Para peneliti menemukan bahwa inti bumi bagian dalam berada dalam keadaan superionik, di mana atom karbon bergerak bebas melalui kisi besi padat, menjelaskan perilaku lunaknya yang tidak terduga. Penemuan ini, yang dikonfirmasi melalui eksperimen yang mensimulasikan kondisi inti, menyelesaikan teka-teki seismik yang lama. Temuan tersebut menunjukkan bahwa dinamika inti juga dapat mendukung medan magnet planet.
Inti bumi bagian dalam, bola padat besi dan unsur ringan di bawah tekanan ekstrem melebihi 3,3 juta atmosfer dan suhu sekitar 2600 kelvin, telah lama membingungkan para ilmuwan. Meskipun padat, ia menunjukkan sifat seperti logam yang melunak, dengan gelombang geser seismik melambat dan rasio Poisson menyerupai mentega daripada baja.
Studi yang diterbitkan di National Science Review memberikan penjelasan penembuan. Dipimpin oleh Prof. Youjun Zhang dan Dr. Yuqian Huang dari Universitas Sichuan, bersama dengan Prof. Yu He dari Institut Geokimia Akademi Ilmu Pengetahuan China, tim menunjukkan bahwa paduan besi-karbon di inti bagian dalam memasuki fase superionik. Dalam keadaan ini, atom karbon berdifusi dengan cepat melalui kerangka besi yang stabil, mirip dengan gerakan cairan dalam struktur padat, yang secara signifikan mengurangi kekakuan paduan.
"Untuk pertama kalinya, kami telah menunjukkan secara eksperimental bahwa paduan besi-karbon di bawah kondisi inti bagian dalam menunjukkan kecepatan geser yang sangat rendah," kata Prof. Zhang. "Dalam keadaan ini, atom karbon menjadi sangat mobile, berdifusi melalui kerangka besi kristalin seperti anak-anak yang menenun melalui tarian kotak, sementara besi itu sendiri tetap padat dan teratur."
Bukti berasal dari eksperimen kompresi kejut dinamis, mempercepat sampel hingga 7 kilometer per detik untuk mencapai 140 gigapascal dan suhu mendekati inti. Dikombinasikan dengan simulasi dinamika molekuler dan pengukuran kecepatan suara in-situ, hasilnya menunjukkan penurunan tajam kecepatan gelombang geser dan peningkatan rasio Poisson, cocok dengan data seismik yang diamati.
Model superionik ini menjelaskan anisotropi seismik—variasi kecepatan gelombang menurut arah—dan menawarkan wawasan baru tentang geodinamo. Gerakan unsur ringan dapat memberikan sumber energi tambahan untuk medan magnet Bumi.
"Difusi atom dalam inti bagian dalam mewakili sumber energi yang sebelumnya diabaikan untuk geodinamo," kata Dr. Huang. "Selain panas dan konveksi komposisional, gerakan seperti fluida dari unsur ringan dapat membantu menggerakkan mesin magnetis Bumi."
Penelitian ini mengubah pandangan dari inti bagian dalam statis menjadi dinamis, dengan implikasi untuk memahami planet berbatu dan eksoplanet. Didanai oleh Yayasan Sains Alam Nasional China dan program lain.