Para saintis berteori bahawa di pedalaman Bumi, keadaan sangat panas dan sangat tertekan. Inilah yang membolehkan inti besi dan nikel utamanya dibahagikan antara kawasan dalaman pepejal dan kawasan luar cair. Dinamika teras ini diyakini bertanggungjawab untuk mendorong magnetosfera pelindung planet kita, sebab itulah para saintis bertekad untuk meningkatkan pemahaman mereka tentangnya.
Berkat penyelidikan baru yang dilakukan oleh pasukan saintis antarabangsa, nampaknya wilayah inti juga mendapat bahagian "salji" yang adil! Dengan kata lain, penyelidikan mereka menunjukkan bahawa di dalam teras luar, zarah besi kecil menguat dan jatuh untuk membentuk cerucuk setebal 320 km (200 mi) di atas teras luar. Penemuan ini dapat meningkatkan pemahaman kita tentang kekuatan yang mempengaruhi seluruh planet.
Penyelidikan ini dilakukan oleh pasukan penyelidik dari Jackson School of Geosciences di University of Texas di Austin yang diketuai oleh Prof Youjun Zhang dari Institut Fizik Atom dan Molekul Universiti Sichuan. Kajian yang menggambarkan penyelidikan mereka diterbitkan dalam edisi 23 Disember Jurnal Penyelidikan Geofizik (JGR) Bumi Pepejal.
Mengkaji kedalaman Bumi bukanlah tugas yang mudah kerana radar yang menembus tanah tidak mungkin menyiasat bahawa pensampelan mendalam dan langsung adalah mustahil. Akibatnya, para penyelidik terpaksa mempelajari bahagian dalam Bumi melalui sains seismologi - iaitu kajian mengenai gelombang bunyi yang dihasilkan oleh aktiviti geologi dan melalui planet ini secara berkala.
Dengan mengukur dan menganalisis gelombang ini, saintis geologi dapat memperoleh gambaran yang lebih baik mengenai struktur dan komposisi dalamannya. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, mereka mencatat perbezaan antara data seismik dan model teras Bumi semasa. Pada dasarnya, gelombang yang diukur akan bergerak lebih lambat daripada yang dijangkakan ketika melalui dasar inti luar dan lebih pantas ketika bergerak melalui hemisfera timur inti dalam.
Untuk menyelesaikan misteri ini, Prof Zhang dan rakan-rakannya mencadangkan agar pengkristalan zarah-zarah besi dapat terjadi di inti luar, mewujudkan inti dalaman yang "ditutup salji". Teori bahawa lapisan slurry wujud antara inti dalam dan luar pertama kali dikemukakan oleh S.I. Braginskii pada tahun 1963, tetapi ditolak kerana pengetahuan mengenai keadaan panas dan tekanan di teras.
Namun, dengan menggunakan satu siri eksperimen yang dijalankan pada bahan seperti inti dan kajian ilmiah yang lebih baru, Prof Zhang dan pasukannya dapat menunjukkan bahawa penghabluran di teras luar memang mungkin dilakukan. Selanjutnya, mereka mendapati bahawa kira-kira 15% bahagian paling bawah teras luar boleh dibuat dari kristal berasaskan besi yang akhirnya akan jatuh dan menetap di atas teras dalam yang padat.
"Ini sesuatu yang pelik untuk dipikirkan," kata Nick Dygert, seorang penolong profesor di University of Tenessee yang membantu menjalankan penyelidikan sebagai sebahagian dari persekutuan postdoctoral dengan JSG. "Anda mempunyai kristal di dalam teras luar yang turun ke inti dalam jarak beberapa ratus kilometer."
Seperti yang dijelaskan oleh Prof Jung-Fu Lin (penulis lain dalam kajian ini), ini serupa dengan bagaimana batu terbentuk di dalam gunung berapi. "Inti logam Bumi berfungsi seperti ruang magma yang kita lebih tahu di kerak bumi," katanya. Pasukan ini malah membandingkan topi proses menyebabkan timbunan zarah besi terbentuk di teras luar Bumi dengan apa yang berlaku di dalam ruang magma yang lebih dekat dengan permukaan Bumi.
Walaupun pemadatan mineral menghasilkan apa yang dikenali sebagai "batu terkumpul" di ruang magma, pemadatan zarah besi yang jauh di bahagian dalam Bumi menyumbang kepada pertumbuhan inti dalam dan penyusutan teras luar. Pengumpulan zarah-zarah ini terhadap teras luar akan menyebabkan penyimpangan seismik kerana variasi ketebalan antara belahan timur dan barat akan menjelaskan perubahan kelajuan.
Memandangkan pengaruh inti terhadap fenomena seluruh planet - seperti magnetosfera yang disebutkan di atas dan pemanasan yang mendorong aktiviti tektonik - mempelajari lebih lanjut mengenai komposisi dan tingkah lakunya adalah penting untuk meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana proses yang lebih besar ini berfungsi. Dalam hal ini, penyelidikan yang dilakukan oleh Prof Zhang dan rakan-rakannya dapat membantu menyelesaikan persoalan lama mengenai dalaman Bumi dan bagaimana keadaannya.
Sebagai Bruce Buffet, seorang profesor geosains di UC Berkley yang mengkaji dalaman planet (dan tidak terlibat dalam kajian) menyatakannya:
"Mengaitkan ramalan model dengan pemerhatian anomali memungkinkan kita membuat kesimpulan mengenai kemungkinan komposisi teras cecair dan mungkin menghubungkan maklumat ini dengan keadaan yang berlaku pada saat planet ini terbentuk. Keadaan permulaan adalah faktor penting dalam Bumi menjadi planet yang kita kenal. "
Memandangkan cara magnetosfera Bumi dan aktiviti tektoniknya dipercayai memainkan peranan penting dalam kemunculan dan evolusi kehidupan, memahami dinamika bahagian dalam planet kita juga dapat membantu dalam mencari eksoplanet yang berpotensi dapat dihuni - belum lagi - kehidupan daratan!
Penyelidikan ini dibiayai oleh National Natural Science Foundation of China, Fundamental Research Funds untuk Central University, Jackson School of Geosciences, National Science Foundation dan Sloan Foundation.
