Menggali Sejarah Pembentukan Bumi dari Gas Helium Kuno yang Bocor

Sebuah studi baru telah mengungkapkan tentang kebocoran helium-3 dari inti bumi, yang merupakan isotop langka gas helium. Karena hampir semua helium-3 berasal dari Big Bang, kebocoran gas ini menambah bukti bahwa Bumi terbentuk di dalam nebula surya, yang telah lama diperdebatkan oleh para ilmuwan.

Helium-3 telah diukur di permukaan bumi dalam jumlah yang relatif kecil. Tetapi para ilmuwan tidak tahu berapa banyak yang bocor dari inti bumi, di mana bertentangan dengan lapisan tengahnya yang disebut mantel.

Studi tersebut menunjukkan inti sebagai sumber utama helium-3 untuk Bumi. Helium-3 adalah isotop, atau varian, dari helium yang memiliki satu neutron, bukan dua neutron biasa di nukleusnya. Ini adalah gas langka, hanya menyusun 0,0001% helium di Bumi. 

Beberapa proses alami dapat menghasilkan helium-3, seperti peluruhan radioaktif tritium, tetapi helium-3 dibuat terutama di nebula surya, yaitu awan gas dan debu besar yang berputar seperti yang memunculkan Tata Surya kita. Karena helium adalah salah satu elemen paling awal yang diproduksi di alam semesta, maka sebagian besar helium-3 dapat ditelusuri kembali ke Big Bang.

Saat sebuah planet tumbuh, ia mengumpulkan materi dari sekitarnya, sehingga komposisinya mencerminkan lingkungan di mana ia terbentuk. Untuk mendapatkan konsentrasi tinggi helium-3 jauh di dalam inti, Bumi harus terbentuk di dalam nebula surya yang berkembang, bukan di pinggirannya ataupun selama fase memudarnya.

Penelitian baru ini telah menambahkan petunjuk lebih lanjut untuk misteri seputar pembentukan Bumi, memberikan bukti tambahan pada teori bahwa planet kita terbentuk di dalam nebula surya. Hasil studi ini telah diterbitkan dalam jurnal AGU Geochemistry, Geophysics, Geosystems pada 28 Maret 2022 berjudul Primordial Helium-3 Exchange Between Earth's Core and Mantle. Studi ini telah menerbitkan penelitian tentang kimia, fisika, geologi dan biologi proses Bumi juga planet.

“Sekitar 2.000 gram helium-3 bocor keluar dari Bumi setiap tahun, cukup untuk mengisi balon seukuran meja Anda," kata penulis utama studi Peter Olson, ahli geofisika di University of New Mexico, seperti yang dilaporkan Tech Explorist. "Ini adalah keajaiban alam, dan petunjuk bagi sejarah Bumi, bahwa masih ada sejumlah besar isotop ini di bagian dalam Bumi."

Para peneliti memodelkan helium selama dua tahap kunci sejarah Bumi: pembentukan awal, ketika planet ini mengumpulkan helium, dan mengikuti pembentukan Bulan, setelah itu helium hilang. Bukti menunjukkan sebuah objek sepertiga ukuran Bumi menabrak planet ini di awal sejarahnya, sekitar 4 miliar tahun yang lalu dan dampak itu akan melelehkan kembali kerak bumi, memungkinkan sebagian besar helium untuk melarikan diri. Dan ternyata, gas masih terus keluar sampai hari ini.

Model pertukaran gas mereka adalah "pertukaran selama pembentukan dan evolusi Bumi melibatkan inti logam sebagai reservoir bocor yang memasok helium-3 ke seluruh Bumi," tulis para peneliti dalam penelitian tersebut.

Menggunakan tingkat kebocoran helium-3 modern bersama dengan model perilaku isotop helium, para peneliti memperkirakan ada antara 10 teragram (1013 gram) hingga satu petagram (1015 gram) helium-3 di inti. Ini merupakan jumlah yang sangat besar yang dikatakan Olson menunjuk ke pembentukan Bumi di dalam nebula surya, di mana konsentrasi gas yang tinggi memungkinkannya menumpuk jauh di dalam planet.

Namun, pekerjaan di masa depan mencari gas lain yang diciptakan nebula, seperti hidrogen, bocor di tingkat dan lokasi yang sama seperti helium-3 bisa menjadi “senjata asap" untuk inti sebagai sumbernya, kata Olson. "Ada lebih banyak misteri daripada kepastian." ujarnya.