Inti bagian dalam besi padat bumi tumbuh lebih cepat dari sisi lain

Sebuah studi baru menunjukkan bahwa inti besi padat bumi telah tumbuh lebih cepat daripada sisi lain selama lebih dari 500 juta tahun.

Ini tumbuh lebih cepat di bawah Laut Banda di Indonesia daripada di Brasil, kata seismolog di University of California, Berkeley, yang telah menyelidiki fenomena tersebut, tetapi pola pertumbuhan yang tidak merata ini tidak membuat inti tidak seimbang.

Gravitasi mendistribusikan pertumbuhan baru secara merata, terdiri dari kristal besi yang terbentuk ketika besi cair mulai mendingin, mempertahankan inti bagian dalam yang bulat.

Tim mengatakan bahwa meskipun tidak membuat inti tidak seimbang, tingkat pertumbuhan yang tidak merata menunjukkan bahwa sesuatu di inti luar di bawah Indonesia mengeluarkan panas dari inti dalam pada tingkat yang lebih cepat daripada di bawah Brasil di sisi lain planet ini. . .

Para peneliti mengatakan penemuan itu membantu mereka “menetapkan batas yang cukup longgar” untuk usia inti dalam, antara setengah miliar dan 1,5 miliar tahun.

Batasan usia inti bumi ini dapat membantu para ilmuwan mempelajari lebih lanjut tentang medan magnet, yang melindungi kita dari radiasi matahari yang berbahaya.

“Ini dapat membantu perdebatan tentang bagaimana medan magnet diciptakan sebelum inti dalam yang solid hadir,” kata rekan penulis studi Barbara Romanovich.

“Kita tahu bahwa medan magnet sudah ada sekitar 3 miliar tahun yang lalu, jadi proses lain pasti telah mendorong konveksi di inti luar pada waktu itu.”

Usia inti dalam yang masih muda, di awal sejarah Bumi, dapat berarti bahwa panas mendidih dari inti cair berasal dari unsur-unsur ringan yang terdisosiasi dari besi, bukan dari kristalisasi besi, yang kita lihat sekarang.

“Kontroversi mengenai usia inti dalam telah berlangsung lama,” kata Daniel Frost, asisten ilmuwan proyek.

Kompleksitasnya adalah: Jika inti bagian dalam baru bisa eksis selama 1,5 miliar tahun, berdasarkan apa yang kita ketahui tentang bagaimana ia kehilangan panas dan seberapa panasnya, dari mana medan magnet tertua berasal?

“Di sinilah ide elemen cahaya yang dicairkan yang kemudian membeku itu berasal.”

Frost menjelaskan bahwa pertumbuhan asimetris dari inti bagian dalam, yang tumbuh pada tingkat yang berbeda di setiap sisi planet ini, menjelaskan misteri berusia tiga dekade.

Misterinya adalah bahwa besi yang mengkristal di inti tampaknya lebih cenderung berjajar ke barat daripada timur dari sumbu rotasi Bumi.

Peta yang menunjukkan seismometer (segitiga) yang peneliti ukur gelombang seismik dari gempa bumi (lingkaran) untuk mempelajari inti dalam bumi

Tim mengatakan para ilmuwan mengharapkan kristal untuk berorientasi secara acak daripada membuat mereka mendukung satu sisi planet di atas yang lain.

Dalam upaya untuk menjelaskan pengamatan, mereka menciptakan model komputer pertumbuhan kristal di inti bagian dalam.

Model mereka termasuk pertumbuhan geodinamika, bagaimana material di Bumi berubah bentuk dan terbentuk, dan mineralofisika besi pada tekanan tinggi dan suhu tinggi.

“Model paling sederhana tampaknya tidak biasa – bahwa inti bagian dalam asimetris,” kata Frost.

Sisi barat terlihat berbeda dari sisi timur sampai ke tengah, tidak hanya di bagian atas inti dalam, seperti yang dikatakan beberapa orang. Satu-satunya cara kita dapat menjelaskannya adalah bahwa satu sisi tumbuh lebih cepat dari yang lain.

Model tersebut menjelaskan bagaimana pertumbuhan asimetris—sekitar 60 persen lebih tinggi di timur daripada di barat—dapat secara istimewa mengorientasikan kristal besi di sepanjang sumbu rotasi, dengan keselarasan yang lebih besar di barat daripada di timur.

“Apa yang kami usulkan dalam makalah ini adalah model konveksi padat non-ekuilibrium di inti
dalam yang merekonsiliasi pengamatan seismik dengan kondisi batas geodinamika yang masuk akal,” kata Romanovich.

Tim tersebut mengatakan bahwa meskipun tidak membuat inti tidak seimbang, tingkat pertumbuhan yang tidak merata menunjukkan bahwa sesuatu di inti luar di bawah Indonesia mengeluarkan panas dari inti dalam pada tingkat yang lebih cepat daripada di bawah Brasil di sisi lain planet ini. .

Subsoil terdiri dari lapisan-lapisan seperti bawang. Inti bagian dalam yang padat dari besi-nikel memiliki radius 745 mil, atau sekitar tiga perempat ukuran Bulan dan dikelilingi oleh inti luar cair dari besi-nikel cair dengan ketebalan sekitar 1.500 mil.

Inti luarnya dikelilingi oleh selimut batu panas setebal 1.800 mil dan ditutupi oleh kerak batu dingin yang tipis di permukaan.

Konveksi terjadi baik di inti luar, yang perlahan mendidih ketika panas dari besi yang mengkristal keluar dari inti dalam, dan di mantel, di mana batuan yang lebih panas bergerak ke atas untuk membawa panas ini dari pusat planet ke permukaan.

Sebuah model baru untuk seismolog di University of California, Berkeley, menunjukkan bahwa inti dalam bumi tumbuh lebih cepat di sisi timur (di sebelah kiri) daripada di barat. Gravitasi menetralkan pertumbuhan asimetris dengan mendorong kristal besi ke arah kutub utara dan selatan (panah)

Gerakan mendidih yang kuat dari inti luar menghasilkan medan magnet bumi.

Menurut model komputer Frost, saat kristal besi tumbuh, gravitasi mendistribusikan kembali pertumbuhan berlebih timur-barat di dalam inti bagian dalam.

Mereka menemukan bahwa pergerakan kristal di inti bagian dalam, di dekat titik leleh besi, menyelaraskan kisi kristal dengan sumbu rotasi Bumi—lebih mengarah ke barat daripada timur.

Model dengan benar memprediksi pengamatan baru para peneliti tentang waktu gelombang seismik yang berjalan melalui inti dalam.

Anisotropi, atau perbedaan waktu tempuh paralel dan tegak lurus terhadap sumbu rotasi, meningkat dengan kedalaman.

Kontras terkuat sesuai dengan arah barat dari sumbu rotasi bumi sekitar 250 mil.

Model pertumbuhan inti dalam juga memberikan batasan untuk rasio nikel-besi di pusat Bumi, kata Frost.

Modelnya tidak secara akurat mereproduksi pengamatan seismik kecuali nikel membentuk antara empat dan delapan persen dari inti dalam.

Ini mendekati persentase meteorit logam yang pernah menjadi inti planet kerdil di tata surya kita.

Model ini juga memberi tahu ahli geologi seberapa kental inti bagian dalam atau fluida.

“Kami menyarankan bahwa viskositas inti dalam relatif besar,” kata Romanovich.

Ini adalah “parameter masukan yang menarik bagi ahli geodinamika yang mempelajari proses dinamo di inti luar.”

Hasilnya akan dipresentasikan dalam jurnal Nature Geoscience.