Jauh di bawah permukaan Bumi, jauh di luar jangkauan lemah kita, sebuah proses misterius terus bergolak. Sesekali, Bumi mengabaikan petunjuk sifatnya: berlian chthonic kecil yang membungkus skerricks mineral langka. Dari fragmen-fragmen kecil ini kita dapat mengumpulkan informasi tentang interior planet kita.
Berlian yang digali di tambang berlian di Botswana hanyalah batu. Jenis berlian ini kurang kandungan jejak ringwoodite, ferropericlase, enstatite, dan mineral lainnya yang menunjukkan berlian terbentuk 660 kilometer di bawah permukaan bumi.
Para ilmuwan memperkirakan lingkungan tempat berlian terbentuk kaya akan air. Tempat ini terletak di antara mantel atas dan bawah yang disebut diskontinuitas 660 kilometer atau sering juga disebut zona transisi.
“Kejadian ringwoodite bersama dengan fase hidrous menunjukkan lingkungan yang basah pada batas ini,” kata tim peneliti yang dipimpin oleh fisikawan mineral Tingting Gu dari Gemological Institute of New York dan Purdue University menjelaskan dalam sebuah studi tahun 2022, dikutip dari Science Alert.
Sebagian besar permukaan Bumi dibalut laut. Namun mengingat ribuan kilometer antara permukaan dan inti planet, wilayah ini hampir tidak genangan air. Bahkan pada titik terdalamnya, lautan hanya sedikit setebal 11 kilometer dari atap ombak ke dasar.
Tapi kerak Bumi adalah sesuatu yang retak dan terfragmentasi, dengan lempeng tektonik terpisah yang menggiling bersama dan tergelincir di bawah tepi masing-masing. Pada zona subduksi ini air merembes lebih dalam ke planet, mencapai sejauh mantel bawah.
Seiring Waktu, kondisi ini membuat jalan kembali ke permukaan melalui aktivitas vulkanik. Siklus ini dikenal sebagai siklus air dalam, terpisah dari siklus air yang aktif di permukaan.
Mengetahui cara kerjanya, dan berapa banyak air di bawah sana, juga penting untuk memahami aktivitas geologi planet kita. Kehadiran air dapat mempengaruhi ledakan letusan gunung berapi, misalnya, dan berperan dalam aktivitas seismik.
Karena kita tidak bisa sampai di sana, kita harus menunggu bukti air datang kepada kita, seperti halnya dalam bentuk berlian yang membentuk kandang kristal dalam panas dan tekanan yang ekstrem.
Gu dan rekan-rekannya mempelajari permata seperti itu secara rinci, menemukan 12 inklusi mineral dan cluster inklusi susu. Menggunakan spektroskopi mikro-Raman dan difraksi sinar-X, para peneliti menyelidiki inklusi ini untuk menentukan sifatnya.
Di antara inklusi, mereka menemukan kumpulan ringwoodite (magnesium silikat) dalam kontak dengan ferropericlase (magnesium atau oksida besi) dan enstatite (suf magnesium silikat lain dengan komposisi yang berbeda).
Pada tekanan tinggi di zona transisi, ringwoodite terurai menjadi ferropericlase, serta mineral lain yang disebut bridgmanite. Pada tekanan yang lebih rendah lebih dekat ke permukaan, bridgmanite menjadi enstatite.
Kehadiran mereka dalam berlian menceritakan kisah perjalanan, menunjukkan batu yang terbentuk pada kedalaman sebelum membuat jalan kembali ke kerak.
Itu tidak semua. Ringwoodit khususnya memiliki fitur yang menunjukkannya sebagai hidrous di alam, mineral yang terbentuk di hadapan air. Sementara itu, mineral lain yang ditemukan dalam berlian, seperti brucite, juga hidrous. Petunjuk ini menunjukkan bahwa lingkungan tempat berlian terbentuk cukup basah.
Bukti air di zona transisi telah ditemukan sebelumnya, tetapi bukti ini belum cukup untuk mengukur berapa banyak air di bawah sana.
“Meskipun pembentukan berlian mantel atas sering dikaitkan dengan adanya cairan, berlian super dalam dengan kumpulan mineral retrogresed yang serupa jarang diamati disertai dengan mineral hidrous,” tulis peneliti dalam makalah mereka.
“Meskipun pengayaan H2O lokal diperkirakan ada di zona transisi mantel berdasarkan temuan ringwoodite sebelumnya, ringwoodite dengan fase hidrous, dilaporkan di sini, menunjukkan zona transisi yang lebih terhidrasi secara luas ke bawah dan melintasi diskontinuitas 660 kilometer,” jelas peneliti.
Penelitian sebelumnya telah menemukan bahwa Bumi mengisap lebih banyak air daripada yang kita duga sebelumnya. Penelitian ini setidaknya bisa memberi kita jawaban tentang ke mana semua itu pergi.
