. Demikian juga, besi BCC akan mempertahankan struktur kubiknya.”

Hal ini akan mengarah ke peningkatan yang besar dalam distribusi molekul dan energi, yang mengarah ke peningkatan entropi, atau distribusi energi. Hal itu pada akhirnya akan membuat stabil BCC.

Anisotropi inti bumi

Secara normal, difusi akan menghancurkan struktur kristal dan mengubahnya menjadi cair.

Dalam hal ini, difusi memungkinkan besi untuk mempertahankan struktur BCC-nya.

“Fase BCC sesuai dengan pepatah, ‘Apa yang tidak membunuh saya, akan membuat saya lebih kuat’,” ujar Belonoshko.

“Ketidakstabilan membunuh fase BCC pada suhu rendah, namun membuat fase BCC stabil pada suhu tinggi.”

Dia mengatakan bahwa difusi ini juga menjelaskan mengapa inti bumi itu merupakan anisotropi, yaitu memiliki tekstur yang berarah seperti serat pada kayu.

Anisotropi ini dapat menjelaskan mengapa perjalanan gelombang seismik lebih cepat pada wilayah kutub bumi, daripada wilayah khatulistiwa.

“Fitur-fitur unik dari fase besi BCC, seperti difusi pada suhu tinggi tersebut atau bahkan dalam besi padat murni, mungkin bertanggung jawab dalam pembentukan struktur anisotropik skala besar, yang diperlukan untuk menjelaskan anisotropik inti bumi,” ungkap Belonoshko.

“Prediksi ini membuka jalan untuk memahami interior bumi dan pada akhirnya untuk memprediksi masa depan bumi,” ujar Belonoshko.

“Tujuan utama Ilmu Bumi adalah untuk memahami masa lalu, sekarang dan masa depan bumi. Dan prediksi kami ini memungkinkan kita untuk mengungkapkan itu semua.”

Sumber :

www.dailymail.co.uk

www.sciencedaily.com

www.phys.org

www.esciencenews.com

www.parallelstate.com

Recent Posts

Ilmuwan menciptakan emas tertipis di dunia – Sains Terkini

Para ilmuwan di Universitas Leeds telah menciptakan bentuk emas baru yang tebalnya hanya dua atom - emas tertipis yang tidak… Read More

6 mins ago

Pengukuran konstan Hubble baru menambah misteri tingkat ekspansi alam semesta – Sains Terkini

Para astronom telah membuat pengukuran baru tentang seberapa cepat alam semesta mengembang, menggunakan jenis bintang yang sama sekali berbeda dari… Read More

1 hour ago

Tanaman yang tertekan harus memiliki zat besi di bawah kendali – Sains Terkini

Tidak seperti hewan, tanaman tidak dapat bergerak dan memanfaatkan sumber daya baru ketika ada kelangkaan atau kekurangan nutrisi. Sebaliknya, mereka… Read More

1 hour ago

Pencairan gletser bawah air terjadi pada tingkat yang lebih tinggi daripada prediksi pemodelan – Sains Terkini

Para peneliti telah mengembangkan metode baru untuk memungkinkan pengukuran langsung pertama tingkat lelehan kapal selam dari gletser tidewater, dan, dengan… Read More

7 hours ago

Pembelajaran mesin menerjemahkan pengaruh genetik terhadap perilaku – Sains Terkini

Tikus berlarian sambil mencari makan, tetapi genetika mungkin adalah tangan yang tak terlihat mengendalikan gerakan berkelok-kelok ini. Para peneliti di… Read More

7 hours ago

Pulsa plasma magnetik tereksitasi oleh putaran UK di atmosfer matahari – Sains Terkini

Sebuah tim ilmuwan internasional yang dipimpin oleh University of Sheffield telah menemukan bukti pengamatan yang sebelumnya tidak terdeteksi dari gelombang… Read More

8 hours ago