Apakah yang terkandung dalam teras Bumi?

(Akhbar Dan Tri) - Teras pepejal Bumi bukan sahaja terdiri daripada besi, tetapi juga mengandungi karbon, oksigen, dan silikon. Penemuan ini membuka pintu untuk menyelesaikan misteri berabad-abad lamanya tentang bagaimana teras membentuk dan mengekalkan medan magnetnya yang melindungi kehidupan.

Teras Bumi bukan sahaja terdiri daripada besi; ia juga nampaknya mengandungi karbon. Kajian baharu mendapati ia juga mengandungi oksigen dan silikon (foto: Getty Images).

Teras yang kaya dengan besi di pusat Bumi memainkan peranan penting dalam evolusi planet ini. Ia bukan sahaja menggerakkan medan magnet—perisai yang melindungi atmosfera dan lautan daripada sinaran suria—tetapi juga memacu tektonik plat, yang sentiasa membentuk semula benua.

Walaupun penting, banyak sifat asas teras masih menjadi misteri: betapa panasnya ia sebenarnya, diperbuat daripada apa, dan bilakah ia mula membeku? Satu penemuan baru-baru ini telah membawa saintis lebih dekat untuk menjawab ketiga-tiga soalan tersebut.

Teras dalam dianggarkan mempunyai suhu sekitar 5,000 Kelvin (4,727°C). Pada mulanya dalam keadaan cecair, teras secara beransur-ansur menyejuk dari semasa ke semasa, menghablur menjadi komponen pepejal dan mengembang ke luar. Pembebasan haba ini menghasilkan aliran plat tektonik.

Penyejukan juga merupakan sumber medan magnet Bumi. Kebanyakan tenaga magnet hari ini dikekalkan oleh pembekuan teras luar cecair, yang menggerakkan teras pepejal di tengahnya.

Walau bagaimanapun, oleh kerana akses langsung adalah mustahil, saintis terpaksa bergantung pada anggaran untuk memahami mekanisme penyejukan dan sifat teras. Untuk menjelaskan perkara ini, faktor yang paling penting ialah menentukan takat leburnya.

Terima kasih kepada seismologi – sains yang mengkaji gelombang gempa bumi – kita tahu dengan tepat di mana sempadan antara teras pepejal dan cecair terletak. Suhu pada sempadan ini juga merupakan takat lebur, titik permulaan untuk pembekuan.

Oleh itu, jika takat lebur dapat ditentukan dengan tepat, manusia akan mendapat pemahaman yang lebih baik tentang suhu sebenar teras dan komposisi kimia dalamannya.

Kimia Misteri

Terdapat dua pendekatan utama untuk memahami komposisi teras Bumi: mengkaji meteorit dan menganalisis data seismik.

Meteorit dianggap sebagai "sisa" planet yang belum terbentuk atau serpihan daripada teras planet yang telah musnah. Komposisi kimianya menunjukkan bahawa teras Bumi terutamanya terdiri daripada besi dan nikel, mungkin dengan beberapa peratus silikon atau sulfur. Walau bagaimanapun, data ini hanya awal dan tidak cukup terperinci untuk mengesahkan apa-apa secara muktamad.

Sementara itu, seismologi memberikan pandangan yang lebih konkrit. Gelombang seismik daripada gempa bumi, semasa ia bergerak melalui Bumi, berubah kelajuan bergantung pada jenis bahan yang dilaluinya. Dengan membandingkan masa yang diperlukan oleh gelombang untuk sampai ke stesen pemantauan dengan keputusan eksperimen mengenai kelajuan penghantaran dalam mineral dan logam, saintis boleh membina model struktur dalaman planet ini.

Keputusan menunjukkan bahawa teras Bumi adalah kira-kira 10% lebih ringan daripada besi tulen. Terutamanya, teras luar, yang berada dalam keadaan cecair, adalah lebih tumpat daripada teras dalam, satu paradoks yang hanya boleh dijelaskan oleh kehadiran beberapa unsur luaran.

Walau bagaimanapun, walaupun selepas komposisi yang mungkin telah disempitkan, masalahnya masih belum dapat diselesaikan. Senario yang berbeza menghasilkan suhu lebur yang berbeza-beza beratus-ratus darjah Celsius, menjadikan penentuan sifat teras yang tepat satu cabaran.

Sekatan baharu

Dalam penyelidikan baharu, saintis menggunakan mineralogi untuk memahami bagaimana teras Bumi mula membeku—pendekatan yang lebih spesifik daripada meteorologi dan seismologi.

Simulasi menunjukkan bahawa apabila atom dalam logam cecair menghablur menjadi pepejal, setiap aloi memerlukan tahap "supercooling" yang berbeza, iaitu, diturunkan di bawah takat leburnya. Lebih kuat proses ini, lebih mudah cecair membeku.

Contohnya, air di dalam peti sejuk beku boleh kekal sangat sejuk pada suhu -5°C selama berjam-jam sebelum membeku, manakala setitis air di awan bertukar menjadi hujan batu hanya dalam beberapa minit pada suhu -30°C.

Pengiraan menunjukkan bahawa suhu penyejukan lampau maksimum teras adalah kira-kira 420°C di bawah takat leburnya. Jika suhu ini melebihi, teras dalam akan menjadi luar biasa besar berbanding data seismik. Sementara itu, besi tulen memerlukan 1,000°C untuk menghablur, yang mustahil, kerana seluruh teras akan menjadi pejal pada masa itu.

Menambah silikon atau sulfur tidak membantu; ia mungkin memerlukan teras untuk disejukkan lebih lanjut.

Hanya apabila karbon dipertimbangkan, barulah gambaran itu masuk akal. Jika 2.4% daripada jisim teras adalah karbon, kira-kira 420°C diperlukan untuk membekukan teras dalam; dengan 3.8% karbon, ini menurun kepada 266°C. Angka yang jauh lebih munasabah. Ini adalah bukti pertama yang menunjukkan bahawa karbon memainkan peranan penting dalam proses penghabluran teras.

Walau bagaimanapun, terasnya tidak mungkin terdiri daripada besi dan karbon semata-mata, kerana data seismik menunjukkan kehadiran sekurang-kurangnya satu unsur lain. Kajian menunjukkan kemungkinan bahawa teras itu juga mengandungi oksigen, atau silikon.

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/loi-trai-dat-chua-dung-nhung-gi-20250923025913011.htm