Nationalgeographic.co.id—Baja bisa berkarat oleh air dan udara di permukaan bumi. Tapi bagaimana dengan jauh di dalam interior bumi?
Inti bumi adalah penyimpan karbon terbesar di Bumi. Kira-kira 90% terkubur di sana. Para ilmuwan telah menunjukkan bahwa kerak samudera yang berada di atas lempeng tektonik dan jatuh ke bagian dalam, melalui subduksi. Ini mengandung mineral hidro dan terkadang dapat turun sampai ke batas inti-mantel.
Suhu di batas inti-mantel ini setidaknya dua kali lebih panas dari lava, dan cukup tinggi sehingga air dapat dilepaskan dari mineral hidro. Oleh karena itu, reaksi kimia yang mirip dengan baja berkarat dapat terjadi di batas inti-mantel bumi.
Byeongkwan Ko, lulusan PhD Universitas Negeri Arizona baru-baru ini, dan kolaboratornya menerbitkan temuan mereka tentang batas inti-mantel. Temuan tersebut dipublikasikan di jurnal Geophysical Research Letters pada 11 Agustus dengan judul Water‐Induced Diamond Formation at Earth's Core‐Mantle Boundary.
Mereka melakukan eksperimen di Advanced Photon Source di Argonne National Laboratory. Di mana mereka mengompresi paduan besi-karbon dan air bersama-sama dengan tekanan dan suhu yang diharapkan pada batas inti-mantel bumi, melelehkan paduan besi-karbon.
Para peneliti menemukan bahwa air dan logam bereaksi. Ini membuat oksida besi dan hidroksida besi, seperti yang terjadi dengan karat di permukaan bumi. Namun, mereka menemukan bahwa untuk kondisi batas inti-mantel karbon keluar dari paduan besi-logam cair dan membentuk berlian.
"Suhu pada batas antara mantel silikat dan inti logam pada kedalaman 3.000 km mencapai sekitar 7.000 F, yang cukup tinggi untuk sebagian besar mineral kehilangan H2O yang ditangkap dalam struktur skala atomnya," kata Dan Shim, profesor di Sekolah ASU Eksplorasi Bumi dan Antariksa. "Faktanya, suhunya cukup tinggi sehingga beberapa mineral harus meleleh pada kondisi seperti itu."
Karena karbon adalah elemen pecinta besi, karbon yang signifikan diperkirakan ada di inti. Sedangkan mantel diperkirakan memiliki karbon yang relatif rendah. Namun, para ilmuwan telah menemukan bahwa lebih banyak karbon ada di mantel daripada yang diperkirakan.
"Pada tekanan yang diharapkan untuk batas inti-mantel bumi, paduan hidrogen dengan cairan logam besi tampaknya mengurangi kelarutan elemen ringan lainnya di inti," kata Shim. “Oleh karena itu, kelarutan karbon yang kemungkinan ada di inti bumi, berkurang secara lokal di mana hidrogen masuk ke inti dari mantel (melalui dehidrasi). Bentuk karbon yang stabil pada kondisi tekanan-suhu batas inti-mantel bumi adalah berlian. Jadi karbon yang keluar dari inti luar cair akan menjadi berlian ketika masuk ke dalam mantel."
"Karbon adalah elemen penting bagi kehidupan dan memainkan peran penting dalam banyak proses geologis," tutur Ko. “Penemuan baru mekanisme transfer karbon dari inti ke mantel akan menjelaskan pemahaman tentang siklus karbon di bagian dalam bumi. Ini bahkan lebih menarik mengingat formasi berlian di batas inti-mantel mungkin telah berlangsung selama miliaran tahun sejak dimulainya subduksi di planet ini."
Studi baru Ko menunjukkan bahwa kebocoran karbon dari inti ke dalam mantel oleh proses pembentukan berlian ini dapat memasok karbon yang cukup untuk menjelaskan jumlah karbon yang meningkat di mantel. Ko dan rekan-rekannya juga memperkirakan bahwa struktur kaya intan dapat eksis di batas inti-mantel. Studi seismik mungkin mendeteksi struktur karena gelombang seismik harus bergerak sangat cepat untuk struktur.