Di awal musim semi 1961, sekelompok ahli geologi mulai mengebor lubang ke dasar laut di lepas pantai Pasifik Baja California. Ekspedisi, yang pertama jika jenisnya, adalah fase awal proyek yang dimaksudkan untuk menembus kerak bumi dan mencapai mantel yang mendasarinya. Mereka tidak tahu bahwa upaya mereka akan segera dibayangi ketika John F. Kennedy meluncurkan balapan ke bulan pada bulan Mei tahun itu.
Konten terkait
- Bumi Bagian Dalam Penuh Dengan Bentuk Kehidupan Eksotis
- Kami Akhirnya Tahu Seberapa Besar Asteroid Dino-Membunuh yang Dibentuk Ulang Bumi
- Inilah Satu Alasan Sangat Bagus untuk Mengebor Jauh Ke Dalam Kesalahan Aktif
- Mungkin Ada Samudra Masif Besar Kedua Di Bawah Permukaan
Pada akhir tahun 1972, setelah mengeluarkan miliaran dolar dan melalui upaya kolektif ribuan ilmuwan dan insinyur, enam misi Apollo mendarat di Bumi, dan membawa pulang lebih dari 841 pon batu dan tanah bulan.
Sementara itu, para ahli geologi yang membumi yang bermimpi untuk melihat pekerjaan dalam bumi dibiarkan dengan tangan kosong dengan sisa-sisa berbagai program berkat pemotongan anggaran.
Sejak 1960-an, para peneliti telah berusaha untuk menggali mantel Bumi tetapi belum berhasil. Beberapa upaya gagal karena masalah teknis; yang lain telah menjadi mangsa berbagai macam nasib buruk — termasuk, seperti yang ditemukan setelah kejadian itu, memilih tempat-tempat yang tidak pantas untuk dilatih. Namun demikian, upaya-upaya itu telah menunjukkan bahwa teknologi dan keahlian untuk mengebor mantel itu ada. Dan sekarang fase pertama dari upaya terbaru untuk mencapai bagian penting dari planet kita ini adalah membosankan melalui bagian tipis kerak samudera di Samudera Hindia barat daya.
Jangan khawatir: Ketika para pengebor akhirnya menembus mantel, batu cair panas tidak akan melonjak ke atas lubang dan tumpah ke dasar laut dalam letusan gunung berapi. Meskipun batuan mantel benar-benar mengalir, mereka melakukannya dengan kecepatan yang mirip dengan laju pertumbuhan kuku, kata Holly Given, ahli geofisika di Scripps Institution of Oceanography di San Diego.
Mantel adalah bagian terbesar dari planet ini yang kita sebut rumah, namun para ilmuwan tahu sedikit tentang hal itu melalui analisis langsung. Lapisan tipis kerak bumi yang kita tinggali membentuk sekitar satu persen volume Bumi. Inti bagian dalam dan luar — massa padat dan cair yang sebagian besar terbuat dari besi, nikel, dan unsur padat lainnya — hanya menempati 15 persen dari volume planet ini. Mantel, yang terletak di antara inti luar dan kerak bumi, membentuk sekitar 68 persen dari massa planet dan 85 persen dari volumenya.
Pikirkan mantel sebagai lampu lava seukuran planet di mana bahan mengambil panas pada batas inti-mantel, menjadi kurang padat dan naik di gumpalan ringan ke tepi bawah kerak bumi, dan kemudian mengalir di sepanjang langit-langit itu sampai dingin dan tenggelam kembali ke inti. Sirkulasi mantel sangat lemah: Menurut sebuah perkiraan, perjalanan pulang pergi dari kerak ke inti dan kembali lagi mungkin memakan waktu selama 2 miliar tahun.
Mendapatkan sepotong mantel yang murni adalah penting karena akan membantu para ilmuwan planet memastikan lebih baik bahan baku dari mana Bumi bertambah saat tata surya kita masih muda. "Itu akan menjadi dasar kebenaran untuk apa dunia terbuat dari apa, " kata Given. Komposisinya juga akan memberikan petunjuk tentang bagaimana Bumi awalnya terbentuk dan bagaimana ia berevolusi menjadi bola multi-lapis yang kita huni saat ini, katanya.
Para ilmuwan dapat menyimpulkan banyak tentang mantel, bahkan tanpa sampel. Kecepatan dan jalur gelombang seismik yang dihasilkan gempa yang melewati planet ini memberikan wawasan tentang kepadatan, viskositas dan karakteristik keseluruhan mantel, serta bagaimana sifat-sifat tersebut berbeda dari satu tempat ke tempat lain. Begitu juga kecepatan di mana kerak bumi muncul ke atas setelah dibebani oleh lapisan es besar yang baru-baru ini (dalam istilah geologis) meleleh.
Pengukuran medan magnet dan gravitasi planet kita memberikan lebih banyak informasi, mempersempit jenis mineral yang dapat ditemukan di kedalaman, kata Walter Munk, seorang ahli kelautan fisik di Scripps. Ilmuwan, yang sekarang berusia 98 tahun, adalah bagian dari sekelompok kecil peneliti yang pertama kali memimpikan gagasan untuk menggali mantel pada tahun 1957. Tetapi metode tidak langsung ini hanya dapat memberi tahu seorang ilmuwan, katanya. "Tidak ada pengganti untuk sepotong apa yang ingin Anda analisis di tangan Anda."
Para peneliti memang memiliki sampel mantel, tetapi mereka tidak asli. Beberapa dari mereka adalah bongkahan batu yang dibawa ke permukaan bumi dengan meletusnya gunung berapi. Yang lain terangkat ke atas dengan meremas tabrakan di antara lempeng tektonik. Namun yang lain telah naik ke dasar laut di sepanjang punggung laut tengah yang menyebar lambat, kata ahli geologi Henry Dick dan Chris MacLeod. Dick, dari Lembaga Oseanografi Woods Hole di Massachusetts, dan MacLeod, dari Universitas Cardiff di Wales, adalah co-pemimpin ekspedisi pengeboran dalam yang baru saja selesai di Samudera Hindia barat daya.
Semua sampel mantel saat ini telah diubah oleh proses yang membawanya ke permukaan Bumi, terpapar ke atmosfer atau terendam dalam air laut untuk waktu yang lama — mungkin semua hal di atas. Sampel mantel yang terpapar udara dan air mungkin telah kehilangan beberapa unsur kimia asli yang lebih mudah larut.
Oleh karena itu keinginan besar untuk mendapatkan sepotong mantel tanpa noda, kata Dick. Setelah tersedia, para ilmuwan dapat menganalisis komposisi kimia keseluruhan sampel serta mineraloginya, menilai kerapatan batuan dan menentukan seberapa mudah ia melakukan panas dan gelombang seismik. Hasilnya dapat dibandingkan dengan nilai-nilai yang disimpulkan dari pengukuran tidak langsung, memvalidasi atau membantah teknik-teknik tersebut.
Mengebor semua jalan ke mantel juga akan memberikan ahli geologi melihat apa yang mereka sebut diskontinuitas Mohorovičić, atau Moho, singkatnya. Di atas zona misterius ini, dinamai seismolog Kroasia yang menemukannya pada tahun 1909, gelombang seismik bergerak sekitar 4, 3 mil per detik, kecepatan yang konsisten dengan gelombang yang berjalan melalui basal, atau lava dingin. Di bawah Moho, ombak merambat sekitar 5 mil per detik, mirip dengan laju yang mereka lalui melalui jenis batuan beku silika miskin yang disebut peridotite. Moho biasanya terletak antara 3 hingga 6 mil di bawah dasar laut dan di mana saja antara 12 hingga 56 mil di bawah benua.
Zona ini telah lama dianggap sebagai batas kerak-mantel, di mana material perlahan-lahan mendingin dan melekat pada kerak atasnya. Tetapi beberapa penelitian laboratorium menunjukkan bahwa Moho mewakili zona di mana air yang merembes dari kerak atasnya bereaksi dengan peridotit mantel untuk membuat jenis mineral yang disebut serpentin. Kemungkinan ini menarik, Dick dan MacLeod menyarankan. Reaksi geokimia yang menghasilkan serpentin juga menghasilkan hidrogen, yang kemudian dapat bereaksi dengan air laut untuk menghasilkan metana, sumber energi untuk beberapa jenis bakteri. Atau, para peneliti mencatat, Moho bisa menjadi sesuatu yang sama sekali tidak dikenal oleh sains.
Kunci untuk membuka rahasia mantel adalah menemukan lokasi yang tepat untuk mengebor. Bahan mantel naik ke dasar samudra di punggung samudra tengah, di mana lempeng tektonik perlahan menjauh. Tetapi sampel-sampel itu tidak akan berhasil. Bekerja melalui beberapa mil kerak di bawah dasar laut mengubah material secara signifikan, menjadikan sampel mantel tidak mewakili apa yang ada jauh di dalam Bumi. Dan menggali lebih dalam di salah satu punggung bukit ini juga bermasalah, kata Dick. "Di punggung laut atau sisi-sisi terdekatnya, kerak bumi terlalu panas untuk mengebor lebih dari satu atau dua kilometer."
Jadi dia dan rekan-rekannya sedang melakukan pengeboran di sebuah tempat di Samudera Hindia barat daya India yang disebut Atlantis Bank, yang terletak sekitar 808 mil tenggara Madagaskar. Banyak faktor yang menjadikan tempat ini tempat yang sangat baik untuk melakukan ekspedisi, kata Dick.
Ahli geologi struktural Carlotta Ferrando memeriksa beberapa inti untuk fraktur dan vena yang dapat memberitahunya apakah batu telah cacat. (Bill Crawford, IODP JRSO) 
Butir mineral kecil yang cacat dalam sampel kerak bawah ini, diiris tipis dan diapit di antara bahan-bahan sehingga mentransmisikan cahaya terpolarisasi, menceritakan bagaimana batu yang sebagian dicairkan diperas dan diregangkan saat naik ke dasar laut di Atlantis Bank. (Bill Crawford, Program Penemuan Lautan Internasional) 
Ahli geologi James Natland (kiri) dan co-chief ilmuwan ekspedisi Henry Dick (tengah) dan Chris MacLeod (kanan) melihat apa yang diyakini tim sebagai inti terluas yang pernah ditemukan oleh program pengeboran laut. (Benoit Ildefonse, IODP) Pertama, sepetak dasar laut seukuran Denver ini berada di atas kerak samudera yang usianya sekitar 11 juta tahun, membuatnya cukup dingin untuk digali. Untuk yang lain, bagian atas bank adalah dataran tinggi 9, 7 mil persegi yang berjarak 2.300 kaki dari permukaan laut. Itu membuat mengetuk dasar samudera di sana, yang bertentangan dengan dasar laut sedalam 3, 7 mil di dekatnya, tidak ada otak. Arus laut yang kuat di daerah tersebut membuat sedimen tidak menumpuk di dasar laut, menjaga kerak di sana terbuka. Itu juga relatif tipis — survei seismik sebelumnya tentang daerah itu menemukan bahwa kerak bumi hanya setebal 1, 6 mil.
Selain itu, kerak samudera di bawah Atlantis Bank terbentuk di bagian punggungan samudra tengah di mana lapisan atas kerak yang baru lahir menyebar ke satu arah dari keretakan, sedangkan lapisan bawah bergerak di sisi lainnya. Para ilmuwan belum yakin bagaimana atau mengapa ini terjadi. Tetapi, karena penyebaran yang disebut asimetris ini, yang mungkin terjadi di sebagian besar pegunungan tengah laut dunia, Atlantis Bank tidak diselubungi lapisan rapuh kerak atas yang dapat pecah dan jatuh ke dalam lubang saat sedang dibor., kata Dick. Puing-puing seperti itu dapat merusak mata bor atau menyebabkannya mengendap, serta membuatnya sulit untuk menyiram potongan batu dan lumpur yang lebih kecil dari lubang.
Terlepas dari manfaat pengeboran di Atlantis Bank, ekspedisi telah mengalami kemunduran yang biasa terjadi pada banyak proyek pengeboran laut. Masalah dengan memuat kapal menunda keberangkatan tim dari Kolombo, Sri Lanka sehari. Begitu tiba di lokasi, tim memecahkan bor, tetapi sebelum mereka dapat menangkap potongan-potongan itu dari lubang mereka, mereka harus berkemas dan membawa kru yang sakit yang beranggota utara ke Mauritius untuk menemui helikopter berbasis pantai untuk evakuasi medis. Kapal, bernama Resolusi JOIDES, kembali setelah hampir seminggu dan kemudian harus menghabiskan beberapa hari menggunakan magnet yang kuat untuk mencoba dan memulihkan potongan-potongan mata bor mereka yang rusak.
Mereka tidak pernah menemukan potongan yang hilang itu. Tetapi selama upaya terakhir menggunakan ruang hampa udara yang kuat untuk mencoba dan menyeruputnya, ekspedisi membawa kembali apa yang mungkin merupakan bagian terbesar dari kerak samudera yang pernah ditemukan. Silinder batu yang gelap dan berbutir kasar, disebut gabbro, berukuran 7 inci — tiga kali ukuran normal — dan panjang 20 inci.
Target kedalaman tim untuk ekspedisi ini adalah 4.265 kaki ke dalam kerak, hampir setengah jalan ke mantel. Sayangnya, pada 22 Januari, pengeboran hanya mencapai kedalaman 2.330 kaki di bawah dasar laut.
Pada saat artikel ini diterbitkan, operasi pengeboran akan berakhir di Atlantis Bank — untuk proyek ini. Kaki misi kedua yang sudah disetujui semoga akan menyelesaikan tugas dan memanfaatkan mantel. Tapi itu bisa di mana saja dari dua hingga lima tahun dari sekarang. Persaingan untuk mendapatkan waktu kapal dari tim lain yang ingin mengebor tempat lain di dunia sangat sengit, kata Dick.
Tim sains tidak akan datang dari tahap pertama proyek ini dengan tangan kosong, kata MacLeod. Memulihkan sampel dari seluruh kerak bumi juga penting. "Kami tidak tahu apa komposisi terbesar kerak samudera di setiap tempat di dunia, " kata Dick. Batuan kerak yang lebih rendah yang sebelumnya ditemukan dari lokasi pengeboran dalam lainnya tidak seperti yang diharapkan para peneliti, katanya.
Proyek Atlantis Bank akan memberikan gambaran komposisi kimia kerak yang lebih rendah. Dan profil lengkap melalui seluruh lapisan akan membantu para ilmuwan memahami bagaimana magma diubah secara kimia dan fisik di sana — termasuk bagaimana batuan mantel mengkristal dan menjadi melekat pada permukaan bawah kerak.
Begitu para peneliti akhirnya mendapatkan sampel mantel mereka, tim lain dapat membonceng proyek dengan eksperimen mereka sendiri, kata MacLeod. "Ekspedisi di masa depan mungkin akan menjatuhkan instrumen ke dalam lubang selama bertahun-tahun yang akan datang." Misalnya, seismolog dapat mengirim sensor ke dalam lubang mil-dalam dan kemudian secara langsung mengukur kecepatan gelombang seismik berdenyut melalui kerak bumi, daripada menyimpulkannya melalui laboratorium tes pada sampel kecil batu. Para peneliti juga dapat menurunkan serangkaian sensor suhu ke dalam lubang untuk mengukur aliran panas dari interior planet kita.
Tidak diragukan lagi, sampel kerak samudera dan mantel pada akhirnya diambil dari Atlantis Bank — serta data yang dikumpulkan dari lubang yang ditinggalkan — akan membuat para ahli geologi dan geofisika sibuk selama beberapa dekade mendatang. Tetapi kesabaran adalah suatu kebajikan, dan menunggu waktu mereka adalah apa yang telah dilakukan oleh Dick, MacLeod dan saudara-saudara geofisika mereka selama beberapa dekade.
Catatan Editor: Artikel ini telah diperbarui untuk memperbaiki atribusi survei seismik Atlantis Bank.
