Para ilmuwan menemukan bukti langsung pertama bahwa potongan 'proto-Bumi' mungkin bertahan hingga saat ini
Fragmen “proto-planet” neraka yang tertutup lava yang ada sebelum Bumi 4,5 miliar tahun yang lalu telah bertahan tanpa perubahan di bebatuan kuno, demikian ungkap penelitian baru yang inovatif.
Fragmen tersebut mengandung tanda-tanda kalium yang tidak terlihat pada batuan atau meteorit lain yang telah diperiksa para ilmuwan sejauh ini, menurut sebuah penelitian yang diterbitkan pada 14 Oktober di jurnal tersebut. Geosains Alam. Secara teoritis, tanda tangan ini seharusnya menghilang dalam tabrakan raksasa yang membentuknya bulannamun kini nampaknya hanya segelintir orang yang selamat dari peristiwa dahsyat ini dan berhasil bertahan dalam ujian waktu.
Proto-Bumi adalah bola batuan cair yang menggelegak dan mendesis terbentuk dari debu kosmik dan meteorit di awal tata surya. Namun setelah 100 juta tahun, planet awal kita diguncang oleh dampak bencana berupa planet seukuran Mars bernama Theia. Tabrakan tersebut begitu dahsyat sehingga mengacak-acak bagian dalam proto-Bumi dan meledakkan sebagian pendahulu Bumi yang kemudian menjadi bulan.
Theia juga mengirimkan sejumlah besar material baru ke proto-Bumi, mengubah kimiawi pendahulu Bumi secara permanen dan mengubahnya menjadi planet yang mirip dengan planet saat ini. Selama ribuan tahun, lempeng tektonik munculdan material berulang kali didaur ulang ke bagian dalam bumi. Akibatnya, para ilmuwan berpikir bahwa tidak mungkin menemukan pecahan utuh proto-Bumi di batuan modern.
Para peneliti sebelumnya telah menemukan batuan dengan tanda-tanda kimia yang tidak biasa terkait dengan unsur rutenium yang mungkin sudah ada sebelum tumbukan pembentukan bulan, namun tanda-tanda ini mungkin juga berasal dari tabrakan, sehingga tidak memberikan bukti yang kuat. Philip Carterseorang ilmuwan planet komputasi dan astrofisikawan di Universitas Bristol di Inggris, mengatakan kepada Live Science.
Di sisi lain, tanda-tanda kalium yang baru ditemukan adalah bukti paling pasti hingga saat ini bahwa potongan-potongan proto-Bumi masih ada, tambah Carter, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. “Penjelasan yang paling masuk akal adalah bahwa ini adalah material yang bertahan sebelum terjadinya benturan,” ujarnya.
Petunjuk tentang rasio kalium
Tanda-tanda baru yang ditemukan adalah ketidakseimbangan halus dalam proporsi versi, atau isotop, unsur kalium yang berbeda dibandingkan dengan bahan lain di Bumi. Kalium memiliki tiga isotop alami – kalium-39, kalium-40, dan kalium-41 – yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron berbeda, sehingga menghasilkan massa atom yang berbeda.
Kalium-39 dan kalium-41 mendominasi batuan bumi, sedangkan kalium-40 hanya ada dalam jumlah sedikit. Di dalam pekerjaan sebelumnyapenulis studi baru menemukan jumlah potasium-40 yang tidak normal pada meteorit, yang mencatat perubahan kondisi di dalamnya tata surya dalam jangka waktu yang lama. Hal ini menunjukkan bahwa anomali isotop kalium dapat menandai material yang mendahului pembentukan Bumi modern.
Untuk studi baru ini, Nie dan rekan-rekannya mengambil sampel batuan kuno dari beberapa lokasi yang sebelumnya menghasilkan tanda-tanda ruthenium yang aneh, termasuk singkapan di Greenland, Kanada, dan Hawaii. Untuk mengetahui potensi anomali isotop kalium, para peneliti menghancurkan batuan tersebut dan melarutkannya dalam asam. Mereka kemudian mengisolasi kalium dalam sampel dan mengukur rasio berbagai isotop kalium menggunakan spektrometer massa.
Batuan tersebut kekurangan potasium-40 dibandingkan dengan jumlah bahan lain di Bumi, demikian temuan para peneliti. Untuk mengetahui apakah anomali isotop kalium ini berasal dari proto-Bumi, tim melakukan simulasi komputer. Dengan menggunakan data dari setiap meteorit yang pernah mendarat di Bumi, mereka memodelkan dampak dampak tersebut dan dampak pembentukan bulan terhadap komposisi Bumi melalui pengiriman material baru selama ribuan tahun.
Simulasi tersebut mengungkapkan bahwa tabrakan dengan Theia, khususnya, membuang banyak potasium-40 ke Bumi, menjelaskan jumlah potasium-40 yang lebih tinggi yang kita lihat di bebatuan saat ini. “Anda harus menambahkan sejumlah besar bahan untuk… mengubah keseluruhan tanda dan komposisi isotop kalium secara keseluruhan di sebagian besar batuan,” kata Carter. “Sebagian besar perubahan tersebut berasal dari dampak pembentukan bulan itu sendiri – itulah argumen yang mereka gunakan dalam makalah ini.”
Tanda kalium yang ditemukan di bebatuan kuno berbeda dengan yang ditemukan Nie dan rekan-rekannya sebelumnya di meteorit, jadi kecil kemungkinannya bahwa meteorit dapat menciptakan profil kalium bumi saat ini setelah dampak pembentukan bulan. “Ini benar-benar menunjukkan bahwa proto-Bumi terbentuk dari material yang secara isotop berbeda dari meteorit yang kita miliki,” kata Carter.
Dampak pembentukan bulan adalah satu-satunya peristiwa yang diketahui dapat meningkatkan jumlah potasium-40 secara signifikan pada batuan di Bumi, kata Carter. Ini berarti batuan yang kekurangan potasium-40 di Greenland, Kanada, dan Hawaii berusia lebih tua dari dampak pembentukan bulan dan berasal dari proto-Bumi, katanya.
Martin Schillerseorang profesor geokimia di Universitas Kopenhagen di Denmark yang tidak terlibat dalam penelitian ini, setuju bahwa hasilnya meyakinkan. “Pengamatan yang benar-benar mengejutkan/baru adalah tanda isotop kalium [in the ancient rocks] tidak dapat dijelaskan dengan campuran meteorit primitif,” katanya kepada Live Science melalui email.
Hasilnya menyiratkan bahwa sisa-sisa proto-Bumi selamat dari proses geologis seperti pencampuran mantel, lapisan Bumi yang berada di bawah kerak bumi secara terus-menerus.
“Ini adalah ciri khas yang terawetkan secara terpisah dari batuan bumi lainnya selama beberapa waktu,” kata Carter. Dan kemungkinan ada lebih banyak lagi material proto-Bumi yang bersembunyi di dasar mantel, katanya. “Kami hanya mendapatkan sedikit saja yang muncul.”
