Pada masa pertumbuhannya, Bumi mungkin telah menelan planet yang mirip dengan Merkurius, tetapi jauh lebih besar. Makanan awal ini bisa menjelaskan susunan membingungkan lapisan Bumi, dan itu bisa menjelaskan medan magnet yang memungkinkan kehidupan di sini.
Konten terkait
- Magnesium Humble Bisa Memberdayakan Medan Magnet Bumi
- Medan Magnet Bumi Setidaknya Setidaknya Empat Miliar Tahun
- Hujan Logam Bisa Menjelaskan Mengapa Bumi Terbuat Dari Benda Berbeda Dari Bulan
"Kami pikir kami dapat menabrak dua burung ini dengan satu batu, " kata Bernard Wood, ahli geokimia di Universitas Oxford yang melaporkan gagasan itu minggu ini di jurnal Nature.
Jika tampaknya luar biasa bahwa pada 2015 kita masih tidak tahu bagaimana dunia kita terbentuk, pertimbangkan betapa sulitnya untuk mengintip interiornya. Latihan yang paling lama dan paling keras yang pernah dibuat tidak dapat menembus luar lapisan luar Bumi yang tipis. Saluran alami batu panas sangat membantu memunculkan material ke permukaan dari lapisan mantel yang lebih dalam untuk kita pelajari, tetapi bahkan kolom-kolom ini, yang panjangnya ratusan mil, tampak dangkal ketika kita memikirkan pusat planet lebih dari 3.700 mil di bawah kita. Oleh karena itu, menyatukan sejarah Bumi sedikit seperti mencoba menebak bagaimana kue dipanggang dengan mencicipi lapisan gula dan mungkin beberapa remah-remah liar. Masih ada banyak ruang untuk bukti baru dan ide-ide baru.
"Ini waktu yang menyenangkan untuk berada di lapangan, " kata ahli geokimia Richard Carlson dari Carnegie Institution of Washington. "Banyak hal yang keluar dari studi tentang Bumi yang dalam yang tidak kita pahami dengan baik."
Pandangan tradisional tentang bagaimana Bumi bersatu dimulai dengan penggumpalan puing-puing luar angkasa. Batuan menyerupai meteor berbatu yang masih menghujani kita hari ini menjadi serpihan yang semakin besar. Diperas, dihantam, dan dipanaskan, tumpukan puing yang tumbuh akhirnya mencair dan kemudian mendingin, membentuk lapisan perlahan selama miliaran tahun. Remah-remah geologis yang dipelajari pada 1980-an membantu menguatkan cerita ini. Dengan pengecualian logam tertentu seperti besi, yang sebagian besar dianggap telah tenggelam ke inti Bumi, batuan terestrial tampaknya terbuat dari bahan yang hampir sama dengan chondrites, kelompok meteor bebatuan tertentu.
Kemudian sekitar satu dekade yang lalu, Carlson menemukan ruang untuk keraguan, setelah membandingkan batuan Bumi dan batuan angkasa menggunakan instrumen yang lebih baik. Timnya menyelidiki dua elemen langka dengan nama-nama yang tidak biasa dan kepribadian magnetis: neodymium, bahan dalam magnet yang digunakan dalam mobil hibrida dan turbin angin besar, dan samarium, yang umum dalam magnet headphone. Sampel terestrial mengandung neodymium relatif lebih sedikit dibandingkan dengan samarium dibandingkan dengan chondrites, para peneliti menemukan.
Perbedaan kecil hanya beberapa persen ini masih sulit untuk dijelaskan. Mungkin, Carlson berspekulasi, Bumi yang mendinginkan membentuk lapisan jauh lebih cepat daripada yang diperkirakan sebelumnya, dalam puluhan juta tahun, bukannya miliaran. Lapisan atas yang terbentuk dengan cepat akan habis dalam neodymium, diseimbangkan dengan lapisan bawah yang menyembunyikan elemen yang hilang jauh di dalam mantel. Namun, tidak ada bukti yang ditemukan dari reservoir rahasia ini. Kecenderungannya untuk tetap menempel keras kepala di kedalaman sulit untuk dijelaskan, mengingat bahwa mantel bergejolak seperti sup mendidih, sering membawa bahan-bahannya ke permukaan saat ia menciptakan gunung berapi. Dan jika bulan lahir ketika benda planet menabrak Bumi, seperti yang diperkirakan, pencairan yang disebabkan oleh dampak itu seharusnya telah mencampur reservoir kembali ke mantel.
Alih-alih mencoba menjelaskan neodymium tersembunyi, kelompok ilmuwan kedua muncul dengan cara untuk menghilangkannya. Mereka membayangkan kerak yang diperkaya dengan neodymium yang tumbuh di bebatuan chondritic yang darinya Bumi dibuat. Tabrakan di antara benda-benda ini bisa mengikis banyak lapisan luar ini, membuat neodymium lebih jarang.
Tapi ada masalah dengan pandangan ini juga. Tidak ada meteorit yang pernah ditemukan dengan komposisi yang mirip dengan puing-puing yang tererosi. Selain itu, kulit yang terkelupas itu akan mengambil banyak dari panas Bumi. Uranium, thorium dan bahan radioaktif lainnya, yang kita tahu bertanggung jawab atas panas planet kita, juga akan berakhir di lapisan yang dihilangkan.
"Sekitar 40 persen elemen penghasil panas Bumi akan hilang ke angkasa, " kata Ian Campbell, ahli geokimia di Australian National University.
Berharap berpegang pada elemen-elemen kritis ini, Wood memutuskan untuk mengubah kimia Bumi di masa mudanya. Dia mengambil inspirasi dari salah satu planet asing di tata surya kita: Merkurius. Secara kimiawi, planet terdekat dengan matahari adalah tempat yang penuh dengan belerang nyata, yang dikenal oleh ilmu pengetahuan modern sebagai belerang. Bagaimana lapisan terbentuk di Bumi muda jika planet ini lebih mirip Merkurius? Untuk menjawab pertanyaan ini, Wood menambahkan belerang ke campuran elemen yang dimaksudkan untuk mensimulasikan komposisi Bumi primitif. Dia memasak planet tiruan pada suhu panas seperti membakar bahan bakar jet dan memukul mereka dengan piston untuk menekan sekitar 15.000 kali di dalam kompor tekanan rumah tangga biasa.
Dosis dengan sulfur yang cukup, proto-worlds miniatur mengubur neodymium ketika mereka membentuk lapisan-bukan di mantel palsu mereka, tetapi lebih dalam di inti palsu mereka. Neodymium yang terperangkap dalam inti demi kebaikan bisa menjelaskan anomali Carlson. Sulfur tambahan ini bisa berasal dari benda seperti Merkurius yang menghantam Bumi yang tumbuh sejak dini, bahkan mungkin benda yang sama yang diduga membentuk bulan, kata Wood.
"Kita akan membutuhkan tubuh berukuran 20 hingga 40 persen ukuran Bumi." Ada juga kemungkinan bahwa Bumi tumbuh pada awalnya dari sebuah kernel yang dibuat bukan dari chondrites tetapi dari puing-puing ruang angkasa lain yang kaya akan sulfur. Either way, alur cerita kosmik ini bisa mengatur panggung untuk kebangkitan kehidupan di Bumi. Itu karena sulfur juga akan membantu menarik uranium dan thorium ke dalam inti. Panas tambahan dari unsur-unsur radioaktif ini dapat membantu mengocok bagian luar inti, dan gerakan yang kuat dari logam cair ini diperkirakan menimbulkan arus yang pada gilirannya menghasilkan medan magnet bumi.
Ilustrasi (bukan untuk skala) matahari dan interaksinya dengan medan magnet Bumi. (Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA) Tanpa magnetisme, penyu dan kapten laut tidak akan bisa menavigasi — atau bahkan ada. Kehidupan tidak akan mungkin terjadi di permukaan planet ini tanpa perlindungan yang diberikan medan terhadap partikel berenergi tinggi yang mengalir keluar dari matahari.
Rekan-rekan Wood menggambarkan teorinya sebagai masuk akal. Tetapi seperti kisah asal lainnya yang telah ditulis dalam beberapa tahun terakhir tentang Bumi, itu jauh dari definitif. Untuk satu hal, suhu dan tekanan yang dicapai dalam percobaan, sama ekstrimnya dengan mereka, jauh dari kondisi di dalam proto-Bumi. Untuk yang lain, penelitian tentang bagaimana gempa bumi berjalan melalui interior planet telah membatasi bagaimana cahaya inti dapat terjadi, dan membuang banyak sulfur di pusat planet dapat menempatkan inti dekat dengan batas-batas tersebut.
Untuk memperkuat kasusnya, Wood berencana untuk menjelajahi tabel periodik untuk elemen-elemen lain dengan kelimpahan misterius yang dapat dijelaskan dengan menambahkan belerang ke dalam campuran primordial. Mengingat sejarah lapangan, perlu banyak untuk meyakinkan skeptis seperti Bill McDonough, seorang ahli geokimia di University of Maryland. “Saya menempatkan ide ini di bawah peluang 50 persen untuk menjadi benar, ” katanya .
