Nationalgeographic.co.id—Evolusi Bumi kita adalah kisah pendinginannya yang terjadi 4,5 miliar tahun yang lalu, dengan memiliki suhu ekstrem di permukaan Bumi muda, dan ditutupi oleh lautan magma yang dalam. Selama jutaan tahun, permukaan planet kita mendingin untuk membentuk kerak yang rapuh. Namun, energi panas yang sangat besar yang memancar dari interior bumi membuat proses dinamis bergerak, seperti konveksi mantel, tektonik lempeng, dan vulkanisme.
Masih belum terjawab pertanyaan tentang seberapa cepat Bumi mendingin dan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan yang berkelanjutan ini sehngga menghentikan proses yang didorong oleh panas tersebut.
Satu jawaban yang mungkin terletak pada konduktivitas termal mineral yang membentuk batas antara inti dan mantel bumi.
Lapisan batas ini relevan karena di sinilah batuan kental mantel bumi bersentuhan langsung dengan lelehan besi-nikel panas dari inti luar planet. Gradien suhu antara kedua lapisan sangat curam, sehingga berpotensi banyak panas mengalir di sini. Lapisan batas terbentuk terutama dari mineral bridgmanite. Namun, para peneliti kesulitan memperkirakan berapa banyak panas yang dibawa mineral ini dari inti bumi ke mantel karena verifikasi eksperimental yang sangat sulit.
Kini, Profesor ETH Motohiko Murakami dan rekan-rekannya dari Carnegie Institution for Science telah mengembangkan sistem pengukuran canggih yang memungkinkan mereka dapat mengukur konduktivitas termal bridgmanite di laboratorium, di bawah kondisi tekanan dan suhu yang berlaku di dalam Bumi. Untuk pengukuran tersebut, mereka menggunakan sistem pengukuran penyerapan optik yang dikembangkan baru-baru ini dalam unit berlian yang dipanaskan dengan laser berdenyut.
"Sistem pengukuran ini menunjukkan bahwa konduktivitas termal bridgmanite sekitar 1,5 kali lebih tinggi dari yang diasumsikan," kata Murakami. “Ini menunjukkan bahwa aliran panas dari inti ke dalam mantel juga lebih tinggi dari yang diperkirakan sebelumnya. Aliran panas yang lebih besar, pada gilirannya, meningkatkan konveksi mantel dan mempercepat pendinginan Bumi. Hal ini dapat menyebabkan lempeng tektonik yang terus berlangsung oleh gerakan konvektif mantel, melambat lebih cepat daripada yang diperkirakan para peneliti berdasarkan nilai konduksi panas sebelumnya.” terangnya.
Murakami bersama dengan rekan-rekannya juga telah menunjukkan bahwa pendinginan mantel yang cepat akan mengubah fase mineral yang stabil pada batas inti-mantel. Saat mendingin, bridgmanite berubah menjadi mineral pasca-perovskit. Tetapi segera setelah post-perovskit muncul di batas inti-mantel dan mulai mendominasi, pendinginan mantel mungkin akan semakin cepat, para peneliti memperkirakan, karena mineral ini menghantarkan panas lebih efisien daripada bridgmanite.
"Hasil kami dapat memberi kami perspektif baru tentang evolusi dinamika Bumi. Mereka menyarankan bahwa Bumi, seperti planet berbatu lainnya Merkurius dan Mars, mendingin dan menjadi tidak aktif lebih cepat dari yang diperkirakan," jelas Murakami.
Namun, dia tidak bisa mengatakan berapa lama, misalnya, arus konveksi di mantel berhenti.
"Kami masih belum cukup tahu tentang peristiwa semacam ini untuk menentukan waktunya. Untuk melakukan itu, pertama-tama perlu pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana konveksi mantel bekerja dalam istilah spasial dan temporal. Selain itu, para ilmuwan perlu mengklarifikasi bagaimana peluruhan unsur radioaktif di bagian dalam bumi, salah satu sumber panas utama, memengaruhi dinamika mantel.” pungkas Murakami.
Hasil penelitian Murakami bersama rekan-rekannya ini telah dipublikasikan dalam jurnal Earth and Planetary Science Letters pada 15 Januari 2022 dengan menyertakan judul Radiative thermal conductivity of single-crystal bridgmanite at the core-mantle boundary with implications for thermal evolution of the Earth.
Baca Juga: Hormuz, Pulau Pelangi di Teluk Persia yang Tanahnya Bisa Dimakan