Ads Top

Perubahan Kerak Bumi Dipengaruhi Uranium Selama Jutaan Tahun


Dalam penelitian baru-baru ini, ilmuwan mengukur usia batuan vulkanik berdasarkan jejak isotop uranium yang ada pada batuan tersebut. Para ahli geologi telah menemukan teori baru tentang bagaimana kerak bumi tersusun ulang atau dasar awal berdasarkan isotop uranium tersebut. Bagaimana perubahan kondisi dipermukaan bumi dan peningkatan oksigen di atmosfer mempengaruhi komposisi bagian dalam bumi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan selama 600 juta tahun terakhir mengakibatkan uranium dimobilisasi dari permukaan dan diangkut ke interior bumi, kemudian didistribusikan ke dalam mantel.

Studi tentang uranium dan siklus kerak bumi telah membawa pandangan baru tentang teori bagaimana wajah bumi telah berubah selama miliaran tahun. Terutama perdebatan kehidupan telah berlangsung dan bagaimana konsentrasi oksigen atmosfer berkembang terkait dengan beberapa proses pelapukan geologi lainnya, termasuk uranium. Penelitian ini dilakukan tim ilmuwan Universitas Bristol, diantaranya termasuk Morten Andersen bekerjasama dengan peneliti dari Durham-Inggris, Wyoming dan Rhode Island. Para ilmuwan menggunakan jejak yang ditinggalkan dalam rasio dua isotop uranium. Studi baru tentang perkembangan isotop uranium secara umum telah membawa cara pandang baru tentang bagaimana kerak bumi dan permukaannya berubah selama miliaran tahun. Hasil studi ini diterbitkan dalam jurnal Nature edisi akhir Januari 2015.

Peran Uranium Dalam Siklus Kerak Bumi


Uranium telah menjadi bagian dari bumi, radioaktifitas yang berumur panjang telah terbukti sangat sesuai untuk digunakan sebagai tolak ukur proses geologi dan menyimpulkan evolusi bumi. Uranium alam terdiri dari dua jenis yaitu jenis yang berumur panjang yaitu uranium 238 dan yang berumur lebih pendek yaitu isotop uranium 235. 

Dari sejarah bumi, kerak benua telah mengumpulkan massa dari mantel panas sebagai bahan dasarnya, sebagian kerak baru terbentuk dan kemudian menghilang. Diwilayah pegunungan bawah laut (dimana pelat menjauh) kerak samudera baru terus terbentuk berupa batuan Basaltic. Batuan ini terbentuk ketika lava vulkanik yang sangat panas muncul dari lapisan atas dan membeku. Kerak samudera ini bergerak menjauh dari pegunungan dasar laut, hingga pada akhirnya diangkut kembali ke permukaan melalui subduksi disekitar palung laut.

kerak bumi, mantel bumi

Uranium mulai terbentuk dalam batuan kerak benua, tetapi dipermukaan bumi terlihat lain dimana lingkungan yang berbeda dari waktu kewaktu telah mempengaruhi mobilitasnya. Diawal pembentukan bumi, suasana atmosfer tanpa oksigen, uranium bergerak didalam batuan sebagai tetravalent uranium diproduksi setelah oksigen atmosfer terbentuk dan uranium teroksidasi menjadi heksavalen uranium. Uranium lebih leluasa bergerak kemudian dilepaskan selama pelapukan dan penghancuran batu, kemudian bergerak kelautan dalam bentuk cairan. 
Pendinginan kerak samudera bergerak menjauh dari dasar pegunungan bawah laut, air laut merembes melalui celah celah batu dan membentuk uranium yang akan masuk kedalam kerak samudera, dan dengan cara yang sama akan menyerap air. Sifat radioaktif isotop uranium telah lama menjadi kunci dalam merekonstruksi sejarah awal bumi, tapi sekarang dapat dibuktikan bahwa isotop uranium juga memiliki data sejarah lain untuk diteliti.

Tanda spesifik yang berasal dari isotop uranium berkaitan dengan proses oksidasi uranium dipermukaan bumi. Para ilmuwan menemukan bahwa rasio yang lebih tinggi dari uranium 238 hingga uranium 235 yang masuk kedalam kerak samudera modern. Hal ini berbeda jika dibandingkan dengan tanda isotop yang ditemukan pada meteorit, dimana meteorit merupakan blok struktur bumi yang kemudian menghasilkan komposisi isotop uranium asli secara keseluruhan dan dapat mempengaruhi permukaan. 

Tanda dari isotop uranium yang ditemukan telah diubah di kerak samudera, analisis ini menunjukkan cara melacak uranium yang telah pindah dari permukaan dan kembali ke interior bumi melalui subduksi. Untuk memeriksa siklus uranium dan siklus batuan, ilmuwan menganalisa Mid Ocean Ridge Basal (MORBs), lava vulkanik panas yang dihasilkan dari bagian atas dan tercampur mantel. Rasio isotop uranium di MORBs dapat dibandingkan dengan yang ditemukan di basal, terdiri dari material yang diangkut ke permukaan jauh dari dalam laut yang tercampur menjadi asal mula mantel.

Perbedaan rasio isotop uranium 238 hingga ke uranium 235 jauh lebih besar pada MORBs daripada basal laut, dan rasio ini lebih tinggi daripada yang ditemukan dalam meteorit. Hal ini membuktikan bahwa MORBS mengandung jejak uranium dari kerak samudera yang ditarik dari permukaan ke bagian atas mantel bumi melalui subduksi. Konveksi lambat gerakan materi berada di mantel atas, materi itu akhirnya dicampur ke sekitarnya dan dibawa kedaerah pegunungan dasar laut dan dibawa kembali ke permukaan dalam bentuk lava, kemudian membentuk MORBs.

Sebaliknya, rasio basal uranium 238 ke uranium 235 sesuai dengan koresponden dari meteorit menunjukkan bahwa bebatuan bukan berasal dari mantel yang sama dengan MORBs. Ilmuwan menjelaskan bahwa lava laut berasal dari yang lebih dalam, dianggap kurang campuran dari sumber mantel. Setiap uranium ditambahkan lagi dari permukaan yang berasal dari periode waktu jauh lebih awal, ketika permukaan bumi sangat jauh berbeda keadaanya dari saat ini.

Meskipun uranium itu dimasukkan kedalam kerak samudera sejak awal keberadaan oksigen atmosfer sekitar 2,3 miliar tahun yang lalu, kerak samudera tidak memasukkan uranium 238 lebih tinggi karena lautan belum memiliki pasokan oksigen yang cukup. Selama peningkatan ini telah ditandai kedua kandungan oksigen atmosfer 600 juta tahun yang lalu yang menjadikan laut sepenuhnya teroksidasi. Hal ini memungkinkan kerak samudera mendapatkan jejak kandungan tinggi uranium 238. Meskipun kerak samudera telah diangkut kedalam mantel bumi dalam waktu lama, rasio isotop uranium dari subduksi kerak samudera pertama berbeda dari mantel bumi setelah lautan teroksidasi penuh.

Referensi


Journal Ref: The terrestrial uranium isotope cycle. Nature, 2015; 517 (7534): 356 DOI: 10.1038/nature14062

Tidak ada komentar:

Diberdayakan oleh Blogger.