Dua Gumpalan Besar di Mantel Bumi Membingungkan Ilmuwan Dengan Sifat Mengejutkannya

Bumi berlapis seperti bawang, dengan kerak luar yang tipis, mantel kental yang tebal, inti luar yang cair, dan inti dalam yang padat. Di dalam mantel, ada dua struktur besar seperti gumpalan, kira-kira di sisi berlawanan dari planet ini. Gumpalan, yang lebih formal disebut sebagai Provinsi Kecepatan Geser Rendah Besar (LLSVPs), masing-masing seukuran benua dan 100 kali lebih tinggi dari Gunung Everest. Satu berada di bawah benua Afrika, sedangkan yang lainnya berada di bawah Samudra Pasifik.

IMAGESGambar: awsimages.detik.net.id

Dengan menggunakan instrumen yang mengukur gelombang seismik, para ilmuwan mengetahui bahwa kedua gumpalan ini memiliki bentuk dan struktur yang rumit, tetapi terlepas dari fitur-fiturnya yang menonjol, sedikit yang diketahui tentang mengapa gumpalan itu ada atau apa yang menyebabkan bentuknya yang aneh.

Ilmuwan Arizona State University Qian Yuan dan Mingming Li dari School of Earth and Space Exploration berangkat untuk mempelajari lebih lanjut tentang dua gumpalan ini menggunakan pemodelan geodinamik dan analisis studi seismik yang dipublikasikan. Melalui penelitian mereka, mereka dapat menentukan ketinggian maksimum yang dicapai gumpalan dan bagaimana volume dan kepadatan gumpalan, serta viskositas di sekitar mantel, dapat mengontrol ketinggiannya. Penelitian mereka baru-baru ini dipublikasikan di Nature Geoscience .

Hasil analisis seismik mereka menghasilkan penemuan mengejutkan bahwa gumpalan di bawah benua Afrika itu sekitar 621 mil (1.000 km) lebih tinggi daripada gumpalan di bawah Samudra Pasifik. Menurut Yuan dan Li, penjelasan terbaik untuk perbedaan ketinggian yang besar antara keduanya adalah bahwa gumpalan di bawah benua Afrika kurang padat (dan karenanya kurang stabil) daripada yang ada di bawah Samudra Pasifik.

Untuk melakukan penelitian mereka, Yuan dan Li merancang dan menjalankan ratusan simulasi model konveksi mantel. Mereka secara mendalam menguji efek dari faktor-faktor kunci yang dapat mempengaruhi ketinggian gumpalan, termasuk volume gumpalan dan kontras kepadatan dan viskositas gumpalan dibandingkan dengan sekitarnya. Mereka menemukan bahwa untuk menjelaskan perbedaan tinggi yang besar antara dua gumpalan, gumpalan di bawah benua Afrika harus memiliki kepadatan yang lebih rendah daripada gumpalan di bawah Samudra Pasifik, yang menunjukkan bahwa keduanya mungkin memiliki komposisi dan evolusi yang berbeda.

"Perhitungan kami menemukan bahwa volume awal gumpalan tidak mempengaruhi tinggi mereka," kata penulis utama Yuan. "Ketinggian gumpalan sebagian besar dikendalikan oleh seberapa padatnya dan viskositas mantel di sekitarnya."

"LLVP Afrika mungkin telah meningkat dalam waktu geologis baru-baru ini," tambah rekan penulis Li. “Ini mungkin menjelaskan topografi permukaan yang meninggi dan vulkanisme yang intens di Afrika timur.”

Temuan ini secara mendasar dapat mengubah cara para ilmuwan berpikir tentang proses mantel dalam dan bagaimana mereka dapat mempengaruhi permukaan bumi. Sifat tidak stabil dari gumpalan di bawah benua Afrika, misalnya, mungkin terkait dengan perubahan benua dalam topografi, gravitasi, vulkanisme permukaan, dan gerakan lempeng.

"Kombinasi kami dari analisis hasil seismik dan pemodelan geodinamika memberikan wawasan baru tentang sifat struktur terbesar Bumi di bagian dalam dan interaksinya dengan mantel di sekitarnya," kata Yuan. “Pekerjaan ini memiliki implikasi luas bagi para ilmuwan yang mencoba memahami status saat ini dan evolusi struktur mantel dalam, dan sifat konveksi mantel.”