Bagian dalam bumi mendingin lebih cepat dari yang kita duga dan itu akan mengacaukan segalanya

Bumi terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Sejak itu perlahan-lahan mendingin di dalam.

Sementara suhu permukaan dan atmosfer telah bervariasi selama ribuan tahun (dan ya, suhu di luar itu saat ini sedang memanas), interior cair — jantung planet kita yang berdetak — telah mendingin selama ini.

Ini bukan metafora yang mulus. Dinamo konvektif yang berputar jauh di dalam Bumi menciptakan medan magnetnya yang luas, struktur tak terlihat yang diyakini para ilmuwan melindungi dunia kita dan memungkinkan kehidupan berkembang. Selain itu, konveksi mantel, aktivitas tektonik dan vulkanisme dikatakan membantu mempertahankan kehidupan dengan menstabilkan suhu global dan siklus karbon.

Karena bagian dalam Bumi masih, dan akan terus mendingin, itu berarti bagian dalamnya pada akhirnya akan mengeras dan aktivitas geologis akan berhenti, berpotensi mengubah Bumi menjadi batu tandus, seperti halnya Mars atau Air raksa. Penelitian baru telah mengungkapkan bahwa ini bisa terjadi lebih cepat dari yang diperkirakan sebelumnya.

Kuncinya bisa menjadi mineral di perbatasan antara bumi inti besi-nikel luar dan cairan yang meleleh mantel bawah lebih. Mineral batas ini disebut bridgmanite, dan seberapa cepat ia menghantarkan panas memengaruhi seberapa cepat panas merembes melalui inti dan ke dalam mantel.

Menentukan tingkat ini tidak semudah menguji konduktivitas bridgmanite di bawah kondisi atmosfer ambien. Konduktivitas termal dapat bervariasi dengan tekanan dan suhu, yang sangat bervariasi jauh di dalam planet kita.

Untuk mengatasi kesulitan ini, tim ilmuwan yang dipimpin oleh ilmuwan planet Motohiko Murakami dari ETH Zurich di Swiss menyinari satu kristal bridgmanite dengan laser berdenyut, secara bersamaan meningkatkan suhunya menjadi 2.440 Kelvin dan tekanannya menjadi 80 gigapascal, yang hampir setara dengan apa yang kita ketahui tentang kondisi di mantel bawah – hingga 2.630 Kelvin dan tekanan 127 gigapascal.

“Dengan sistem pengukuran ini, kami dapat menunjukkan bahwa konduktivitas termal bridgmanite sekitar 1,5 kali lebih tinggi dari yang diasumsikan,” kata Murakami.

Ini pada gilirannya berarti bahwa aliran panas dari inti ke mantel lebih tinggi dari yang diharapkan – dan oleh karena itu interior bumi mendingin lebih cepat dari yang diperkirakan.

Dan prosesnya bisa dipercepat. Saat mendingin, bridgmanite berubah menjadi mineral lain yang disebut pasca-perovskit, yang bahkan lebih konduktif secara termal dan oleh karena itu akan meningkatkan kehilangan panas dari inti ke kelongsong.

“Hasil kami bisa memberi kami perspektif baru tentang evolusi dinamika Bumi,” kata Murakami. “Mereka menyarankan bahwa Bumi, seperti planet berbatu lainnya Merkurius dan Mars, mendingin dan menjadi tidak aktif lebih cepat dari yang diperkirakan.”

Persisnya seberapa cepat tidak diketahui. Kami tidak memahami pendinginan seluruh planet dengan baik. Mars mendingin sedikit lebih cepat karena secara signifikan lebih kecil dari Bumi, tetapi ada faktor lain yang mungkin berperan dalam seberapa cepat interior planet mendingin.

Misalnya, peluruhan unsur radioaktif dapat menghasilkan panas yang cukup untuk menopang aktivitas gunung berapi. Unsur-unsur tersebut adalah salah satu sumber panas terpenting di mantel bumi, tetapi kontribusinya tidak dipahami dengan baik.

“Kami masih belum cukup tahu tentang jenis acara ini untuk menentukan waktunya,” kata Murakami.

Namun, itu mungkin tidak akan menjadi proses skala manusia yang cepat, dengan satu atau lain cara. Memang, ada kemungkinan bahwa bumi akan melakukannya menjadi tidak dapat dihuni oleh mekanisme lain jauh sebelum itu. Jadi kita Kekuatan memiliki beberapa waktu untuk bekerja lebih pada masalah untuk mencari tahu.

Penelitian tim ini dipublikasikan di Surat Ilmu Bumi dan Planet.