Caltech mengungkap detail baru tentang pembentukan Bumi

Sebuah studi baru dari California Institute of Technology menunjukkan bahwa Bumi purba terbentuk dari bahan yang panas dan kering, yang berarti air datang terlambat dalam pembentukan Bumi. Penelitian, yang menyajikan bukti dari berbagai lapisan mantel, berpendapat bahwa penambahan volatil secara besar-besaran hanya terjadi selama tahap akhir pembentukan Bumi, yang memengaruhi teori pembentukan planet.

Miliaran tahun yang lalu, dalam piringan debu, gas, dan material batuan raksasa yang mengorbit matahari muda kita, benda-benda yang semakin besar bergabung untuk akhirnya menciptakan planet, bulan, dan asteroid yang kita lihat sekarang. Para ilmuwan masih mencoba memahami proses pembentukan planet, termasuk planet kita.

Salah satu cara para peneliti dapat mempelajari bagaimana Bumi terbentuk adalah dengan memeriksa magma yang mengalir dari dalam interior planet. Tanda kimiawi dari sampel ini berisi catatan kapan dan bahan apa yang bersatu untuk membentuk Bumi – serupa dengan bagaimana fosil memberi kita petunjuk tentang masa lalu biologis Bumi.

Sekarang, sebuah penelitian dari California Institute of Technology menunjukkan bahwa Bumi purba mengakumulasi bahan yang panas dan kering, yang menunjukkan bahwa air di planet kita—bahan utama untuk perkembangan kehidupan—harus muncul jauh lebih belakangan dalam pembentukan Bumi.

Studi tersebut, yang melibatkan tim peneliti internasional, dilakukan di laboratorium François Tissot, profesor geokimia dan peneliti dari Heritage Medical Research Institute; dan Yigang Zhang dari Akademi Ilmu Pengetahuan China. Sebuah makalah yang menjelaskan penelitian tersebut baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal tersebut Kemajuan ilmu pengetahuan. Mahasiswa pascasarjana Caltech, Wei Liu adalah penulis pertama makalah ini.

Meskipun manusia tidak memiliki cara untuk melakukan perjalanan ke bagian dalam planet kita, bebatuan jauh di dalam Bumi secara alami dapat muncul ke permukaan dalam bentuk lava. Magma induk dari lava ini dapat berasal dari kedalaman yang berbeda di dalam Bumi, seperti mantel atas, yang dimulai sekitar 15 kilometer (9 mil) di bawah permukaan dan memanjang sekitar 680 kilometer; atau mantel bawah, yang terbentang dari kedalaman 680 kilometer (425 mil) hingga batas inti-mantel sekitar 2.900 kilometer (1.800 mil) di bawah kaki kita.

Seperti mencicipi lapisan kue yang berbeda—pembekuan, isian, dan spons—ilmuwan dapat mempelajari magma yang muncul dari kedalaman berbeda untuk memahami berbagai “rasa” lapisan bumi: bahan kimia di dalamnya dan rasionya dalam hubungannya satu sama lain.

Karena pembentukan Bumi tidak terjadi secara instan dan justru melibatkan akumulasi material dari waktu ke waktu, sampel dari mantel bawah dan mantel atas memberikan petunjuk yang berbeda tentang apa yang terjadi seiring waktu saat Bumi terakumulasi. Dalam studi baru, tim menemukan bahwa Bumi purba sebagian besar terdiri dari bahan kering dan berbatu: tanda kimiawi dari dalam planet ini tidak menunjukkan adanya apa yang disebut volatil, zat yang mudah menguap seperti air dan yodium.

Sebaliknya, sampel dari mantel atas mengungkapkan proporsi volatil yang lebih tinggi, tiga kali lipat dari mantel bawah. Berdasarkan proporsi kimia ini, Liu menciptakan sebuah model yang menunjukkan bahwa Bumi terdiri dari material berbatu yang panas dan kering, dan bahwa penambahan utama volatil yang penting bagi kehidupan, termasuk air, terjadi hanya selama 15 persen (atau kurang) terakhir dari pembentukan Bumi.

Studi ini merupakan kontribusi penting bagi teori pembentukan planet, sebuah bidang yang telah mengalami beberapa perubahan paradigma dalam beberapa dekade terakhir dan masih diwarnai dengan perdebatan ilmiah yang kuat. Dalam konteks ini, studi baru membuat prediksi penting untuk sifat dari blok bangunan planet terestrial lainnya – Merkurius dan Venus– yang diperkirakan terbentuk dari bahan kering serupa.

“Eksplorasi luar angkasa untuk planet ekstrasurya sangat penting karena dunia air mungkin adalah tempat terbaik untuk mencari kehidupan di luar bumi,” kata Tissot. Tapi tata surya bagian dalam tidak boleh dilupakan. Belum ada misi menyentuh permukaan Venus selama hampir 40 tahun, dan belum pernah ada misi ke permukaan Merkurius. Kita harus dapat mempelajari dunia tersebut untuk lebih memahami bagaimana planet terestrial seperti Bumi terbentuk. “

Referensi: “I/Pu Earth mengungkapkan planet kontras miskin yang mudah menguap” oleh Weiyi Liu, Yigang Zhang, dan François. LH Tissot, Guillaume Avice, Zhilin Ye, dan Qing-Zhu Yin, 5 Juli 2023, Tersedia di sini. Kemajuan ilmu pengetahuan.
DOI: 10.1126/sciadv.adg9213

Selain Liu dan Tissot, rekan penulisnya adalah Zhang dari Chinese Academy of Sciences. Guillaume Avice dari Universitas Kota Paris, Institut Fisika Dunia, Paris; Qilin Ye dari Akademi Ilmu Pengetahuan China; dan Raja Chu Yin dari University of California, Davis. Pendanaan disediakan oleh Chinese Academy of Sciences, National Science Foundation, Packard Fellowship of Science and Engineering, Heritage Medical Research Institute, dan California Institute of Technology.