Tanpa medan magnet Bumi, hewan yang bermigrasi kehilangan arah dan navigasi untuk segala hal mulai dari kapal hingga Pramuka menjadi tidak berguna. Namun terlepas dari pentingnya, proses yang memberi kekuatan pada medan magnet planet tetap menjadi misteri. Banyak ide, tetapi tidak ada yang bisa menjelaskan usia medan magnet Bumi. Sekarang, sebuah penelitian baru mungkin memiliki kunci ketidakkonsistenan ini: magnesium rendah hati.
Konten terkait
- Medan Magnet Bumi Setidaknya Setidaknya Empat Miliar Tahun
- Bumi Mungkin Menjadi Magnetik Setelah Makan Objek Seperti Merkuri
Pengadukan inti cair Bumi menghasilkan arus listrik yang menghasilkan medan magnet planet dalam suatu proses yang disebut dinamo.
"Jika Anda tidak memiliki gerakan berputar, medan magnet Bumi akan membusuk, dan itu akan mati dalam waktu sekitar sepuluh juta tahun, " kata Joseph O'Rourke, seorang peneliti pascadoktoral di Institut Teknologi California di Pasadena.
Tapi apa yang memberdayakan gerakan ini tidak jelas. Pemadatan yang lambat dari inti bumi dan peluruhan radioaktif — dua hipotesis utama — tidak menghasilkan energi yang cukup untuk memberi daya pada medan magnet selama itu sudah ada.
Catatan batuan menunjukkan bahwa medan magnet Bumi setidaknya berusia 3, 4 miliar tahun, dan mungkin setua 4, 2 miliar tahun. Pendinginan inti bagian dalam hanya akan memberikan sekitar satu miliar tahun energi untuk medan magnet. Dan tidak ada cukup bahan radioaktif di inti Bumi untuk hipotesis pembusukan untuk bekerja, kata Francis Nimmo, seorang ilmuwan planet di University of California, Santa Cruz.
Dalam sebuah studi baru, yang diterbitkan dalam jurnal Nature edisi minggu ini, O'Rourke dan David Stevenson, seorang ilmuwan planet di Caltech, mengusulkan mekanisme kimia baru untuk mengatur perbedaan daya apung di interior bumi untuk menggerakkan geodynamo.
Menggunakan model komputer, pasangan menunjukkan bahwa setelah dampak raksasa yang membombardir Bumi awal, sejumlah kecil unsur magnesium bisa menjadi terlarut dalam inti yang kaya zat besi.
"Bumi terbentuk dalam serangkaian tabrakan raksasa yang benar-benar keras, yang bisa memanaskan mantel hingga suhu setinggi 7.000 Kelvin [12.140 derajat Fahrenheit], " kata O'Rourke. "Pada suhu itu, unsur-unsur yang biasanya tidak [bercampur dengan] zat besi, seperti magnesium, akan menjadi zat besi."
Tetapi karena magnesium hanya larut dalam besi pada suhu tinggi, saat inti Bumi mendingin, magnesium akan mengendap, atau "turun salju, " dari inti luar sebagai paduan kaya magnesium. Paduan tersebut dapat diangkut hingga ke batas inti-mantel.
"Ketika Anda menarik paduan magnesium-kaya dari inti, apa yang tertinggal lebih padat, " kata O'Rourke. Massa yang berkonsentrasi seperti itu melepaskan energi gravitasi yang dapat berfungsi sebagai sumber daya alternatif bagi dinamo, ia menjelaskan.
Menurut O'Rourke dan Stevenson, mekanisme endapan magnesium mereka dapat mendukung geodynamo selama milyaran tahun sampai inti dalam mulai dingin dan mengeras, yang diperkirakan oleh perkiraan saat ini terjadi sekitar satu miliar tahun yang lalu. Pada saat itu, kedua proses tersebut dapat mulai bekerja bersama-sama untuk memberi daya pada medan magnet Bumi, kata O'Rourke.
"Curah hujan magnesium dapat mendorong konveksi [besi] dari bagian atas inti, sedangkan pelepasan elemen cahaya dari inti bagian dalam [dari pemadatan] dapat mendorong konveksi dari dasar, " katanya.
Ilmuwan planet Nimmo, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan ia menyukai hipotesis presipitasi magnesium karena hanya membuat dua asumsi: Bahwa Bumi menjadi panas selama tumbukan raksasa, dan bahwa selama tumbukan raksasa, inti logam penabrak terkena untuk silikat bahan mantel.
"Asumsi seseorang sulit untuk diperdebatkan, meskipun seberapa panas itu tidak pasti, " kata Nimmo. Asumsi dua agak kurang aman, katanya, tetapi sebagian besar ilmuwan sepakat bahwa ketika tubuh berbatu bertabrakan dengan Bumi awal, beberapa elemen dari penabrak itu, seperti magnesium, akan ditransfer ke mantel. "Begitu kamu membuat dua asumsi itu, semua yang lain mengikuti secara alami."
Sekarang, kata Nimmo, yang kita butuhkan hanyalah eksperimen untuk menguji gagasan O'Rourke dan Stevenson. "Studi mereka didasarkan terutama pada prediksi komputasi tentang bagaimana magnesium harus dipartisi sebagai fungsi suhu, " kata Nimmo.
Beberapa peneliti sudah mengerjakan eksperimen-eksperimen itu, jadi mungkin hanya masalah waktu sebelum para ilmuwan memahami apa yang membuat medan magnet Bumi berdetak.
"Proses kami tidak hanya bisa menjelaskan bagaimana dinamo bekerja di masa lalu, " kata O'Rourke, "tetapi [bagaimana] itu masih bisa beroperasi hari ini."
