Jauh di dalam Bumi terdapat bola logam padat yang berputar secara independen dari putaran planet kita, seperti gasing yang berputar di dalam gasing yang lebih besar, diselimuti misteri.
Inti bumi bagian dalam ini telah menarik minat para peneliti sejak ditemukan oleh seismolog Denmark Inge Lehmann pada tahun 1936, dan bagaimana ia bergerak — kecepatan dan arah rotasinya — telah menjadi pusat perdebatan selama puluhan tahun. Semakin banyak bukti yang menunjukkan bahwa putaran inti bumi telah berubah secara dramatis dalam beberapa tahun terakhir, tetapi para ilmuwan masih belum sepakat tentang apa yang sebenarnya terjadi — dan apa artinya.
Sebagian masalahnya adalah bagian dalam Bumi tidak mungkin diamati atau diambil sampelnya secara langsung. Ahli seismologi telah mengumpulkan informasi tentang gerakan inti dalam dengan memeriksa bagaimana gelombang dari gempa bumi besar yang menghantam area ini berperilaku. Variasi antara gelombang dengan kekuatan serupa yang melewati inti pada waktu yang berbeda memungkinkan para ilmuwan untuk mengukur perubahan posisi inti dalam dan menghitung putarannya.
“Rotasi diferensial inti dalam diusulkan sebagai sebuah fenomena pada tahun 1970-an dan 1980-an, tetapi baru pada tahun 1990-an bukti seismologi dipublikasikan,” kata Dr. Lauren Waszek, dosen senior ilmu fisika di Universitas James Cook di Australia.
Namun, para peneliti berdebat tentang cara menafsirkan temuan ini, “terutama karena tantangan dalam melakukan pengamatan terperinci terhadap inti dalam, karena keterpencilannya dan terbatasnya data yang tersedia,” kata Waszek. Akibatnya, “studi yang dilakukan selama beberapa tahun dan dekade berikutnya tidak sepakat tentang laju rotasi, dan juga arahnya terhadap mantel,” tambahnya. Beberapa analisis bahkan mengusulkan bahwa inti tidak berputar sama sekali.
Salah satu model menjanjikan yang diajukan pada tahun 2023 menggambarkan inti dalam yang di masa lalu berputar lebih cepat daripada Bumi itu sendiri, tetapi sekarang berputar lebih lambat. Untuk sementara waktu, para ilmuwan melaporkan, rotasi inti tersebut sesuai dengan putaran Bumi. Kemudian melambat lebih jauh lagi, hingga inti tersebut bergerak mundur relatif terhadap lapisan fluida di sekitarnya.
Saat itu, beberapa ahli memperingatkan bahwa diperlukan lebih banyak data untuk mendukung kesimpulan ini, dan kini tim ilmuwan lain telah menyampaikan bukti baru yang meyakinkan untuk hipotesis tentang laju rotasi inti dalam ini. Penelitian yang dipublikasikan pada 12 Juni di jurnal Nature tidak hanya mengonfirmasi perlambatan inti, tetapi juga mendukung usulan tahun 2023 bahwa perlambatan inti ini merupakan bagian dari pola perlambatan dan percepatan selama beberapa dekade.
Temuan baru ini juga mengonfirmasi bahwa perubahan kecepatan rotasi mengikuti siklus 70 tahun, kata rekan penulis studi Dr. John Vidale, Dekan Profesor Ilmu Bumi di Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, Universitas Southern California.
“Kita telah berdebat tentang hal ini selama 20 tahun, dan saya rasa ini sudah tepat,” kata Vidale. “Saya rasa kita telah mengakhiri perdebatan tentang apakah inti dalam bergerak, dan apa polanya selama beberapa dekade terakhir.”
Tetapi tidak semua orang yakin bahwa masalah ini telah terselesaikan, dan bagaimana perlambatan inti dalam dapat memengaruhi planet kita masih menjadi pertanyaan terbuka — meskipun beberapa ahli mengatakan medan magnet Bumi dapat berperan.
Daya tarik magnetik
Terkubur sekitar 3.220 mil (5.180 kilometer) di dalam Bumi, inti dalam logam padat dikelilingi oleh inti luar logam cair. Inti dalam sebagian besar terbuat dari besi dan nikel, dan diperkirakan sama panasnya dengan permukaan matahari — sekitar 9.800 derajat Fahrenheit (5.400 derajat Celsius).
Medan magnet bumi menarik bola logam panas padat ini, membuatnya berputar. Pada saat yang sama, gravitasi dan aliran cairan inti luar dan mantel menarik inti. Selama beberapa dekade, dorongan dan tarikan gaya ini menyebabkan variasi dalam kecepatan rotasi inti, kata Vidale.
Percikan cairan kaya logam di inti luar menghasilkan arus listrik yang menggerakkan medan magnet Bumi, yang melindungi planet kita dari radiasi matahari yang mematikan. Meskipun pengaruh langsung inti dalam pada medan magnet tidak diketahui, para ilmuwan sebelumnya telah melaporkan pada tahun 2023 bahwa inti yang berputar lebih lambat berpotensi memengaruhinya dan juga memperpendek panjang hari.
Ketika para ilmuwan mencoba untuk “melihat” seluruh planet, mereka biasanya melacak dua jenis gelombang seismik: gelombang tekanan, atau gelombang P, dan gelombang geser, atau gelombang S. Gelombang P bergerak melalui semua jenis materi; gelombang S hanya bergerak melalui benda padat atau cairan yang sangat kental, menurut Survei Geologi AS.
Ahli seismologi mencatat pada tahun 1880-an bahwa gelombang S yang dihasilkan oleh gempa bumi tidak melewati seluruh Bumi, sehingga mereka menyimpulkan bahwa inti Bumi itu cair. Namun, beberapa gelombang P, setelah melewati inti Bumi, muncul di tempat-tempat yang tak terduga — “zona bayangan,” seperti yang disebut Lehmann — menciptakan anomali yang mustahil dijelaskan. Lehmann adalah orang pertama yang menyatakan bahwa gelombang P yang menyimpang mungkin berinteraksi dengan inti dalam yang padat di dalam inti luar yang cair, berdasarkan data dari gempa bumi besar di Selandia Baru pada tahun 1929.
Dengan melacak gelombang seismik dari gempa bumi yang telah melewati inti dalam Bumi di sepanjang jalur yang sama sejak tahun 1964, penulis studi tahun 2023 menemukan bahwa putaran tersebut mengikuti siklus 70 tahun. Pada tahun 1970-an, inti dalam berputar sedikit lebih cepat daripada planet ini. Perputarannya melambat sekitar tahun 2008, dan dari tahun 2008 hingga 2023 mulai bergerak sedikit terbalik, relatif terhadap mantel.
Putaran inti masa depan
Untuk penelitian baru ini, Vidale dan rekan penulisnya mengamati gelombang seismik yang dihasilkan oleh gempa bumi di lokasi yang sama pada waktu yang berbeda. Mereka menemukan 121 contoh gempa bumi semacam itu yang terjadi antara tahun 1991 dan 2023 di Kepulauan Sandwich Selatan, sebuah kepulauan vulkanik di Samudra Atlantik di sebelah timur ujung paling selatan Amerika Selatan. Para peneliti juga mengamati gelombang kejut yang menembus inti dari uji coba nuklir Soviet yang dilakukan antara tahun 1971 dan 1974.
Vidale mengatakan, saat inti berputar, hal itu memengaruhi waktu kedatangan gelombang. Membandingkan waktu sinyal seismik saat menyentuh inti menunjukkan perubahan rotasi inti dari waktu ke waktu, yang mengonfirmasi siklus rotasi 70 tahun. Menurut perhitungan para peneliti, inti hampir siap untuk mulai berakselerasi lagi.
Dibandingkan dengan studi seismografi lain tentang inti bumi yang mengukur gempa bumi individual saat gempa bumi tersebut melewati inti bumi — terlepas dari kapan gempa bumi itu terjadi — hanya menggunakan gempa bumi berpasangan mengurangi jumlah data yang dapat digunakan, “membuat metode ini lebih menantang,” kata Waszek. Namun, dengan melakukan hal itu, para ilmuwan juga dapat mengukur perubahan dalam rotasi inti bumi dengan presisi yang lebih tinggi, menurut Vidale. Jika model timnya benar, rotasi inti bumi akan mulai meningkat lagi dalam waktu sekitar lima hingga 10 tahun.
Seismograf juga mengungkap bahwa, selama siklus 70 tahunnya, putaran inti melambat dan bertambah cepat pada kecepatan yang berbeda, “yang memerlukan penjelasan,” kata Vidale. Salah satu kemungkinan adalah bahwa inti logam bagian dalam tidak sepadat yang diharapkan. Jika berubah bentuk saat berputar, itu dapat memengaruhi simetri kecepatan rotasinya, katanya.
Perhitungan tim juga menunjukkan bahwa inti memiliki tingkat rotasi yang berbeda untuk gerakan maju dan mundur, yang menambahkan “kontribusi menarik pada wacana,” kata Waszek.
Namun kedalaman dan sulitnya akses inti dalam berarti ketidakpastian tetap ada, imbuhnya. Mengenai apakah perdebatan tentang rotasi inti benar-benar telah berakhir, “kita memerlukan lebih banyak data dan alat interdisipliner yang lebih baik untuk menyelidiki hal ini lebih lanjut,” kata Waszek.
‘Penuh dengan potensi’
Perubahan dalam putaran inti — meskipun dapat dilacak dan diukur — hampir tidak terlihat oleh orang-orang di permukaan Bumi, kata Vidale. Ketika inti berputar lebih lambat, mantel bertambah cepat. Pergeseran ini membuat Bumi berputar lebih cepat, dan panjang hari menjadi lebih pendek. Namun, pergeseran rotasi tersebut hanya menghasilkan seperseribu detik dalam panjang hari, katanya.
“Bagaimana dampaknya terhadap kehidupan seseorang?” katanya. “Saya tidak bisa membayangkan dampaknya akan seberapa besar.”
Para ilmuwan mempelajari inti dalam untuk mempelajari bagaimana bagian dalam Bumi terbentuk dan bagaimana aktivitas menghubungkan semua lapisan bawah permukaan planet ini. Wilayah misterius tempat inti luar yang cair menyelimuti inti dalam yang padat sangat menarik, imbuh Vidale. Sebagai tempat bertemunya cairan dan padat, batas ini “penuh dengan potensi aktivitas,” seperti halnya batas inti-mantel dan batas antara mantel dan kerak.
“Kita mungkin memiliki gunung berapi di batas inti bagian dalam, misalnya, tempat benda padat dan cair bertemu dan bergerak,” katanya.
Karena perputaran inti dalam memengaruhi pergerakan di inti luar, rotasi inti dalam diperkirakan membantu memberi daya pada medan magnet Bumi, meskipun diperlukan lebih banyak penelitian untuk mengungkap peran tepatnya. Dan masih banyak yang harus dipelajari tentang keseluruhan struktur inti dalam, kata Waszek.
“Metodologi baru dan yang akan datang akan menjadi pusat jawaban atas pertanyaan-pertanyaan yang terus ada tentang inti Bumi, termasuk tentang rotasi.”
Mindy Weisberger adalah seorang penulis sains dan produser media yang karyanya telah muncul di majalah Live Science, Scientific American, dan How It Works.
