SM-IAGI UNG

Sejak dulu para ilmuwan memahami bahwa pada saat pembentukan bumi, logam berat seperti besi dan nikel menjadi unsur penyusun utama inti bumi. Sedangkan unsur-unsur lainnya seperti; oksigen, silikon, aluminium, kalium, natrium dan kalsium – sebagian besar elemen tersebut terkonsentrasi di lapisan mantel dan kerak bumi.

Poster struktur bumi. (wikipedia)

Para ilmuan berpendapat bahwa inti bumi mungkin lebih ringan dari yang telah diperkirakan, dengan asumsi, inti bumi harus mengandung beberapa unsur yang lebih ringan, seperti; oksigen, karbon, silikon dan sulfur. Kehadiran unsur-unsur yang lebih ringan tersebut, akan memberikan informasi baru tentang suhu, tekanan dan kandungan oksigen di mantel bumi, yang mengelilingi inti dan memisahkannya dari kerak bumi.

Mengupas kembali lapisan Bumi

Inti bumi berada sekitar 2.900 km di bawah permukaan bumi (sekitar 9.666 Menara Eiffel, 21.167 Tugu Monas atau 44.615 Menara Limboto). Teknologi yang ada saat ini belum mampu membantu para ilmuan untuk menyelidikinya secara langsung. Namun, baru-baru ini sekelompok peneliti dari European Association of Geochemistry telah mengembangkan metode geokimia tidak langsung untuk mengetahui komposisi inti bumi.

Para peneliti ini mendapatkan pentunjuk dari peristiwa bencana besar yang diperkirakan terjadi 4.5 miliar tahun lalu, ketika bumi bertabrakan dengan planet berukuran besar (setara ukuran planet Mars) – dikenal sebagai Planet Theia. Tabrakan tersebut mengoyak sebagian tubuh bumi dan theia, melontarkan material ke luar angkasa dan membentuk Bulan. Kejadian ini meninggalkan sidik jari yang kemudian digunakan ilmuan untuk meneliti kandungan unsur yang terdapat di inti bumi.

Skema tabrakan bumi dengan theia. (wikipedia)

Mereka percaya bahwa dampak dari tabrakan tersebut tidak hanya menghasilkan bulan, juga mencairkan mantel bumi. Ketika mantel mencair, beberapa cairan yang kaya akan sulfur meresap ke inti dan beberapa diantaranya menguap ke angkasa. Menurut mereka, untuk mendapatkan data terbaik, kuncinya adalah melakukan pengukuran rasio isotop unsur yang ada di mantel dan kerak bumi, kemudian membandingkannya dengan rasio isotop unsur pada meteorit tertentu.

Melacak "sidik jari" Sulfur

Karena adanya keragaman pada komposisi mantel, maka sulit untuk menarik kesimpulan tegas dalam pengukuran sulfur secara langsung. Para peneliti memilih unsur tembaga dari mantel dan kerak bumi untuk dianalisis, karena tembaga adalah unsur chalcophile, maka tembaga merupakan unsur yang tepat untuk melacak sepak terjang sulfur di bumi.

Nilai isotop tembaga di dalam mantel dan kerak didapatkan dari pengukuran sampel yang dihasilkan oleh erupsi lava, serta dari peristiwa tektonik yang mendorong batuan mantel ke permukaan bumi. Data tersebut digunakan untuk mewakili apa yang disebut “bulk silicate earth”. Para peneliti kemudian dapat mengetahui kadar tembaga yang ada di inti bumi berdasarkan hasil pengurangan nilai "bulk silicate earth" dengan nilai "bulk earth".

Nilai "bulk earth" merupakan nilai isotop tembaga di bumi sebelum membentuk inti, dan sebelum dibombardir planet theia. Pengukuran langsung tentu saja tidak mungkin dilakukan, sehingga peneliti menggunakan meteorit, yang diketahui telah mengorbit matahari sejak bahkan sebelum planet-planet terbentuk, mereka menganggap meteorit sebagai analog terbaik.

Hasil perhitungan kelompok peneliti dari EAG menunjukan ada perbedaan 0.025% pada rasio isotop dari masing-masing sampel, hal tersebut menandakan bahwa sejumlah besar sulfur telah berpindah dari mantel.

Menurut mereka, setelah bumi terbentuk dari meteorit dan material luar angkasa lainnya seperti debu dan batu, bumi mulai mencair dan membentuk inti. Selama pembentukan inti, tembaga-tembaga yang "berat" meninggalkan mantel dan masuk ke inti, sedangkan tembaga-tembaga yang "ringan" tetap pada mantel bumi. Kemudian, setelah kejadian tabrakan besar planet theia, mantel bumi kembali mencair dan membentuk cairan yang kaya akan sulfur, komposisi hasil pencampuran tembaga "ringan" dengan cairan tersebut tercermin dalam komposisi yang telah diukur pada lava dan batuan saat ini.

Skema evolusi konsentrasi dan komposisi isotop Cu mantel bumi. (Savage, dkk, 2015)

Penelitian ini adalah yang pertama yang menunjukkan bukti geokimia yang jelas, bahwa suatu cairan sulfida telah berpindah dari mantel di awal sejarah pembentukkan bumi - yang kemungkinan besar masuk inti. Peneliti memperkirakan jumlah sulfur yang ada di dalam inti bumi adalah sekitar 8,5 x 1018 ton, atau sekitar 10% dari massa bulan. Di sisi lain, penelitian menambah bobot teori bahwa bulan terbentuk dari hasil tabrakan antara bumi dan theia.
---
Sumber: Europen Association of Geochemistry

Jurnal terkait:

• Savage, P. S.,  Moynier, F., Chen, H.,  Siebert, J.,  Badro, J., Puchtel, I. S., Shofner, G., 2015. Copper isotope evidence for large-scale sulphide fractionation duringEarth’s differentiation. Geochemical Perspectives Letters. v1, 53-64.

Gunung tertinggi di Bumi secara teknis bukanlah Gunung Everest.

Everest merupakan gunung tertinggi di atas permukaan laut, tetapi jika kita melihat dari sisi pandang berbeda, berdasarkan ketinggian total - dari dasar ke puncak, maka gunung tertinggi adalah Mauna Kea di Pulau Hawaii.

Here's how it breaks down:

Everest berdiri 8.850 meter di atas permukaan laut, sedangkan Mauna Kea hanya 4.205 meter di atas permukaan laut, tetapi gunung ini membentang sekitar 6.005 meter di bawah Samudera Pasifik. Hal tersebut menjadikan total tinggi Mauna Kea mecapai sekitar 10.211 meter, hampir 1 mil lebih tinggi dari Everest.

Mauna Kea merupakan gunungapi nonaktif yang berumur sekitar 1 juta tahun, terbentuk ketika lempeng tektonik Pasifik bergerak di atas Hostpot Hawaii (sebuah plume magma yang berasal dari dalam bumi), dan terakhir erupsi sekitar 4.600 tahun yang lalu (Sherrod, D.R., Sinton, J.M., Watkins, S.E., and Brunt, K.M., 2007).

Grafik di bawah ini menunjukan betapa raksasanya Mauna Kea:

Summit (puncak) merupakan surga bagi ahli astronomi: memiliki kelembaban yang rendah, langit yang cerah, dan jauh dari polusi cahaya. Hal tersebut memberikan kemudahan kepada ahli astronomi untuk melakukan pengamatan alam semesta, dan sekarang tercatat ada sekitar 13 teleskop yang ditempatkan di tiap-tiap summit di Bumi.

Jadi, jika teman-teman ingin mendaki gunung tertinggi di Bumi, segeralah ke Mauna kea, bukan ke Everest, apalagi ke Tentolomatinan. *__*

---

Compiled by Febryant

Referensi:

• Sherrod, D.R., Sinton, J.M., Watkins, S.E., and Brunt, K.M., 2007. Geologic Map of the State of Hawaii: U.S. Geological Survey Open-File Report 2007-1089, 83 p., 8 plates, scales 1:100,000 and 1:250,000, with GIS database.

Planet dan planet kerdil dari tata surya Credit : Solar System - Wikimedia

Bumi, planet ketiga dari matahari, adalah planet terbesar kelima di tata surya setelah Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Bumi juga merupakan planet terbesar dari planet-planet terestrial tata surya bagian dalam, seperti Merkurius, Venus dan Mars.

Planet kita diberi nama bumi sejak sekitar 1000 tahun yang lalu. Semua planet, kecuali bumi, diberi nama setelah dewa-dewi Yunani dan Romawi. Nama bumi (earth) berasal dari bahasa Inggris/Jerman, yang berarti daratan; eor(th)e dan eartha (Inggris Kuno) dan erde (Jerman).

Radius rata-rata bumi adalah 3.959 mil (6.371 km). Perputaran bumi pada porosnya menyebabkan bumi menggelembung di bagian khatulistiwa. Diameter khatulistiwa bumi adalah 7.926 mil (12.756 km), sedangkan diameter dari kutub ke kutub adalah 7.900 mil (12.720 km) - perbedaan hanya 40 mil (64 km).

Lingkar bumi di bagian khatulistiwa adalah sekitar 24.902 mil (40.075 km), sedangkan lingkar bumi dari kutub ke kutub (lingkar meridional) hanya sekitar 24.860 mil (40.008 km). Oleh karena itu bumi tampak datar di bagian kutub dan membuncit di bagian khatulistiwa, matematikawan menyebutnya oblate spheroid.

(Kiri) Diameter khatulistiwa dan diameter kutub bumi (Kanan) Lingkar khatulistiwa dan lingkar meridional bumi

Densitas bumi adalah 5.52 gram per sentimeter kubik. Bumi adalah planet terpadat di tata surya karena sebagaimana yang kita tahu bahwa inti bumi tersusun dari bahan logam dan mantel bumi tersusun dari batuan. Sedangkan jupiter yang 318 kali lebih besar dari bumi, kurang padat karena tersusun dari gas-gas, seperti hidrogen.

Massa bumi = 6,6 sextillion ton (5,9722 x 10²⁴ kg).

Volume bumi = 1,08321 x 10¹² km.

Total luas permukaan bumi adalah sekitar 197 juta mil persegi (509 juta km persegi). Sekitar 71 persen ditutupi oleh air dan 29 persen tanah.

Mt. Everest. Credit: wikipedia.org

Kita semua tahu Gunung Everest dengan elevasi sekitar 29.028 kaki (8.848 meter) adalah titik tertinggi di bumi. Tetapi itu hanya berdasarkan nilai tinggi relatif terhadap permukaan laut. Bagaimana dengan titik yang terdekat dengan ruang angkasa?

Menurut Issac Newton, gaya sentrifugal dari putaran bumi membuat bumi sedikit merata di bagian kutub dan menggelembung di bagian khatulistiwa, yang berarti bahwa siapa pun yang berada di khatulistiwa, sudah berdiri "lebih tinggi," atau lebih dekat dengan luar angkasa, daripada orang yang berada di tempat lain.

Mt. Chimborazo. Credit: wikipedia.org

Berdasarkan padangan tersebut, titik tertinggi di bumi adalah Gunung Chimborazo di Pegunungan Andes, Ekuador. Meskipun Chimborazo elevasinya 10.000 kaki lebih pendek (relatif terhadap permukaan laut) dari Everest, gunung ini sekitar 1,5 mil (2,4 km) lebih dekat dengan ruang angkasa karena berada di tonjolan khatulistiwa.

Titik terendah di bumi adalah Palung Mariana di bagian barat Samudera Pasifik. Kedalamannya mencapai sekitar 36.200 kaki (11.034 meter) di bawah permukaan laut.

Sumber : Seberapa Besar Bumi Kita? Radius / Diameter / Densitas
Referensi :

Interior bumi dari buku "A Journey to the Center of the Earth". Ilustrasi: Edouard Riou (1833-1900)

Bagian interior planet kita sudah menjadi kotak hitam "black box" dalam waktu yang sangat lama, dan masih menyimpan banyak misteri. Ilmuan kebumian pada jaman dulu telah memodelkan interior bumi yang sangat berbeda dari yang disajikan dalam textbook modern. Kita semua tahu tentang buku yang berjudul "A Journey to the Center of the Earth" yang ditulis oleh Jules Verne, pada saat itu pengetahun tentang interior bumi masih sangat terbatas. Berbeda dengan sekarang, ilmu kebumian yang terus berkembang membuat kita tahu banyak hal, meskipun masih ada hal-hal lain yang belum diekplorasi.

An old view of the earth, dimana inti (A) diwakili oleh reservoir air yang terhubung dengan lautan. E adalah magma, terhubung dengan gunung berapi. Ilustrasi: U. Hjarne, 1706.

Isaac Newton adalah salah satu ilmuwan pertama yang berteori tentang struktur Bumi. Berdasarkan studinya tentang gaya gravitasi, Newton menghitung densitas rata-rata Bumi dan hasilnya adalah interior bumi memiliki nilai densitas dua kali lebih besar daripada  batuan permukaan.

Ada dua pandangan fundamental dalam pembagian stratifikasi interior planet bumi. Yang pertama didasarkan dari perbedaan mineralogi dan komposisi kimia, misalnya minyak yang mengambang di atas air dikarenakan komposisi kimia yang berbeda. Berikutnya didasarkan pada perubahan sifat fisik batuan/material dari pusat sampai bagian terluar planet bumi. Misalnya, minyak dan air memiliki sifat mekanik yang sama (fluida). Di sisi lain, air dan es memiliki komposisi yang sama, tapi air adalah fluida dengan sifat mekanik yang jauh berbeda dari es yang bersifat padat.

Chemical/Mineralogic Stratification

• Kerak benua : tersusun dari batuan yang densitasnya rendah seperti granit (~2.7 g/cm3). Ketebalan mulai dari 15-70 km, dan bisa mencapai 100 km di daerah sabuk pegunungan seperti Himalaya.
• Kerak samudera : seluruhnya tersusun dari ekstrusi basal di mid-ocean ridges, densitas (~3.0 g/cm3). Jauh lebih tipis dari kerak benua, mulai dari 5-10 km.
• Mantel : tersusun dari batuan yang densitasnya tinggi, peridotit (~3.4 g/cm3). Mengandung sebagian besar olivin. Bagian atas mantel bersifat kaku seperti kerak, dan bagian bawahnya bersifat lunak.
• Core : tersusun dari besi dan nikel, densitas sangat tinggi (10-13 g/cm3).

Mechanical (Rheologic) Stratification

• Lithosphere : bersifat kaku, ketebalan berkisar dari 5-200 km.
• Asthenosphere : bersifat lunak karena batuan yang ada di lapisan ini sudah mendekati titik leburnya, mengalir seperti cairan yang sangat kental. Perlu untuk dicatat bahwa meskipun astenosfer bisa "mengalir", bukan berarti adalah cairan. Oleh karena itu gelombang S dan P bisa melewati lapisan ini.
• Mesosphere : merupakan bagian terdalam dan paling tebal dari mantel. Bersifat kaku, pada kedalaman sekitar 660 km, tekanan dan suhu semakain besar sehingga mantel tidak lagi mengalir.
• Outer core : bersifat liquid, dimana cairan besi dan nikel mengalir mengatur medan magnet global. Tidak bisa dilewati oleh gelombang S.
• Inner core : bersifat solid, titik lebur semakin meningkat karena tekanan di lapisan ini sangat ekstrim.

Struktur interior bumi. (bagian kiri) stratifikasi berdasarkan komposisi, dan(bagian kanan) stratifikasi berdasarkan sifat fisik. (dimodifikasi dari: Jacson, J., McKenzie, D., Priestley, K., dan Emmerson, B, 2008)

* Bidang Moho (Mohorovicic Discontinuity) adalah batas antara kerak dengan mantel bumi.

* Bidang Lehmann (Lehmann Discontinuity) adalah batas antara inti luar dengan inti dalam.

Compiled by @EFBumi