Bagaimana inti bumi terbentuk: struktur planet kita. Pembentukan Inti Bumi Inti bumi merupakan inti bumi yang terpanas dan terpadat

Saat Anda menjatuhkan kunci Anda ke dalam aliran lava cair, ucapkan selamat tinggal padanya karena, kawan, itu adalah segalanya.
- Jack Berguna

Melihat planet asal kita, Anda akan melihat bahwa 70% permukaannya tertutup air.

Kita semua tahu mengapa hal ini terjadi: karena lautan di bumi mengapung di atas bebatuan dan tanah yang membentuk daratan. Konsep daya apung, yaitu benda dengan massa jenis lebih kecil mengapung di atas benda padat dan tenggelam di bawahnya, dapat menjelaskan lebih dari sekadar lautan.

Prinsip yang sama yang menjelaskan mengapa es mengapung di air, balon helium naik di atmosfer, dan bebatuan tenggelam di danau menjelaskan mengapa lapisan-lapisan planet Bumi tersusun sebagaimana adanya.

Bagian bumi yang paling tidak padat, yaitu atmosfer, mengapung di atas lautan air, yang mengapung di atas kerak bumi, yang berada di atas mantel yang lebih padat, yang tidak tenggelam ke dalam bagian bumi yang paling padat: kerak bumi.

Idealnya, keadaan bumi yang paling stabil adalah keadaan yang idealnya tersebar ke dalam beberapa lapisan, seperti bawang, dengan unsur-unsur terpadat di tengahnya, dan saat Anda bergerak ke luar, setiap lapisan berikutnya akan terdiri dari unsur-unsur yang kurang padat. Dan setiap gempa bumi, pada kenyataannya, menggerakkan planet ini menuju keadaan ini.

Dan ini menjelaskan struktur tidak hanya Bumi, tetapi juga seluruh planet, jika Anda ingat dari mana unsur-unsur ini berasal.

Ketika Alam Semesta masih muda—baru berumur beberapa menit—hanya hidrogen dan helium yang ada. Unsur-unsur yang semakin berat tercipta di dalam bintang-bintang, dan hanya ketika bintang-bintang ini mati barulah unsur-unsur yang lebih berat tersebut lepas ke alam semesta, sehingga memungkinkan terbentuknya bintang-bintang generasi baru.

Namun kali ini, campuran semua unsur tersebut - tidak hanya hidrogen dan helium, tetapi juga karbon, nitrogen, oksigen, silikon, magnesium, belerang, besi, dan lainnya - tidak hanya membentuk bintang, tetapi juga piringan protoplanet di sekitar bintang tersebut.

Tekanan dari dalam ke luar pada bintang yang sedang terbentuk mendorong unsur-unsur yang lebih ringan keluar, dan gravitasi menyebabkan ketidakteraturan pada piringan tersebut runtuh dan membentuk planet.

Dalam kasus Tata Surya, empat dunia bagian dalam (inner world) adalah yang terpadat dari semua planet di sistem. Merkuri terdiri dari unsur-unsur terpadat, yang tidak dapat menampung hidrogen dan helium dalam jumlah besar.

Planet lain, yang lebih masif dan lebih jauh dari Matahari (sehingga menerima lebih sedikit radiasi), mampu menahan lebih banyak unsur ultra-ringan ini - begitulah terbentuknya raksasa gas.

Di semua dunia, seperti di Bumi, rata-rata, unsur-unsur terpadat terkonsentrasi di inti, dan unsur-unsur ringan membentuk lapisan yang semakin kurang padat di sekitarnya.

Tidak mengherankan jika besi, unsur paling stabil dan unsur terberat yang tercipta dalam jumlah besar di ambang supernova, merupakan unsur paling melimpah di inti bumi. Namun yang mungkin mengejutkan adalah, di antara inti padat dan mantel padat terdapat lapisan cair setebal lebih dari 2.000 km: inti terluar Bumi.

Bumi mempunyai lapisan cairan tebal yang mengandung 30% massa planet! Dan kami mempelajari keberadaannya menggunakan metode yang cukup cerdik - berkat gelombang seismik yang berasal dari gempa bumi!

Dalam gempa bumi, timbul dua jenis gelombang seismik: gelombang kompresi utama, yang dikenal sebagai gelombang P, yang merambat sepanjang jalur memanjang.

dan gelombang geser kedua, yang dikenal sebagai gelombang S, mirip dengan gelombang di permukaan laut.

Stasiun seismik di seluruh dunia mampu menangkap gelombang P dan S, namun gelombang S tidak merambat melalui zat cair, dan gelombang P tidak hanya merambat melalui zat cair, namun juga dibiaskan!

Hasilnya, kita dapat memahami bahwa Bumi memiliki inti luar yang cair, di luarnya terdapat mantel padat, dan di dalamnya terdapat inti dalam yang padat! Inilah sebabnya mengapa inti bumi mengandung unsur-unsur terberat dan terpadat, dan dari sinilah kita mengetahui bahwa inti terluar merupakan lapisan cair.

Tapi kenapa inti luarnya cair? Seperti semua unsur, wujud besi, baik padat, cair, gas, atau lainnya, bergantung pada tekanan dan suhu besi.

Besi adalah elemen yang lebih kompleks daripada yang biasa Anda gunakan. Tentu saja, ia mungkin memiliki fase padat kristal yang berbeda, seperti yang ditunjukkan pada grafik, namun kami tidak tertarik pada tekanan biasa. Kita sedang turun ke inti bumi, dimana tekanannya jutaan kali lebih besar dari permukaan laut. Seperti apa diagram fasa untuk tekanan tinggi tersebut?

Keindahan sains adalah meskipun Anda tidak langsung mendapatkan jawaban atas sebuah pertanyaan, kemungkinan besar seseorang telah melakukan penelitian yang mungkin bisa memberikan jawabannya! Dalam hal ini, Ahrens, Collins dan Chen pada tahun 2001 menemukan jawaban atas pertanyaan kami.

Meskipun diagram menunjukkan tekanan raksasa hingga 120 GPa, penting untuk diingat bahwa tekanan atmosfer hanya 0,0001 GPa, sedangkan di inti dalam tekanannya mencapai 330-360 GPa. Garis padat atas menunjukkan batas antara besi leleh (atas) dan besi padat (bawah). Pernahkah Anda memperhatikan bagaimana garis padat di bagian paling ujung berbelok tajam ke atas?

Agar besi dapat meleleh pada tekanan 330 GPa, diperlukan suhu yang sangat besar, sebanding dengan suhu di permukaan Matahari. Temperatur yang sama pada tekanan yang lebih rendah akan dengan mudah mempertahankan besi dalam keadaan cair, dan pada tekanan yang lebih tinggi - dalam keadaan padat. Apa artinya ini dalam kaitannya dengan inti bumi?

Artinya, saat bumi mendingin, suhu internalnya turun, namun tekanannya tetap tidak berubah. Artinya, selama pembentukan Bumi, kemungkinan besar, seluruh inti berbentuk cair, dan saat mendingin, inti bagian dalam bertambah! Dan dalam prosesnya, karena besi padat memiliki kepadatan lebih tinggi daripada besi cair, bumi perlahan-lahan berkontraksi, sehingga menyebabkan gempa bumi!

Jadi, inti bumi berbentuk cair karena cukup panas untuk melelehkan besi, namun hanya di daerah yang tekanannya cukup rendah. Seiring bertambahnya usia dan pendinginan bumi, semakin banyak inti bumi yang menjadi padat, sehingga bumi sedikit menyusut!

Jika kita ingin melihat jauh ke masa depan, kita bisa memperkirakan sifat-sifat yang sama akan muncul seperti yang diamati di Merkurius.

Merkurius, karena ukurannya yang kecil, telah mendingin dan menyusut secara signifikan, serta memiliki retakan sepanjang ratusan kilometer yang muncul karena perlunya kompresi akibat pendinginan.

Lalu mengapa bumi memiliki inti yang cair? Karena belum mendingin. Dan setiap gempa bumi merupakan pendekatan kecil Bumi menuju keadaan akhirnya, mendingin, dan sepenuhnya padat. Namun jangan khawatir, jauh sebelum momen tersebut Matahari akan meledak dan semua orang yang Anda kenal akan meninggal dalam waktu yang sangat lama.

Bumi, bersama dengan benda-benda lain di Tata Surya, terbentuk dari awan gas dan debu dingin melalui pertambahan partikel-partikel penyusunnya. Setelah kemunculan planet ini, tahap perkembangan yang benar-benar baru dimulai, yang dalam sains biasa disebut pra-geologi.
Nama periode ini disebabkan oleh fakta bahwa bukti paling awal dari proses masa lalu - batuan beku atau vulkanik - berumur tidak lebih dari 4 miliar tahun. Hanya ilmuwan yang dapat mempelajarinya saat ini.
Tahap pra-geologi perkembangan bumi masih penuh dengan banyak misteri. Ini mencakup periode 0,9 miliar tahun dan ditandai dengan vulkanisme yang meluas di planet ini dengan pelepasan gas dan uap air. Pada saat inilah proses pemisahan Bumi menjadi cangkang utamanya dimulai - inti, mantel, kerak bumi, dan atmosfer. Diasumsikan bahwa proses ini dipicu oleh pemboman meteorit yang intens terhadap planet kita dan mencairnya bagian-bagiannya.
Salah satu peristiwa penting dalam sejarah Bumi adalah pembentukan inti bumi. Hal ini mungkin terjadi pada tahap pra-geologi perkembangan planet, ketika semua materi terbagi menjadi dua geosfer utama – inti dan mantel.
Sayangnya, teori yang dapat diandalkan tentang pembentukan inti bumi, yang dapat dikonfirmasi dengan informasi dan bukti ilmiah yang serius, belum ada. Bagaimana inti bumi terbentuk? Para ilmuwan menawarkan dua hipotesis utama untuk menjawab pertanyaan ini.
Menurut versi pertama, materi segera setelah kemunculan Bumi adalah homogen.
Itu seluruhnya terdiri dari mikropartikel yang saat ini dapat diamati di meteorit. Namun setelah jangka waktu tertentu, massa homogen primer ini terbagi menjadi inti yang berat, tempat semua besi mengalir, dan mantel silikat yang lebih ringan. Dengan kata lain, tetesan besi cair dan senyawa kimia berat yang menyertainya mengendap di pusat planet kita dan membentuk inti di sana, yang sebagian besar masih dalam bentuk cair hingga saat ini. Ketika unsur-unsur berat cenderung ke pusat bumi, terak ringan, sebaliknya, melayang ke atas - menuju lapisan luar planet. Saat ini, unsur-unsur ringan ini membentuk mantel atas dan kerak bumi.
Mengapa diferensiasi materi seperti itu terjadi? Dipercaya bahwa segera setelah selesainya proses pembentukannya, bumi mulai memanas secara intensif, terutama karena energi yang dilepaskan selama akumulasi gravitasi partikel, serta karena energi peluruhan radioaktif bahan kimia tertentu. elemen.
Pemanasan tambahan pada planet ini dan pembentukan paduan besi-nikel, yang, karena berat jenisnya yang signifikan, secara bertahap tenggelam ke pusat bumi, difasilitasi oleh dugaan pemboman meteorit.
Namun hipotesis ini menghadapi beberapa kesulitan. Misalnya, tidak sepenuhnya jelas bagaimana paduan besi-nikel, bahkan dalam keadaan cair, bisa turun lebih dari seribu kilometer dan mencapai wilayah inti planet.
Sesuai dengan hipotesis kedua, inti bumi terbentuk dari meteorit besi yang bertabrakan dengan permukaan planet, kemudian ditumbuhi cangkang batu meteorit silikat dan membentuk mantel.

Ada kelemahan serius dalam hipotesis ini. Dalam situasi ini, meteorit besi dan batu seharusnya ada secara terpisah di luar angkasa. Penelitian modern menunjukkan bahwa meteorit besi hanya mungkin muncul di kedalaman sebuah planet yang hancur di bawah tekanan yang signifikan, yaitu setelah pembentukan Tata Surya kita dan seluruh planet.
Versi pertama tampaknya lebih logis, karena memberikan batas dinamis antara inti bumi dan mantel. Artinya proses pembagian materi di antara mereka dapat berlanjut di planet ini dalam waktu yang sangat lama, sehingga memberikan pengaruh yang besar terhadap evolusi Bumi selanjutnya.
Jadi, jika kita mengambil hipotesis pertama tentang pembentukan inti planet sebagai dasar, maka proses diferensiasi materi berlangsung sekitar 1,6 miliar tahun. Karena diferensiasi gravitasi dan peluruhan radioaktif, pemisahan materi dapat dipastikan.
Unsur-unsur berat tenggelam hanya sampai kedalaman dimana zat tersebut sangat kental sehingga besi tidak dapat tenggelam lagi. Sebagai hasil dari proses ini, lapisan besi cair dan oksidanya yang sangat padat dan berat terbentuk. Itu terletak di atas material yang lebih ringan dari inti primordial planet kita. Selanjutnya, zat silikat ringan dikeluarkan dari pusat bumi. Selain itu, ia dipindahkan ke garis khatulistiwa, yang mungkin menandai awal dari asimetri planet ini.
Diasumsikan bahwa selama pembentukan inti besi Bumi, terjadi penurunan volume planet yang signifikan, akibatnya permukaannya kini mengecil. Unsur-unsur ringan dan senyawanya yang “mengambang” ke permukaan membentuk kerak primer yang tipis, yang, seperti semua planet terestrial, terdiri dari basal vulkanik, yang ditutupi oleh lapisan sedimen yang tebal.
Namun, tidak mungkin menemukan bukti geologis yang hidup tentang proses masa lalu yang terkait dengan pembentukan inti dan mantel bumi. Seperti yang telah disebutkan, batuan tertua di planet bumi berusia sekitar 4 miliar tahun. Kemungkinan besar, pada awal evolusi planet ini, di bawah pengaruh suhu dan tekanan tinggi, basal primer bermetamorfosis, meleleh, dan berubah menjadi batuan granit-gneiss yang kita kenal.
Apa inti dari planet kita, yang mungkin terbentuk pada tahap awal perkembangan bumi? Terdiri dari cangkang luar dan dalam. Menurut asumsi ilmiah, pada kedalaman 2900-5100 km terdapat inti luar yang sifat fisiknya mendekati cairan.
Inti luarnya merupakan aliran besi dan nikel cair yang menghantarkan listrik dengan baik. Dengan inti inilah para ilmuwan mengasosiasikan asal usul medan magnet bumi. Sisa jarak 1.270 km ke pusat bumi ditempati oleh inti bagian dalam, yang terdiri dari 80% besi dan 20% silikon dioksida.
Inti bagian dalamnya keras dan panas. Jika bagian luarnya berhubungan langsung dengan mantel, maka inti bumi bagian dalam ada dengan sendirinya. Kekerasannya, meski suhunya tinggi, disebabkan oleh tekanan raksasa di pusat planet, yang bisa mencapai 3 juta atmosfer.
Akibatnya, banyak unsur kimia berubah menjadi logam. Oleh karena itu, bahkan ada anggapan bahwa inti bumi terdiri dari logam hidrogen.
Inti bumi yang padat mempunyai dampak serius terhadap kehidupan planet kita. Medan gravitasi planet terkonsentrasi di dalamnya, yang menjaga cangkang gas ringan, lapisan hidrosfer, dan geosfer bumi agar tidak berhamburan.
Mungkin, medan seperti itu merupakan karakteristik inti sejak planet terbentuk, apa pun komposisi dan struktur kimianya pada saat itu. Ini berkontribusi pada kontraksi partikel yang terbentuk menuju pusat.
Namun demikian, asal usul inti dan studi tentang struktur internal bumi merupakan masalah paling mendesak bagi para ilmuwan yang terlibat erat dalam studi sejarah geologi planet kita. Jalan masih panjang sebelum solusi akhir atas masalah ini tercapai. Untuk menghindari berbagai kontradiksi, ilmu pengetahuan modern telah menerima hipotesis bahwa proses pembentukan inti mulai terjadi bersamaan dengan terbentuknya bumi.

Mengapa inti bumi tidak mendingin dan tetap memanas hingga suhu sekitar 6000°C selama 4,5 miliar tahun? Pertanyaannya sangat kompleks, dan sains tidak dapat memberikan jawaban yang 100% akurat dan dapat dipahami. Namun, ada alasan objektif untuk hal ini.

Kerahasiaan yang berlebihan

Bisa dikatakan, misteri inti bumi yang berlebihan dikaitkan dengan dua faktor. Pertama, tidak ada yang tahu pasti bagaimana, kapan dan dalam keadaan apa ia terbentuk - ini terjadi selama pembentukan proto-bumi atau sudah pada tahap awal keberadaan planet yang terbentuk - semua ini adalah misteri besar. Kedua, sangat mustahil untuk mendapatkan sampel dari inti bumi - tidak ada yang tahu pasti apa isi inti bumi. Selain itu, semua data yang kita ketahui tentang kernel dikumpulkan menggunakan metode dan model tidak langsung.

Mengapa inti bumi tetap panas?

Untuk mencoba memahami mengapa inti bumi tidak mendingin dalam waktu yang lama, pertama-tama Anda perlu memahami apa yang menyebabkan inti bumi memanas pada awalnya. Bagian dalam planet kita, seperti halnya planet lain, bersifat heterogen; lapisan-lapisan tersebut mewakili lapisan-lapisan dengan kepadatan berbeda yang berbatas jelas. Namun hal ini tidak selalu terjadi: unsur-unsur berat perlahan-lahan tenggelam, membentuk inti dalam dan luar, sedangkan unsur-unsur ringan dipaksa ke atas, membentuk mantel dan kerak bumi. Proses ini berlangsung sangat lambat dan disertai dengan pelepasan panas. Namun, ini bukanlah alasan utama terjadinya pemanasan. Seluruh massa bumi menekan pusatnya dengan kekuatan yang sangat besar, menghasilkan tekanan fenomenal sekitar 360 GPa (3,7 juta atmosfer), yang mengakibatkan peluruhan unsur radioaktif berumur panjang yang terkandung dalam inti besi-silikon-nikel. mulai terjadi, yang disertai dengan emisi panas yang sangat besar.

Sumber pemanasan tambahan adalah energi kinetik yang dihasilkan oleh gesekan antara lapisan yang berbeda (setiap lapisan berputar secara independen satu sama lain): inti dalam dengan lapisan luar dan lapisan luar dengan mantel.

Bagian dalam planet (proporsinya tidak diperhatikan). Gesekan antara tiga lapisan dalam berfungsi sebagai sumber pemanasan tambahan.

Berdasarkan penjelasan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa Bumi dan khususnya isi perutnya adalah mesin swasembada yang dapat memanaskan dirinya sendiri. Namun hal ini secara alami tidak dapat berlangsung selamanya: cadangan unsur radioaktif di dalam inti perlahan-lahan menghilang dan tidak ada lagi yang dapat mempertahankan suhu.

Ini semakin dingin!

Faktanya, proses pendinginan telah dimulai sejak lama, namun berlangsung sangat lambat - hanya sepersekian derajat per abad. Menurut perkiraan kasar, setidaknya 1 miliar tahun akan berlalu sebelum inti mendingin sepenuhnya dan reaksi kimia serta reaksi lain di dalamnya berhenti.

Jawaban singkat: Bumi, dan khususnya inti bumi, adalah mesin swasembada yang dapat memanaskan dirinya sendiri. Seluruh massa planet menekan pusatnya, menghasilkan tekanan yang luar biasa sehingga memicu proses peluruhan unsur radioaktif, yang mengakibatkan pelepasan panas.

Manusia memenuhi bumi. Kami menaklukkan daratan, terbang di udara, menyelam ke kedalaman lautan. Kami bahkan mengunjungi bulan. Tapi kita belum pernah ke inti planet ini. Kami bahkan tidak dekat dengannya. Titik pusat bumi berada 6.000 kilometer di bawah, dan bahkan bagian terjauh dari inti bumi berada 3.000 kilometer di bawah kaki kita. Lubang terdalam yang kita buat di permukaan adalah ini, dan bahkan lubang itu masuk jauh ke dalam bumi sejauh 12,3 kilometer.

Semua peristiwa yang diketahui di Bumi terjadi di dekat permukaan. Lava yang meletus dari gunung berapi pertama kali mencair pada kedalaman beberapa ratus kilometer. Bahkan berlian, yang membutuhkan panas dan tekanan ekstrim untuk terbentuk, lahir di bebatuan yang kedalamannya tidak lebih dari 500 kilometer.

Segala sesuatu di bawah ini diselimuti misteri. Tampaknya tidak mungkin tercapai. Namun kami mengetahui banyak hal menarik tentang inti kami. Kami bahkan memiliki gambaran tentang bagaimana ia terbentuk miliaran tahun yang lalu - semuanya tanpa satu pun spesimen fisik. Bagaimana kita bisa belajar banyak tentang inti bumi?

Langkah pertama adalah memikirkan secara hati-hati mengenai massa bumi, kata Simon Redfern dari Universitas Cambridge di Inggris. Kita dapat memperkirakan massa bumi dengan mengamati pengaruh gravitasi planet terhadap benda-benda di permukaan. Ternyata massa bumi adalah 5,9 sextillion ton: itu berarti 59 diikuti dua puluh angka nol.

Namun tidak ada tanda-tanda massa seperti itu di permukaan.

“Kepadatan material di permukaan bumi jauh lebih rendah dibandingkan kepadatan rata-rata seluruh bumi, yang menunjukkan bahwa ada sesuatu yang lebih padat di luar sana,” kata Redfern. “Ini yang pertama.”

Pada dasarnya, sebagian besar massa bumi seharusnya terletak di pusat planet. Langkah selanjutnya adalah mencari tahu bahan berat apa yang terbuat dari inti tersebut. Dan hampir seluruhnya terdiri dari besi. 80% inti bumi adalah besi, namun angka pastinya masih harus ditentukan.

Bukti utamanya adalah banyaknya zat besi di alam semesta sekitar kita. Ini adalah salah satu dari sepuluh unsur paling melimpah di galaksi kita dan juga banyak ditemukan di meteorit. Dengan semua ini, jumlah zat besi di permukaan bumi jauh lebih sedikit daripada yang diperkirakan. Menurut teori, ketika Bumi terbentuk 4,5 miliar tahun lalu, banyak besi yang mengalir hingga ke inti.

Sebagian besar massa terkonsentrasi di sana, yang berarti seharusnya ada besi di sana. Besi juga merupakan unsur yang relatif padat dalam kondisi normal, dan pada tekanan ekstrim di inti bumi akan semakin padat. Inti besi dapat menjelaskan seluruh massa yang hilang.

Tapi tunggu. Bagaimana setrika itu bisa sampai di sana? Besi itu entah bagaimana harus tertarik - secara harfiah - ke pusat bumi. Tapi sekarang hal ini tidak terjadi.

Sebagian besar sisa bumi terbuat dari batuan - silikat - dan besi cair sulit melewatinya. Sama seperti air membentuk tetesan di permukaan berminyak, besi terkumpul di reservoir kecil, menolak untuk menyebar dan tumpah.

Solusi yang mungkin ditemukan pada tahun 2013 oleh Wendy Mao dari Universitas Stanford dan rekan-rekannya. Mereka bertanya-tanya apa yang terjadi jika besi dan silikat mendapat tekanan kuat jauh di dalam bumi.

Dengan meremas kedua zat tersebut menggunakan berlian, para ilmuwan mampu memaksa besi cair melewati silikat. “Tekanan ini secara signifikan mengubah sifat interaksi besi dengan silikat,” kata Mao. - Pada tekanan tinggi, “jaringan leleh” terbentuk.

Hal ini mungkin menunjukkan bahwa besi secara bertahap menyelinap melalui batuan bumi selama jutaan tahun hingga mencapai inti bumi.

Pada titik ini Anda mungkin bertanya: bagaimana sebenarnya kita mengetahui ukuran kernel? Mengapa para ilmuwan percaya bahwa itu dimulai dari jarak 3000 kilometer? Hanya ada satu jawabannya: seismologi.

Ketika gempa bumi terjadi, ia mengirimkan gelombang kejut ke seluruh planet. Seismolog mencatat getaran ini. Ini seperti kita memukul satu sisi planet ini dengan palu raksasa dan mendengarkan suara di sisi lain.

“Ada gempa bumi di Chile pada tahun 1960an, yang memberikan kita sejumlah besar data,” kata Redfern. “Setiap stasiun seismik di seluruh bumi mencatat getaran gempa ini.”

Tergantung pada rute yang dilalui getaran ini, getaran tersebut melewati berbagai bagian bumi, dan hal ini memengaruhi “suara” yang dihasilkan di ujung yang lain.

Pada awal sejarah seismologi, terlihat jelas bahwa beberapa osilasi telah hilang. “Gelombang S” ini diperkirakan akan terlihat di ujung lain Bumi setelah berasal dari salah satu ujung, namun tidak terlihat. Alasannya sederhana. Gelombang S bergema melalui material padat dan tidak dapat merambat melalui cairan.

Mereka pasti menemukan sesuatu yang cair di pusat bumi. Dengan memetakan jalur gelombang S, para ilmuwan menyimpulkan bahwa pada kedalaman sekitar 3.000 kilometer, batuan menjadi cair. Hal ini juga menunjukkan bahwa seluruh inti telah cair. Namun seismolog punya kejutan lain dalam cerita ini.

Pada tahun 1930-an, seismolog Denmark Inge Lehman menemukan bahwa jenis gelombang lain, gelombang P, secara tak terduga melewati inti bumi dan terdeteksi di sisi lain planet ini. Asumsi segera menyusul bahwa inti terbagi menjadi dua lapisan. Inti "dalam", yang dimulai 5.000 kilometer di bawahnya, berbentuk padat. Hanya inti “luar” yang meleleh.

Gagasan Lehman dikonfirmasi pada tahun 1970, ketika seismograf yang lebih sensitif menunjukkan bahwa gelombang P memang merambat melalui inti dan, dalam beberapa kasus, dipantulkan pada sudut tertentu. Tidak mengherankan jika mereka berakhir di belahan bumi lain.

Bukan hanya gempa bumi yang mengirimkan gelombang kejut ke seluruh bumi. Faktanya, para seismolog berhutang banyak pada pengembangan senjata nuklir.

Ledakan nuklir juga menciptakan gelombang di darat, itulah sebabnya negara-negara meminta bantuan ahli seismologi selama pengujian senjata nuklir. Hal ini sangat penting selama Perang Dingin, sehingga seismolog seperti Lehman mendapat banyak dukungan.

Negara-negara yang bersaing saling belajar tentang kemampuan nuklir masing-masing dan, pada saat yang sama, kita belajar lebih banyak lagi tentang inti bumi. Seismologi masih digunakan untuk mendeteksi ledakan nuklir hingga saat ini.

Sekarang kita dapat membuat gambaran kasar tentang struktur bumi. Terdapat inti luar cair yang dimulai sekitar setengah jalan menuju pusat planet, dan di dalamnya terdapat inti dalam padat dengan diameter sekitar 1.220 kilometer.

Hal ini tidak membuat pertanyaan-pertanyaan menjadi berkurang, terutama pada topik inti batin. Misalnya, seberapa panaskah cuacanya? Mencari tahu hal ini tidaklah mudah, dan para ilmuwan telah lama bertanya-tanya, kata Lidunka Vokadlo dari University College London di Inggris. Kita tidak bisa meletakkan termometer di sana, jadi satu-satunya pilihan adalah menciptakan tekanan yang diperlukan di laboratorium.

Dalam kondisi normal, besi meleleh pada suhu 1538 derajat

Pada tahun 2013, sekelompok ilmuwan Perancis menghasilkan perkiraan terbaik hingga saat ini. Mereka memberikan besi murni pada tekanan setengah dari tekanan yang ada di inti, dan melanjutkan dari sana. Titik leleh besi murni di inti kira-kira 6230 derajat. Kehadiran bahan lain mungkin sedikit menurunkan titik leleh, hingga 6000 derajat. Namun suhunya masih lebih panas dari permukaan Matahari.

Seperti halnya kentang jaket, inti bumi tetap panas karena panas yang tersisa dari pembentukan planet. Ia juga mengekstraksi panas dari gesekan yang terjadi saat material padat bergerak, serta dari peluruhan unsur radioaktif. Suhunya mendingin sekitar 100 derajat Celcius setiap miliar tahun.

Mengetahui suhu ini berguna karena mempengaruhi kecepatan perjalanan getaran melalui inti. Dan ini nyaman, karena ada yang aneh dalam getaran ini. Gelombang P merambat sangat lambat melalui inti bagian dalam—lebih lambat dibandingkan jika inti tersebut terbuat dari besi murni.

“Kecepatan gelombang yang diukur oleh seismolog dalam gempa bumi jauh lebih rendah daripada yang ditunjukkan oleh eksperimen atau perhitungan komputer,” kata Vokadlo. “Belum ada yang tahu mengapa ini terjadi.”

Rupanya ada bahan lain yang tercampur dengan setrika tersebut. Mungkin nikel. Namun para ilmuwan telah menghitung bagaimana gelombang seismik harus melewati paduan besi-nikel, dan tidak dapat menyesuaikan perhitungan tersebut dengan pengamatan.

Vokadlo dan rekan-rekannya kini mencari kemungkinan adanya unsur lain, seperti belerang dan silikon, mungkin ada di inti. Sejauh ini, belum ada yang mampu mengemukakan teori tentang komposisi inti dalam yang dapat memuaskan semua orang. Masalah Cinderella: sepatu itu tidak cocok untuk siapa pun. Vokadlo sedang mencoba bereksperimen dengan bahan inti di komputer. Dia berharap menemukan kombinasi material, suhu dan tekanan yang akan memperlambat gelombang seismik dalam jumlah yang tepat.

Dia mengatakan rahasianya mungkin terletak pada kenyataan bahwa inti bagian dalam hampir mencapai titik leleh. Akibatnya, sifat sebenarnya dari bahan tersebut mungkin berbeda dengan sifat zat padat sepenuhnya. Hal ini juga bisa menjelaskan mengapa gelombang seismik bergerak lebih lambat dari yang diperkirakan.

“Jika efek ini nyata, kita dapat menyelaraskan hasil fisika mineral dengan hasil seismologi,” kata Vokadlo. “Orang-orang belum bisa melakukan hal itu.”

Masih banyak misteri terkait inti bumi yang belum terpecahkan. Namun karena tidak mampu menyelam ke kedalaman yang tak terbayangkan ini, para ilmuwan berhasil menemukan apa yang ada ribuan kilometer di bawah kita. Proses tersembunyi di bagian dalam bumi sangat penting untuk dipelajari. Bumi mempunyai medan magnet yang kuat yang dihasilkan oleh inti bumi yang sebagian cair. Pergerakan konstan inti cair menghasilkan arus listrik di dalam planet, dan ini, pada gilirannya, menghasilkan medan magnet yang meluas hingga ke luar angkasa.

Medan magnet ini melindungi kita dari radiasi matahari yang berbahaya. Jika inti bumi tidak seperti sekarang, tidak akan ada medan magnet, dan kita akan sangat menderita karenanya. Kecil kemungkinannya ada di antara kita yang dapat melihat inti tersebut dengan mata kepala sendiri, namun ada baiknya mengetahui bahwa inti tersebut ada di sana.

Inti bumi meliputi dua lapisan dengan zona batas di antara keduanya: cangkang cair terluar inti mencapai ketebalan 2.266 kilometer, di bawahnya terdapat inti padat masif yang diameternya diperkirakan mencapai 1.300 km. Zona transisi memiliki ketebalan yang tidak seragam dan berangsur-angsur mengeras, berubah menjadi inti bagian dalam. Di permukaan lapisan atas, suhunya sekitar 5.960 derajat Celcius, meski data ini dianggap perkiraan.

Perkiraan komposisi inti luar dan metode penentuannya

Masih sangat sedikit yang diketahui tentang komposisi lapisan terluar inti bumi, karena tidak mungkin memperoleh sampel untuk dipelajari. Unsur utama yang mungkin menyusun inti luar planet kita adalah besi dan nikel. Para ilmuwan sampai pada hipotesis ini sebagai hasil analisis komposisi meteorit, karena pengembara dari luar angkasa adalah pecahan inti asteroid dan planet lain.

Namun demikian, meteorit tidak dapat dianggap benar-benar identik dalam komposisi kimianya, karena ukuran benda kosmik aslinya jauh lebih kecil daripada Bumi. Setelah banyak penelitian, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa bagian cair dari zat nuklir sangat encer dengan unsur-unsur lain, termasuk belerang. Hal ini menjelaskan kepadatannya yang lebih rendah dibandingkan paduan besi-nikel.

Apa yang terjadi di inti terluar planet ini?

Permukaan luar inti pada perbatasan dengan mantel bersifat heterogen. Para ilmuwan berpendapat bahwa ia memiliki ketebalan yang berbeda-beda, membentuk semacam relief internal. Hal ini dijelaskan oleh pencampuran konstan zat-zat dalam yang heterogen. Mereka berbeda dalam komposisi kimia dan juga memiliki kepadatan yang berbeda, sehingga ketebalan batas antara inti dan mantel dapat bervariasi dari 150 hingga 350 km.

Penulis fiksi ilmiah tahun-tahun sebelumnya dalam karyanya menggambarkan perjalanan ke pusat bumi melalui gua-gua yang dalam dan lorong bawah tanah. Apakah ini mungkin? Sayangnya, tekanan pada permukaan inti melebihi 113 juta atmosfer. Ini berarti bahwa gua mana pun akan “terbanting menutup” dengan rapat bahkan pada tahap mendekati mantel. Hal ini menjelaskan mengapa tidak ada gua di planet kita yang kedalamannya kurang dari 1 km.

Bagaimana kita mempelajari lapisan terluar inti atom?

Para ilmuwan dapat menilai seperti apa inti bumi dan apa isinya dengan memantau aktivitas seismik. Misalnya, ditemukan bahwa lapisan luar dan dalam berputar ke arah yang berbeda di bawah pengaruh medan magnet. Inti bumi menyembunyikan puluhan misteri yang belum terpecahkan dan menunggu penemuan mendasar baru.