1 week ago
15
Penelitian terbaru menunjukkan helium-3 primordial dari awal tata surya mungkin terjebak di dalam inti padat Bumi.(freepik)
HELIUM primordial dari awal tata surya mungkin terjebak di dalam inti padat Bumi, menurut penelitian baru. Temuan ini dapat memiliki implikasi untuk perdebatan yang sudah berlangsung lama tentang seberapa cepat planet kita terbentuk.
Bentuk helium yang langka ini disebut helium-3 karena memiliki dua proton dan satu neutron dalam nukleusnya. Helium normal yang 700.000 kali lebih umum daripada helium-3, disebut helium-4 karena memiliki dua proton dan dua neutron. Sedangkan helium-4 adalah produk umum dari peluruhan unsur radioaktif, helium-3 berasal hampir seluruhnya dari awan debu dan gas awal yang membentuk tata surya.
Elemen primordial ini sudah diketahui ada di dalam Bumi. Setiap tahun, sekitar 4,4 pon (2 kilogram) helium-3 bocor keluar dari punggungan tengah laut di mana keraknya terlepas dan keluar dari titik-titik panas vulkanik yang mengetuk magma dari mantel yang dalam. Tetapi bagaimana tepatnya hal itu tetap berada di dalam planet ini selama miliaran tahun adalah misteri yang terus-menerus.
Helium adalah gas yang sangat ringan dan sebagian besar gas yang mudah menguap telah lama keluar dari mantel setelah tertiup angin selama tumbukan raksasa yang membentuk bulan atau bergejolak ke permukaan oleh gerakan lempeng tektonik yang tak terhindarkan.
Para ilmuwan telah berteori bahwa mungkin helium primordial ini terkunci di inti Bumi, di mana ia akan tetap aman dari gangguan besar dan bocor ke permukaan hanya dengan sangat lambat. Tetapi intinya sebagian besar adalah besi, dan helium dan besi biasanya tidak bercampur.
Sekarang, dalam sebuah studi baru, para peneliti di laboratorium Kei Hirose, seorang ilmuwan planet di Universitas Tokyo dan rekan-rekan mereka telah menemukan bahwa pada suhu dan tekanan yang diharapkan di inti, kedua elemen tersebut benar-benar bercampur. Faktanya, besi padat pada suhu dan tekanan tinggi dapat mengandung hingga 3,3% helium, para peneliti melaporkan pada 25 Februari dalam jurnal Physical Review Letters.
Para peneliti menemukan kompatibilitas ini dengan memanaskan besi dan helium hingga antara 1.340 dan 4.940 derajat Fahrenheit (727 hingga 2.727 derajat Celcius, atau 1.000 hingga 3.000 kelvin) sambil memampatkan unsur-unsur dengan landasan berujung berlian hingga antara 50.000 dan 550.000 kali tekanan di permukaan Bumi. Kemudian, mereka menurunkan tekanan sampel di bawah suhu kriogenik dan mengukur struktur kristalnya. Metode ini kemungkinan mencegah keluarnya helium selama fase pengukuran, kata Hirose dalam sebuah pernyataan.
“Para peneliti menggunakan helium-4 normal dalam eksperimen mereka, tetapi helium-3 kemungkinan akan berperilaku sangat mirip,” kata Peter Olson, seorang ahli geofisika di Universitas New Mexico yang mempelajari inti Bumi. Temuan tersebut menegaskan bahwa helium dapat tetap terkunci di inti bagian dalam Bumi yang padat untuk waktu yang lama, kata Olson kepada Live Science, tetapi dia memperingatkan bahwa hanya 4% dari inti yang padat.
“Ini penting, karena ini menunjukkan bahwa helium kompatibel dengan fase padat inti. Tetapi karena inti hampir pasti terbentuk dalam keadaan cair, ada lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menunjukkan bahwa interpretasi yang sama dapat diterapkan pada bagian cair,” kata Olson.
“Mencari tahu bagaimana helium-3 dimasukkan ke dalam inti selama pembentukan Bumi sangat penting untuk memahami kapan planet itu terbentuk. Gas ringan seperti helium tergantung di sekitar nebula gas-dan-debu yang membentuk tata surya hanya selama beberapa juta tahun,” sambung Olson.
"Sudah banyak diperdebatkan berapa lama waktu yang dibutuhkan Bumi untuk terbentu. Ada bukti lain yang telah ditafsirkan untuk mengatakan bahwa Bumi terbentuk sangat lambat, membutuhkan 100 juta tahun. Anda tidak akan mendapatkan banyak helium jauh di dalam Bumi jika Bumi terbentuk selambat itu,” kata Olson.
Dengan kata lain, jika para ilmuwan dapat menunjukkan bahwa inti Bumi mengandung banyak helium-3, itu akan sangat menyarankan bahwa planet tersebut terbentuk dengan cepat, menyelesaikan perdebatan lama tentang kelahiran tata surya. (Live Science/Z-2)
