Bumi secara umum terdiri dari beberapa lapisan yaitu bagian paling atas disebut litosfer atau kerak, lapisan di bawahnya adalah mantel dan yang paling bawah adalah inti bumi. Mantel Bumi, merupakan lapisan yang menyelubungi inti bumi dan merupakan bagian terbesar dari bagian bumi, terdiri dari beberapa lapisan, termasuk zona transisi.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan di Science, para ilmuwan telah menemukan bahwa batas antara lapisan mantel atas dan mantel bawah yang berada di kedalaman 660 km merupakan lapisan yang sangat kasar, bahkan menyerupai pegunungan dan dataran tinggi sebagaimana berada di permukaan bumi.
Ahli geofisika Princeton University, Jessica Irving dan Wenbo Wu, bekerja sama dengan Sidao Ni dari Institute of Geodesy and Geophysics di China, menggunakan data dari gelombang paling kuat di planet ini yang dihasilkan oleh gempa besar yang pernah terjadi di Bolivia pada tahun 1994 yang berkekuatan 8,2 skala Richter, untuk mengintip jauh ke dalam perut Bumi.
Irving mendapatkan data terbaiknya dari gempa bumi yang besarnya 7,0 atau lebih tinggi, karena gelombang kejut yang merambat menuju ke segala arah dapat melakukan perjalanan melalui inti menuju sisi lain planet ini sebelum akhirnya kembali lagi.
Para peneliti menggunakan sebuah superkomputer untuk mensimulasikan perilaku rumit hamburan gelombang yang terjadi di kedalaman Bumi.
Teknologi ini tergantung pada sifat dasar dari sebuah gelombang: kemampuan untuk membelok dan memantul. Sama seperti gelombang cahaya yang dapat memantul dari cermin atau membelok (membiaskan) ketika melewati sebuah prisma, gelombang gempa berjalan langsung melalui bebatuan yang homogen tetapi memantul atau membiaskan ketika menemukan sebuah batas atau kekasaran.
“Kita tahu bahwa hampir semua benda memiliki kekasaran permukaan dan karenanya dapat menyebarkan cahaya,” kata Wu, penulis utama dari California Institute of Technology. “Itu sebabnya kita bisa melihat benda-benda ini – gelombang yang berserakan membawa informasi tentang kekasaran permukaan. Dalam studi ini, kami menyelidiki gelombang seismik yang tersebar yang bergerak di dalam Bumi untuk membatasi kekasaran batas Bumi sedalam 660 km.”
Para peneliti terkejut dengan betapa kasarnya lapisan pembatas tersebut. Bahkan, lebih kasar dari lapisan permukaan Bumi. “Dengan kata lain, topografinya lebih kuat daripada Pegunungan Rocky atau Appalachia yang ada di batas 660 km,” kata Wu.
Meski model statistik mereka tidak memungkinkan penentuan ketinggian yang tepat, tetapi ada kemungkinan bahwa gunung-gunung ini lebih besar daripada apa pun yang ada di permukaan Bumi. Kekasarannya juga tidak terdistribusi secara merata; seperti halnya permukaan kerak yang memiliki dasar laut yang halus dan pegunungan yang besar, batas sepanjang 660 km memiliki area yang kasar dan bidang yang halus. Para peneliti juga memeriksa lapisan 410 kilometer ke bawah, di bagian atas “zona transisi”, dan mereka tidak menemukan kekasaran yang sama.
Kehadiran kekasaran pada batas 660 km memiliki implikasi yang signifikan untuk memahami bagaimana planet kita terbentuk dan terus berfungsi. Lapisan itu membagi mantel, yang membentuk sekitar 84 persen dari volume Bumi, menjadi bagian atas dan bawahnya. Beberapa bukti geokimia dan mineralogi menunjukkan bahwa mantel atas dan bawah secara kimiawi berbeda, yang mendukung gagasan bahwa dua bagian tidak bercampur secara termal atau fisik.
Kekasaran yang ditemukan para peneliti, yang ada pada skala besar, sedang dan kecil, secara teoritis dapat disebabkan oleh anomali panas atau heterogenitas kimia. Tetapi karena bagaimana panas diangkut dalam mantel, Wu menjelaskan, setiap anomali termal skala kecil akan dihilangkan dalam beberapa juta tahun. Itu hanya menyisakan perbedaan kimia untuk menjelaskan kekasaran skala kecil yang mereka temukan.
Para ilmuwan telah lama memperdebatkan nasib lempengan dasar laut yang terdorong menuju mantel di zona subduksi, tabrakan yang yang terjadi ditemukan di seluruh Samudra Pasifik dan tempat lain di seluruh dunia. Wu dan Irving menyarankan bahwa sisa-sisa lempengan ini sekarang mungkin tepat di atas atau tepat di bawah batas 660 km.
“Yang menarik tentang hasil ini adalah bahwa mereka memberi kami informasi baru untuk memahami nasib lempeng tektonik kuno yang telah turun ke mantel, dan di mana bahan mantel kuno mungkin masih berada.” kata Irving.
