Ads Top

Cairan Inti Bumi Bergolak, Medan Magnet Menguat


Para ilmuwan telah menemukan bahwa inti Bumi mengalami turbulensi, pergerakan secara acak pada logam cair inti bumi telah memberi pengaruh besar pada medan magnet. Seperti halnya  yang terjadi dikebanyakan planet dan sebagian besar bintang, bumi menghasilkan medan magnet seperti sistem kerja pembangkit listrik, pergerakan listrik dari cairan inti bumi yang merupakan campuran besi dan nikel cair. Fluktuasi turbulensi membantu ilmuwan dalam memahami pembalikan medan magnet yang sewaktu-waktu bisa terjadi.

Tim ilmuwan yang tergabung berasal dari Institut des Sciences de la Terre (CNRS/Universite Joseph Fourier Grenoble 1/IRD/Universite de Savoie/IFSTTAR). Mereka menggunakan sodium cair tertutup antara dua bola logam yang berputar konsentris sebagai inti luar bumi, percobaan ini dijuluki Derviche Tourneur Natrium (DTS). Hasil analisa ini diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letter edisi November 2014. 

Pergolakan Cairan Inti Bumi


Interior Bumi dibagi menjadi beberapa lapisan menurut kandungan fisika atau kimia (reologi), memiliki inti luar dan inti dalam yang berbeda. Perubahan penting struktur kristal dalam mantel terjadi dikedalaman 410 hingga 660 km dibawah permukaan Bumi. Mencakup zona transisi yang memisahkan mantel atas dengan mantel bawah. Kemudian dibawah mantel terdapat fluida inti luar dengan viskositas sangat rendah berada diatas inti dalam, inti Bumi mengalami perputaran dengan kecepatan sudut yang sedikit lebih tinggi dibanding planet lainnya sekitar 0,1 hingga 0,5 derajat per-tahun.

Lautan logam cair berada di inti luar mengelilingi inti dalam yang terdiri dari logam padat. Situasi ini digerakkan oleh konveksi yang disebabkan pendinginan inti, dimana aliran yang dihasilkan sangat kompleks disamping pergerakan cairan jarak jauh menghasilkan medan magnet. Tetapi ada juga pergolakan yang bergerak secara acak dengan jarak pendek. 

cairan inti bumi, medan magnet bumi

Meskipun turbulensi juga ditemukan di atmosfer dan lautan, dalam hal ini berbeda dengan turbulensi yang terjadi di inti bumi. Karena situasi ini berada dibawah pengaruh gabungan rotasi bumi dan medan magnet yang kuat. Tidak mungkin mengulang turbulensi ini melalui percobaan laboratorium, atau melalui simulasi dua komputer hingga saat ini. Karena tidak mungkin ahli geofisika mampu menentukan perannya yang berkaitan dengan medan magnet.

Untuk lebih memahami interaksi antara turbulensi dan medan magnet, para ilmuwan menggunakan percobaan Derviche Tourneur Sodium yang sudah dimulai sejak tahun 2005. Dalam model miniature ini, cairan inti bumi terdiri dari 40 liter natrium yang tertutup dalam ruang diantara dua bola konsentris. Model ini menggambarkan magnet yang berada ditengah bola akan menghasilkan medan magnet yang kuat. Sementara rotasi inti akan mendorong aliran cairan dengan sangat efektif. 

Kondisi natrium cair mengalami medan magnet yang kuat dan rotasi cepat, seperti yang terjadi dalam inti bumi yang mengalami pergerakan berskala besar dan acak. Sementara itu, sensor ditempatkan disekitar lingkungan luar dan di dalam natrium. Tehnik ini berfungsi untuk memetakan medan magnet, sedangkan sinar ultrasonografi digunakan untuk mengukur laju cairan inti Bumi dengan menggunakan efek Doppler. 
Pengujian ini menghasilkan data yang memungkinkan ilmuwan mampu menjelaskan, bahwa gerakan turbulensi meningkatkan kemampuan cairan inti Bumi dalam menghantarkan listrik dan meningkatkan medan magnet. 

Kondisi ini jauh lebih baik daripada percobaan sebelumnya, dimana fenomena tersebut pertama kali diamati di laboratorium dan terbukti melalui simulasi numerik. Sebuah simulasi numerik lengkap dari gerakan yang terjadi pada inti luar akan sangat diperlukan untuk menutupi perbedaan lompatan waktu yang sangat kecil, diluar kemampuan manusia saat ini.

Temuan ini juga berlaku untuk planet dan bintang yang memiliki medan magnet. Penemuan komponen baru medan magnet Bumi juga bisa menjelaskan kasus yang terjadi pada planet Venus, dimana inti logam cair tidak menghasilkan medan magnet. Pemahaman fluktuasi turbulensi membantu ilmuwan dalam memahami pembalikan medan magnet yang sewaktu-waktu bisa terjadi.

Referensi


Journal Ref: Turbulence Reduces Magnetic Diffusivity in a Liquid Sodium Experiment. Physical Review Letters, 2014; 113 (18) DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.184501

Tidak ada komentar:

Diberdayakan oleh Blogger.