BAGIKAN
Kristal zirkon di dalam huruf "O" pada sebuah koin. Credit: University of Rochester / John Tarduno

Jauh di kedalaman bumi, cairan besi yang berputar menghasilkan medan magnet yang menjadi pelindung bagi planet kita dari bahaya yang ditimbulkan angin matahari dan sinar kosmik.

Mengingat pentingnya medan magnet, para ilmuwan telah berusaha mencari tahu bagaimana medan magnet telah mengalami berbagai perubahan sepanjang sejarah Bumi. Pengetahuan itu dapat memberikan petunjuk untuk memahami evolusi Bumi di masa depan, serta evolusi planet-planet lainnya di tata surya.

Penelitian terbaru dari University of Rochester memberikan bukti bahwa medan magnet yang pertama kali terbentuk di sekitar Bumi bahkan lebih kuat daripada yang diyakini para ilmuwan sebelumnya. Penelitian, yang diterbitkan dalam jurnal PNAS, akan membantu para ilmuwan menarik kesimpulan tentang keberlanjutan perisai magnet Bumi ini dan apakah ada planet lain di tata surya dengan kondisi yang diharuskan sehingga dapat melindungi kehidupan.


“Penelitian ini memberi tahu kita sesuatu tentang pembentukan planet yang dapat dihuni,” kata John Tarduno, William R. Kenan, Jr, Profesor Ilmu Bumi dan Lingkungan dan Dekan Penelitian untuk Seni, Ilmu Pengetahuan, dan Teknik di University of Rochester. “Salah satu pertanyaan yang ingin kami jawab adalah mengapa Bumi berevolusi seperti itu dan ini memberi kita lebih banyak bukti bahwa perisai magnetik tercatat sangat awal di planet ini.”

Medan magnet bumi hari ini

Perisai magnet hari ini dihasilkan di inti Bumi bagian luar (outter core). Panas yang hebat di inti bumi bagian dalam (inner core), menyebabkan inti luar — terdiri dari cairan besi — berputar-putar hingga menghasilkan arus listrik. Menggerakkan suatu fenomena yang disebut geodynamo, yang menggerakkan medan magnet Bumi. Arus cairan di inti bumi bagian luar sangat dipengaruhi oleh panas yang mengalir keluar dari inti bumi bagian dalam yang berupa padatan.

Karena lokasi dan suhu ekstrem pada bahan inti bumi bagian dalam, para ilmuwan tidak dapat secara langsung mengukur medan magnetnya. Untungnya, mineral yang naik ke permukaan bumi mengandung partikel magnetik kecil yang merekam arah dan intensitas medan magnet pada saat mineral mendingin dari keadaan melelehnya.

Dengan menggunakan data paleomagnetik, mikroskop elektron, geokimia, dan paleointensitas baru, para peneliti menetukan penanggalan dan menganalisis kristal zirkon — bahan terestrial tertua yang diketahui — dikumpulkan dari suatu lokasi di Australia. Zirkon, yang berukuran sekitar dua persepuluh milimeter, mengandung partikel magnetik yang lebih kecil yang merekam peristiwa magnetisasi bumi pada saat zirkon terbentuk.

Ilustrasi Bumi dan Mars awal 4,2 miliar tahun yang lalu dengan medan magnet yang dihasilkan secara internal. Umur panjang geodynamo dan perisai magnet mencegah hilangnya lautan di Bumi, sedangkan runtuhnya medan magnet Mars berkontribusi pada hilangnya air. Credit: Michael Osadciw (University of Rochester, Rochester, NY) dan dan John A. Tarduno.)

Medan magnet bumi 4 miliar tahun yang lalu

Penelitian sebelumnya oleh Tarduno menemukan bahwa medan magnet bumi berusia setidaknya 4,2 miliar tahun dan telah ada hampir seusia dengan planet ini. Inti bumi, di sisi lain, adalah tambahan yang relatif baru: ia terbentuk hanya sekitar 565 juta tahun yang lalu, menurut penelitian yang diterbitkan oleh Tarduno dan rekan-rekannya awal tahun ini.


Sementara para peneliti awalnya percaya bahwa medan magnet Bumi kurun awal memiliki intensitas yang lemah, data terbaru dari zirkon menunjukkan sebaliknya. Medan magnet yang dihasilkan saat itu, lebih kuat. Tetapi, karena inti bumi bagian dalam belum terbentuk, medan kuat yang semula dikembangkan 4 miliar tahun yang lalu pastilah didukung oleh suatu mekanisme yang berbeda.

“Kami pikir mekanisme itu adalah pengendapan senyawa kimia magnesium oksida di dalam Bumi,” kata Tarduno.

Magnesium oksida kemungkinan terlarutkan oleh panas ekstrem terkait suatu benturan yang sangat kuat yang membentuk bulan saat itu. Saat bagian dalam Bumi mendingin, magnesium oksida dapat mengendap, mendorong konveksi dan geodinamik. Para peneliti percaya bahwa Bumi bagian dalam pada akhirnya menghabiskan sumber magnesium oksida hingga titik bahwa medan magnetnya hampir sepenuhnya runtuh 565 juta tahun yang lalu.

Tetapi pembentukan inti dalam menyediakan sumber baru untuk memberi daya pada geodynamo dan perisai magnet planet yang dimiliki Bumi saat ini.

Medan magnet di Mars

“Medan magnet awal ini sangat penting karena melindungi atmosfer dan pembuangan air dari Bumi awal ketika angin matahari paling kuat,” kata Tarduno. “Mekanisme generasi lapangan hampir pasti penting untuk badan-badan lain seperti planet lain dan planet ekstrasurya.”


Sebuah teori terkemuka, misalnya, adalah bahwa Mars, seperti Bumi, telah memiliki medan magnet sejak awal sejarahnya. Namun, di Mars, medan tersebut runtuh dan, tidak seperti Bumi, Mars tidak menghasilkan yang baru.

“Begitu Mars kehilangan pelindung magnetnya, ia kemudian kehilangan airnya,” kata Tarduno. “Tapi kita masih tidak tahu mengapa perisai magnetnya runtuh. Perisai magnetik awal sangat penting, tapi kami juga tertarik pada keberlanjutan medan magnet. Studi ini memberikan kepada kami data yang lebih banyak dalam mencoba mencari tahu serangkaian proses yang mempertahankan perisai magnet di Bumi.”




SUMBERUniversity of Rochester
BAGIKAN