Mantel Bumi Pernah Menyimpan Air Sebanyak Samudra

Eksperimen baru menunjukkan mantel dalam Bumi pernah menyimpan air setara satu samudra, tersembunyi sejak masa awal planet terbentuk.

Ilustrasi dibuat oleh AI.

Ringkasan

• Eksperimen menunjukkan mantel bawah Bumi pernah menyimpan air setara satu samudra.
• Mineral bridgmanite mampu mengikat air dalam jumlah besar pada suhu tinggi.
• Air di mantel berperan penting bagi tektonik lempeng dan keberlanjutan kehidupan.

FAKTA mengejutkan tentang sejarah awal Bumi, lapisan mantel dalam yang panas dan berbatu kemungkinan pernah menyimpan air dalam jumlah sangat besar, bahkan setara dengan satu samudra penuh. 

Temuan ini membantu menjawab teka-teki lama tentang ke mana perginya air Bumi pada masa awal, ketika permukaan planet masih berupa lautan magma.

Riset ini dipimpin oleh Profesor Zhixue Du dari Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences (GIGCAS), Cina. 

Tim berfokus meneliti bagaimana air dapat masuk dan tersimpan di mantel dalam Bumi, lapisan yang membentang ratusan kilometer di bawah kerak dan selama ini dianggap hampir kering.

Pada jutaan tahun pertama pembentukannya, Bumi diyakini mengalami tumbukan raksasa yang menciptakan “samudra magma” global, lapisan batuan cair yang sangat panas. 

Dalam kondisi tersebut, air di permukaan kemungkinan besar menguap dan terlepas ke angkasa. Pertanyaannya, jika air awal hilang, dari mana datangnya samudra yang kini menutupi Bumi?

Petunjuk awal datang dari analisis isotop hidrogen pada lava purba dari Pulau Baffin dan Islandia. 

Lava ini diduga berasal dari reservoir mantel yang sangat dalam dan terisolasi selama miliaran tahun, mengisyaratkan bahwa sebagian air purba ternyata tidak pernah benar-benar hilang.

Kunci dari misteri ini terletak pada mineral dominan mantel bawah bernama bridgmanite, bentuk silikat magnesium bertekanan tinggi yang menyusun sebagian besar interior Bumi. 

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan mengira bridgmanite hanya mampu menyimpan air dalam jumlah sangat kecil. Akibatnya, mantel bawah lama dianggap hampir kering.

Namun eksperimen baru menantang anggapan tersebut. Dengan menggunakan diamond anvil cell, alat yang dapat menekan sampel hingga tekanan ekstrem, para peneliti mensimulasikan kondisi mantel dalam. 

Sampel dipanaskan menggunakan laser hingga suhu mendekati 4.100 derajat Celsius, setara kondisi saat samudra magma masih ada.

Tim kemudian mengukur bagaimana air “terbagi” antara batuan cair dan kristal bridgmanite, melalui parameter yang disebut koefisien partisi. 

Hasilnya mengejutkan, semakin tinggi suhu, semakin besar kecenderungan air masuk dan terperangkap di dalam kristal bridgmanite. 

“Pembagian air ke dalam bridgmanite meningkat tajam seiring kenaikan suhu,” ujar geokimiawan Wenhua Lu.

Untuk mengukur air yang tersimpan, para peneliti menggunakan teknologi canggih seperti NanoSIMS, difraksi elektron kriogenik tiga dimensi, dan atom probe tomography. 

Teknik-teknik ini memungkinkan mereka melihat langsung bagaimana atom hidrogen terikat di dalam struktur kristal mineral, bukan sekadar terperangkap di retakan atau gelembung.

Ketika data ini dimasukkan ke dalam model samudra magma Bumi purba, hasilnya menunjukkan bahwa mantel bawah dapat menyimpan sekitar 0,08 hingga satu samudra air penuh. 

Bahkan, reservoir ini bisa lima hingga seratus kali lebih besar dibanding perkiraan model lama. Dalam skenario ini, mantel bawah menjadi gudang air terbesar di Bumi, melampaui mantel atas dan zona transisi.

Temuan ini penting karena air di dalam mantel berperan besar dalam dinamika planet. Air membuat batuan lebih lunak, menurunkan titik leburnya, dan mempermudah aliran material panas. 

Dengan mantel yang lebih “basah”, lempeng tektonik lebih mudah bergerak, proses yang krusial bagi daur ulang karbon, aktivitas vulkanik, dan stabilitas iklim jangka panjang.

Ahli petrologi Michael Walter, dalam komentarnya, menyebut riset ini membantu menjelaskan mengapa siklus air Bumi mampu menopang permukaan yang layak huni selama miliaran tahun.

Seiring waktu, konveksi mantel dan tektonik lempeng kemungkinan mengembalikan sebagian air dari kedalaman ke permukaan, menjaga keseimbangan samudra.

Lebih jauh, temuan ini relevan bagi studi planet lain. Jika mineral di planet berbatu mampu menyimpan air dalam jumlah besar pada suhu tinggi, maka planet di luar Tata Surya, termasuk super-Earth, mungkin menyimpan sebagian besar airnya di bawah permukaan. 

Artinya, planet yang tampak kering di permukaan belum tentu miskin air.

Studi ini, yang dipublikasikan di jurnal Science, menunjukkan bahwa mantel Bumi tidak selalu kering. 

Justru, sejarah awalnya mungkin jauh lebih basah dari yang selama ini dibayangkan—dan air tersembunyi itulah yang membantu menjaga Bumi tetap biru dan layak huni hingga hari ini.

Disadur dari Earth.com.