Jakarta, iNBrita.com – Para ilmuwan menemukan bahwa talc, tanah liat umum di kerak samudra, dapat memindahkan air jauh ke dalam Bumi. Dalam uji laboratorium, talc berubah menjadi kristal superhidrasi yang mampu menyimpan sekitar 31% air berdasarkan berat. Fase ini muncul pada kedalaman 90–94 km dan bertahan hingga sekitar 78 mil di zona subduksi dingin. Penelitian ini melibatkan tim dari Korea Selatan, Jerman, dan Amerika Serikat.
Dalam larutan asin yang sedikit basa, talc menyerap kelebihan air dan mengembang hingga 60%. Struktur barunya memerangkap air di antara lembaran kristal sehingga kandungan airnya meningkat hingga 31%.
Penelitian yang terbit di Nature Communications, dipimpin oleh Yoonah Bang, PhD (Universitas Yonsei), menyoroti reaksi mineral bertekanan tinggi yang memindahkan air ke bagian dalam Bumi.
Air, talc, dan angstrom
Para ilmuwan menggunakan angstrom untuk mengukur jarak antar lapisan atom dalam kristal. Angka angstrom yang lebih besar menunjukkan bahwa lapisan kristal saling menjauh karena air atau molekul lain masuk ke celahnya.
Fase 15 angstrom stabil pada kedalaman 90–125 km. Setelah itu, struktur berubah menjadi fase 10 angstrom pada sekitar 165 km, dan fase ini tetap stabil hingga 180 km.
Menurut Bang, hasil tersebut menunjukkan bahwa mineral mengalami transformasi dalam kondisi subduksi yang lebih realistis sehingga para peneliti perlu mengevaluasi ulang proses geokimia, seismisitas, dan transportasi air ke interior Bumi.
Bagaimana talc berubah menjadi spons air
Ruang tipis di antara lembaran kristal terisi oleh molekul air yang berikatan dengan gugus hidroksil. Tim mengamati satu lapisan air pada fase 10 angstrom dan tiga lapisan air pada fase 15 angstrom.
Percobaan sebelumnya menunjukkan bahwa talc dan air membentuk fase 10 angstrom pada tekanan 5–7 gigapascal dan suhu 450–650°C. Namun dalam penelitian baru ini, cairan basa dan asin yang menyerupai air lempengan di palung membuat talc berubah menjadi fase 15 angstrom pada tekanan dan suhu jauh lebih rendah.
Di mana fase itu terbentuk
Para peneliti menempatkan bubuk talc dalam sel landasan berlian dan menekan sampel hingga tekanan ekstrem. Dengan bantuan sinkrotron, mereka melacak perubahan kristal dan menemukan bahwa struktur yang mengembang muncul pada tekanan yang setara dengan kedalaman 96 km dan suhu 662°F.
Dalam air murni atau garam saja, talc tidak membentuk fase 15 angstrom dan langsung berubah menjadi fase 10 angstrom. Hasil ini menunjukkan bahwa garam + alkalinitas ringan memicu penyerapan air ekstra.
Dampaknya terhadap anggaran air dalam Bumi
Fase 15 angstrom menyimpan air delapan kali lebih banyak dibandingkan talc biasa. Saat struktur menyusut kembali ke 10 angstrom di sekitar kedalaman 165 km, fase ini melepaskan sekitar dua pertiga air itu ke batuan di sekitarnya.
Kemampuan menyimpan air tambahan ini berarti lebih banyak air permukaan dapat masuk ke mineral terhidrasi, lalu dilepaskan kembali lebih dalam daripada yang diperkirakan.
Air pada kedalaman tersebut menurunkan titik leleh batuan dan melemahkan patahan, sehingga memengaruhi pembentukan magma dan pola gempa.
Pelajaran dari talc bagi dinamika Bumi
USGS menjelaskan bahwa air yang dilepaskan dari lempeng yang tenggelam membantu pembentukan magma yang membangun busur vulkanik. Pelepasan air dari talc yang menyusut di kedalaman lebih besar dapat menggeser posisi awal pencairan batuan.
Dalam contoh lempeng dingin, tim menemukan kedalaman sumber sekitar 156 km, sesuai dengan batas stabil fase 10 angstrom. Kesesuaian ini menunjukkan bahwa perubahan fase 15 ke 10 angstrom berperan dalam menentukan posisi busur magma.
Jumlah gempa menurun pada kedalaman 75–125 km lalu meningkat kembali pada 143–199 km. Pola ini selaras dengan terbentuknya fase 15 angstrom dan dehidrasinya di kedalaman lebih besar. Para peneliti menilai pola tersebut perlu diuji lebih lanjut.
Ahli geologi dapat memeriksa batuan purba bertekanan tinggi untuk menemukan jarak 15 angstrom dan sifat ekspansinya. Ahli geofisika juga dapat mencari tanda konduktivitas atau sinyal seismik dari air tambahan pada kedalaman tersebut.
Model di masa depan perlu melacak kimia fluida, bukan hanya tekanan dan suhu, karena cairan yang tepat dapat membuat talc berperan lebih besar dalam siklus air dalam Bumi daripada yang pernah diperkirakan.
(VVR*)
