Sebuah studi dari tim Lawrence Livermore National Laboratory dan Johns Hopkins University menjawab pertanyaan yang sudah 12 tahun diselidiki para ilmuwan planet: apakah arah tekanan ikut menentukan perilaku mineral di dalam planet? Jawabannya, yang terbit di jurnal Physical Review X, adalah ya. Arah kompresi ternyata memengaruhi cara mineral magnesium oksida, atau MgO, berubah bentuk di bawah tekanan dan suhu ekstrem, dan temuan itu membantah teori lama yang menganggap arah tekanan tidak berpengaruh.
Magnesium dan silikon adalah unsur penyusun planet yang paling melimpah. Magnesium oksida terbentuk di mantel dalam planet, lapisan yang berada di antara kerak dan inti. Untuk memahami bagaimana planet menyimpan dan menghantarkan panas, para ilmuwan harus tahu kapan MgO tetap padat dan kapan ia meleleh di kedalaman yang tekanannya jauh melampaui apa pun yang bisa dijumpai di permukaan Bumi.
Dalam eksperimen terbaru ini, para peneliti menekan kubus MgO dengan laser dari tiga arah yang berbeda. Arah pertama adalah diagonal sepanjang muka kubus, arah kedua tegak lurus terhadap muka kubus, dan arah ketiga adalah diagonal yang menembus muka kubus. Tekanan yang dicapai sangat ekstrem, hingga 572 gigapascal, dan suhu hingga 13.000 Kelvin. Sebagai pembanding, pusat Bumi diperkirakan berada pada sekitar 360 gigapascal dan 6.000 Kelvin. Artinya, eksperimen ini melampaui kondisi di pusat Bumi dan menjadi rekor baru untuk kombinasi tekanan dan suhu dalam eksperimen semacam itu.
Hasilnya mengejutkan. Arah kompresi yang melewati diagonal menembus muka kubus menghasilkan transformasi kristal yang berbeda dari dua arah lainnya. Sementara itu, dua arah kompresi yang lain menghasilkan pertumbuhan kristal yang tidak teratur di balik gelombang kejut. Pada tekanan 572 gigapascal dan suhu 13.000 Kelvin, MgO akhirnya meleleh. Temuan ini melengkapi dua studi sebelumnya dari tim yang sama, yaitu studi tahun 2015 yang terbit di Physical Review Letters dan studi tahun 2024 yang terbit di Science Advances, sehingga studi kali ini menjadi yang ketiga dalam rangkaian penelitian tersebut.
Dr. June Wicks, profesor Earth and Planetary Sciences di Johns Hopkins University yang menjadi salah satu penulis studi itu, menjelaskan mengapa temuan ini penting. Menurutnya, magnesium oksida adalah bahan penting untuk memahami interior planet, dan eksperimen seperti ini membantu menentukan di mana MgO dapat tetap padat dan di mana ia menjadi cair. Perbedaan itu penting karena menentukan cara planet menghantarkan panas dan berevolusi dari waktu ke waktu.
Implikasinya berbeda-beda untuk setiap jenis planet. Di Bumi, MgO terbentuk di dekat dasar mantel, dekat batas antara mantel dan inti. Pada planet super-Earth yang lebih besar dari Bumi, MgO dapat berubah menjadi cairan konduktif di dalam mantel, berbeda dengan Bumi yang konduktivitasnya berasal dari inti luarnya. Akibatnya, super-Earth bisa memiliki medan magnet yang jauh lebih kuat daripada Bumi. Sementara itu, di planet raksasa gas seperti Jupiter dan Saturnus, MgO bisa berwujud padat atau cair jauh di dalam inti, tergantung pada suhu di sana.
Secara umum, planet berbatu tersusun dari tiga lapisan geologi utama, yaitu kerak, mantel, dan inti. Sebagian besar proses yang menentukan nasib planet, mulai dari medan magnet hingga aktivitas geologi, terjadi di lapisan-lapisan dalam itu. Karena itu, memahami perilaku satu mineral di bawah tekanan ekstrem bukan sekadar soal laboratorium. Temuan ini memberi para ilmuwan peta yang lebih akurat tentang apa yang terjadi di dalam planet, termasuk planet-planet di luar tata surya yang tidak bisa diamati langsung bagian dalamnya.
Apa poin penting dari berita ini?
- Sebuah studi dari tim Lawrence Livermore National Laboratory dan Johns Hopkins University menjawab pertanyaan yang sudah 12 tahun diselidiki para ilmuwan planet: apakah arah tekanan ikut menentukan perilaku mineral di dalam planet?
- Jawabannya, yang terbit di jurnal Physical Review X, adalah ya.
- Arah kompresi ternyata memengaruhi cara mineral magnesium oksida, atau MgO, berubah bentuk di bawah tekanan dan suhu ekstrem, dan temuan itu membantah teori lama yang menganggap arah tekanan tidak berpengaruh.
- Magnesium dan silikon adalah unsur penyusun planet yang paling melimpah.
- Dalam eksperimen terbaru ini, para peneliti menekan kubus MgO dengan laser dari tiga arah yang berbeda.
- Tekanan yang dicapai sangat ekstrem, hingga 572 gigapascal, dan suhu hingga 13.000 Kelvin.
- Sebagai pembanding, pusat Bumi diperkirakan berada pada sekitar 360 gigapascal dan 6.000 Kelvin.
- Pada tekanan 572 gigapascal dan suhu 13.000 Kelvin, MgO akhirnya meleleh.
- Di Bumi, MgO terbentuk di dekat dasar mantel, dekat batas antara mantel dan inti.
- Pada planet super-Earth yang lebih besar dari Bumi, MgO dapat berubah menjadi cairan konduktif di dalam mantel, berbeda dengan Bumi yang konduktivitasnya berasal dari inti luarnya.
