Bumi kita menyimpan banyak misteri yang belum sepenuhnya terungkap, salah satunya adalah bagaimana air yang menjadi sumber kehidupan di planet ini bisa bertahan dan kembali setelah periode awal pembentukan Bumi yang sangat keras. Penelitian terbaru dari tim ilmuwan di Guangzhou, China, memberikan wawasan baru yang mengejutkan: mantel dalam Bumi, lapisan batuan panas jauh di bawah permukaan, ternyata pernah menyimpan air dalam jumlah yang setara dengan satu samudra.
Penemuan ini tidak hanya mengubah cara kita memahami sejarah geologi Bumi, tetapi juga memberikan petunjuk penting tentang bagaimana planet ini tetap layak huni selama miliaran tahun. Artikel ini akan membahas temuan menarik ini dan implikasinya terhadap ilmu pengetahuan tentang Bumi dan planet-planet lainnya.
Awal Mula Kehilangan Air di Bumi
Pada masa-masa awal pembentukannya, Bumi mengalami kondisi yang sangat ekstrem. Tabrakan besar dengan objek luar angkasa menciptakan lautan magma global, lapisan batuan cair yang sangat panas. Pada permukaan Bumi yang masih muda ini, air yang mungkin ada sebelumnya kemungkinan besar menguap ke luar angkasa akibat suhu yang sangat tinggi.
Namun, pertanyaannya tetap: bagaimana mungkin Bumi kemudian memiliki cadangan air yang sangat besar seperti yang kita lihat sekarang? Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa zona transisi antara mantel atas dan mantel bawah memiliki kandungan air yang lebih banyak dibandingkan mantel bawah itu sendiri. Namun, studi terbaru menunjukkan bahwa mantel bawah ternyata menyimpan lebih banyak air daripada yang pernah dibayangkan.
Jejak Air Purba dalam Mantel Bumi
Petunjuk tentang keberadaan air purba di mantel dalam ditemukan melalui studi isotop hidrogen pada sampel lava tertentu dari Pulau Baffin dan Islandia. Lava ini tampaknya berasal dari reservoir dalam yang telah terisolasi selama miliaran tahun. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian air purba tidak sepenuhnya hilang ke luar angkasa, melainkan terperangkap di dalam mantel.
Meskipun jumlah air dalam mineral mantel mungkin sangat kecil, dampaknya sangat besar. Air dapat melunakkan mineral, menurunkan titik leleh batuan, dan memengaruhi sirkulasi panas serta material di dalam mantel. Untuk memahami lebih jauh, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Zhixue Du dari Guangzhou Institute of Geochemistry melakukan eksperimen untuk mengukur secara langsung bagaimana air dapat terperangkap dalam mineral mantel dalam.
Eksperimen untuk Mengungkap Rahasia Mantel Dalam
Penelitian ini berfokus pada mineral utama di mantel bawah, yaitu bridgmanite, bentuk tekanan tinggi dari magnesium silikat yang mendominasi sebagian besar interior Bumi. Eksperimen sebelumnya menyatakan bahwa bridgmanite hanya dapat menyerap sedikit air, sehingga mantel bawah dianggap hampir kering. Namun, penelitian baru menunjukkan hal yang berbeda.
Tim peneliti menggunakan alat canggih seperti diamond anvil cell untuk menciptakan tekanan tinggi yang menyerupai kondisi mantel bawah. Sampel dipanaskan hingga suhu mendekati 4.100 derajat Celsius menggunakan laser. Dengan memantau suhu dan tekanan pada titik-titik tertentu, mereka mampu menentukan kapan kristal dan batuan cair mencapai keseimbangan.
Setelah sampel mendingin, mereka menggunakan alat analisis mikro seperti NanoSIMS dan tomografi atom untuk mengukur jumlah air yang terserap dalam kristal bridgmanite. Hasilnya menunjukkan bahwa air secara struktural terlarut dalam kristal bridgmanite, bukan hanya tersembunyi dalam gelembung atau cacat pada mineral.
Mantel Dalam sebagai Reservoir Air Raksasa
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa pada suhu tinggi, lebih banyak air dapat masuk ke dalam kristal bridgmanite. Dengan menggunakan data ini dalam model lautan magma, para peneliti menemukan bahwa mantel bawah dapat menyimpan sekitar 0,08 hingga 1 kali jumlah air yang ada di samudra saat ini. Ini menjadikan mantel bawah sebagai reservoir air terbesar di Bumi, bahkan lebih besar daripada zona transisi dan mantel atas.
Simulasi juga menunjukkan bahwa reservoir ini mungkin telah terbentuk sejak awal sejarah Bumi, ketika lautan magma mulai mengkristal dan menjebak air dalam lapisan kumulatnya. Seiring waktu, proses tektonik lempeng kemungkinan membawa tambahan air ke bawah, mencampur reservoir awal dengan sirkulasi antara mantel dan samudra.
Peran Air dalam Dinamika Mantel dan Kehidupan Bumi
Air memainkan peran penting dalam dinamika mantel Bumi. Kehadirannya dalam batuan mantel menurunkan viskositas dan titik leleh batuan, sehingga memungkinkan pergerakan material yang lebih mudah. Hal ini juga memfasilitasi pembentukan lelehan parsial yang mendukung aktivitas vulkanik.
Sebuah mantel dalam yang lebih basah mungkin telah mendorong pergerakan lempeng tektonik dengan melemahkan batas-batas antar lempeng. Sirkulasi mantel yang dipengaruhi oleh keberadaan air juga dapat memengaruhi pola naiknya material panas dan turunnya material dingin di dalam Bumi. Dalam jangka waktu jutaan tahun, proses konveksi mantel ini membantu membawa air kembali ke permukaan, menjaga siklus air global tetap berjalan.
Implikasi untuk Studi Planet Lain
Penemuan bahwa mineral seperti bridgmanite dapat menyimpan lebih banyak air pada suhu tinggi juga relevan untuk memahami pembentukan planet lain. Pada planet berbatu seperti super-Earths, sebagian besar air mungkin tersimpan di dalam mantel, meninggalkan sedikit di permukaan meskipun total cadangan airnya besar.
Dengan memahami perilaku mineral seperti bridgmanite, para astronom dapat memperkirakan apakah planet berbatu dengan sedikit air di permukaannya mungkin memiliki reservoir internal yang besar. Ini membuka peluang baru untuk mencari planet layak huni di luar tata surya kita.
Penelitian terbaru tentang keberadaan air di mantel bawah Bumi mengungkapkan bahwa lapisan ini pernah menjadi reservoir air raksasa pada masa lalu. Temuan ini tidak hanya memberikan wawasan baru tentang sejarah geologi Bumi tetapi juga membantu menjelaskan bagaimana planet ini tetap layak huni selama miliaran tahun.
Lebih jauh lagi, studi ini membuka pintu untuk memahami bagaimana air dapat tersimpan di planet lain, memberikan petunjuk penting bagi pencarian kehidupan di luar Bumi. Dengan terus menggali rahasia interior planet kita sendiri, kita tidak hanya memperdalam pemahaman tentang Bumi tetapi juga memperluas wawasan kita tentang alam semesta.
Referensi
- Scientists Uncover How Earth’s Mantle Locked Away Vast Water in Early Magma Ocean – Chinese Academy of Sciences; diakses 5 Januari 2026.
- Earth’s rocky mantle once stored an entire ocean’s worth of water – Earth.com; diakses 5 Januari 2026.
- How Earth endured a planet-wide inferno: The secret water vault under our feet – ScienceDaily; diakses 5 Januari 2026.
- Chinese Researchers Reveal How Earth’s Deep Mantle Stored Oceans Of Water Billions Of Years Ago – NDTV Science; diakses 5 Januari 2026.
- Ilmuwan China ungkap cara air di mantel dalam jadikan Bumi layak huni – ANTARA News; diakses 5 Januari 2026.