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

inti bumi

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.

inti bumi

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).

inti bumi

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.

inti bumi

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.

inti bumi

“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

You may also like...

2 Responses

  1. 25 September 2018

    […] Baca juga : Bagaimana Inti Bumi Tetap Padat Meskipun Panas Ekstrim? […]

  2. 31 January 2019

    […] Baca juga : Bagaimana Inti Bumi Tetap Padat Meskipun Panas Ekstrim? […]

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.