September 26, 2022

Artikel ini awalnya ditampilkan di Majalah Hakai, publikasi online tentang ilmu pengetahuan dan masyarakat dalam ekosistem pesisir. Baca lebih banyak cerita seperti ini di hakaimagazine.com.

Tersembunyi di dalam Bumi—dalam beberapa ratus kilometer pertama di bawah kerak bumi—ada samudra lain. Kemungkinan besar, ini adalah lautan terbesar di dunia. Air ini tidak mengalir di kolam besar. Tidak ada ikan yang menyelami kedalamannya. Faktanya, lautan ini hanya air dalam arti yang paling longgar: dipecah menjadi atom hidrogen dan oksigen kompositnya dan secara kimiawi terikat pada batuan di sekitarnya, lautan ini berada dalam penyimpanan. Atau, sebagian besar begitu.

Denis Andrault dan Nathalie Bolfan-Casanova, geoscientist di University of Clermont Auvergne di Prancis, telah mengembangkan model baru yang menunjukkan lebih banyak air ini transit daripada yang diperkirakan sebelumnya. Ketika batuan padat di mantel—lapisan planet antara kerak dan inti—menjadi jenuh dengan air yang dipisahkan secara kimiawi, itu bisa berubah menjadi bubur cair yang kaya air. Ketika itu terjadi, ia merembes kembali ke kerak. Para peneliti menyebut mantel ini sebagai hujan.

Sama seperti siklus air antara atmosfer, gletser, danau, sungai, akuifer, dan laut mempengaruhi tingkat laut, kelimpahan hujan, dan frekuensi kekeringan, pertukaran air antara mantel dan permukaan juga menentukan kelayakhunian Bumi. Para ilmuwan telah mengetahui bahwa air dapat terseret ke bawah ke mantel dengan mensubduksi lempeng tektonik dan dibawa kembali ke permukaan oleh hal-hal seperti letusan gunung berapi, ventilasi hidrotermal, dan penciptaan kerak baru di pusat penyebaran samudera. Jika siklus air dalam antara mantel dan permukaan ini seimbang, permukaan laut bumi tetap stabil. Jika tidak, planet kita bisa eksis sebagai apa pun mulai dari lautan global tunggal hingga dunia yang kering.

See also  Gladys West membantu mendefinisikan GPS modern

Kelayakhunian Bumi sangat diuntungkan dari fakta bahwa permukaan laut Bumi tetap relatif stabil selama miliaran tahun. Namun, menurut penelitian mantel sebelumnya, itu bisa sangat berbeda. Perkiraan berdasarkan mekanisme siklus air dalam yang dipahami sebelumnya menunjukkan bahwa hampir dua kali lebih banyak air yang dibawa ke dalam mantel daripada yang dilepaskan kembali ke permukaan.

“Ada lapisan sekitar 410 kilometer di bawah permukaan yang bisa menampung banyak air,” kata Andrault. Pemahaman yang berlaku mengatakan bahwa air harus tinggal di sana selamanya, katanya. Jika itu masalahnya, air permukaan bumi akan berkurang secara perlahan, terkunci di dalam mantel.

Tapi di situlah hujan mantel masuk.

Dalam studi mereka, Andrault dan Bolfan-Casanova menunjukkan bahwa hujan mantel bisa cukup untuk menjaga keseimbangan siklus air dalam.

Untuk menemukan hujan mantel, para peneliti melihat apa yang terjadi ketika lempengan batu subduksi dan air yang terikat batu tenggelam lebih dalam ke mantel. Mereka menemukan bahwa saat turun, peningkatan suhu dan tekanan menyebabkan batuan mencair, melepaskan air.

“Cairannya seperti bubur,” kata Andrault. “Bayangkan campuran lembek butiran pasir yang direkatkan satu sama lain dengan lumpur di antaranya—lumpur adalah mantel hujan.”

Semakin banyak batu yang meleleh, dan semakin banyak air yang dibebaskan dari batu, lelehan ini akhirnya menjadi cukup ringan sehingga mulai naik. Seperti yang terjadi, air mengikat mineral di mantel atas dan menurunkan titik lelehnya, menyebabkan lebih banyak lelehan yang melepaskan lebih banyak air—dan siklus berlanjut.

Model hujan mantel Andrault dan Bolfan-Casanova, kata Yoshinori Miyazaki, ilmuwan bumi dan planet di Institut Teknologi California yang tidak terlibat dalam penelitian ini, “menunjukkan mungkin ada cara lain untuk mengangkut air ke permukaan selain konveksi skala global dari mantel itu sendiri.”

See also  Lihat gambar pertama dari atmosfer matahari

“Air umumnya tidak suka berada di fase batuan,” kata Miyazaki. “Ini akan dengan senang hati lolos ke fase leleh dan meresap ke atas.” Andrault mengatakan lebih banyak pekerjaan diperlukan untuk memahami sejauh mana air keluar dengan cara ini.

Model hujan mantel juga menunjukkan bahwa saat ini ada satu massa laut di mantel atas. “Bersama dengan lautan di permukaan,” kata Andrault, “ini memastikan bahwa akan selalu ada air di permukaan bumi.”

“Kami masih harus banyak belajar tentang siklus air dalam,” kata Miyazaki. “Tetapi satu fakta pasti adalah bahwa itu telah bekerja dengan cara yang luar biasa untuk menjaga permukaan laut rata-rata Bumi relatif konstan selama 500 juta tahun terakhir, dan mungkin lebih lama, untuk mempertahankan lingkungan yang layak huni agar kehidupan terus berlanjut.”