Inti bumi berada ribuan kilometer di bawah tempat manusia menjalankan aktivitas sehari hari. Tidak ada alat pengeboran yang mampu menjangkaunya secara langsung. Kendati tersembunyi di kedalaman ekstrem, bagian pusat planet ini terus diteliti karena berperan dalam pembentukan medan magnet, pergerakan panas, serta kestabilan rotasi bumi.
Penelitian mengenai inti bumi berkembang cepat setelah para ilmuwan mampu mengolah rekaman gempa dengan tingkat ketelitian tinggi. Gelombang yang melintasi bagian dalam planet membawa informasi mengenai suhu, tekanan, komposisi, kecepatan rotasi, hingga susunan material di pusat bumi.
Temuan yang terbit dalam beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa inti dalam tidak sekadar bola logam padat yang diam. Bagian tersebut dapat berputar dengan kecepatan berbeda dibandingkan mantel, mengalami perubahan pada permukaannya, serta memiliki susunan yang tidak seragam dari lapisan terluar hingga pusatnya.
Pusat Bumi Tidak Dapat Dijangkau dengan Pengeboran
Manusia baru mampu mengebor kerak bumi hingga kedalaman beberapa kilometer. Jarak tersebut sangat kecil dibandingkan jarak menuju pusat bumi yang mencapai sekitar 6.370 kilometer. Karena akses fisik tidak tersedia, para peneliti menggunakan gempa sebagai alat pemindai alami.
Inti bumi secara umum terbagi menjadi inti luar dan inti dalam. Inti luar berada di bawah mantel pada kedalaman sekitar 2.900 kilometer. Lapisan ini tersusun terutama dari besi dan nikel dalam keadaan cair.
Lebih jauh ke pusat planet terdapat inti dalam yang berbentuk hampir bulat. Tekanan yang sangat besar membuat logam di wilayah tersebut tetap padat walaupun suhunya diperkirakan dapat mendekati suhu permukaan Matahari.
Perbedaan keadaan antara inti luar dan inti dalam menjadi salah satu pokok penting dalam ilmu kebumian. Suhu tinggi cenderung melelehkan logam, sedangkan tekanan luar biasa besar memaksa atom atom tetap berada dalam susunan padat.
Gelombang Gempa Menjadi Pemindai Alami Isi Planet
Setiap gempa menghasilkan gelombang yang bergerak dari sumbernya ke berbagai arah. Sebagian gelombang merambat di dekat permukaan, sedangkan sebagian lainnya menembus mantel dan inti sebelum kembali tercatat oleh seismometer.
Para ilmuwan memeriksa waktu kedatangan, arah rambatan, perubahan bentuk, serta kekuatan gelombang tersebut. Perbedaan kecil dalam rekaman dapat menunjukkan adanya batas lapisan, material cair, susunan kristal, atau wilayah dengan suhu yang berbeda.
Gelombang primer dapat bergerak melalui benda padat maupun cair. Sementara itu, gelombang sekunder tidak dapat menembus cairan. Hilangnya gelombang sekunder pada jalur tertentu menjadi bukti utama bahwa inti luar berada dalam keadaan cair.
Gempa Berulang Memberikan Data yang Lebih Akurat
Salah satu metode penting dalam penelitian inti bumi adalah membandingkan gempa berulang. Istilah ini digunakan untuk gempa yang terjadi di lokasi hampir sama, memiliki mekanisme serupa, tetapi berlangsung pada tahun yang berbeda.
Gelombang dari dua gempa semacam itu seharusnya melewati jalur yang hampir sama. Apabila rekamannya berbeda, perubahan tersebut dapat berkaitan dengan kondisi bagian dalam bumi yang dilintasi gelombang.
Metode ini memungkinkan ilmuwan memantau gerakan inti dalam selama puluhan tahun. Ketelitiannya semakin baik karena jumlah stasiun seismik bertambah dan perangkat komputasi mampu memisahkan sinyal kecil dari gangguan lain.
Menurut penulis, kemampuan menggunakan gempa sebagai pemindai menunjukkan bahwa keterbatasan akses fisik tidak selalu menghentikan penelitian. Jejak getaran yang sangat kecil justru membuka informasi dari wilayah yang tidak mungkin didatangi manusia.
Rotasi Inti Dalam Tidak Selalu Sejalan dengan Permukaan
Salah satu topik yang banyak mendapat perhatian adalah gerakan inti dalam terhadap mantel dan kerak. Bumi memang berputar sebagai satu planet, tetapi bagian bagiannya dapat memiliki sedikit perbedaan kecepatan.
Penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada 2024 menganalisis gelombang yang menembus inti dalam dari gempa berulang di Kepulauan Sandwich Selatan. Rekaman dikumpulkan dari 121 gempa yang terjadi antara 1991 hingga 2023.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa inti dalam bergerak lebih cepat terhadap mantel pada periode sekitar 2003 hingga 2008. Setelah itu, inti dalam bergerak kembali melalui jalur rotasi relatif yang sama dengan kecepatan lebih lambat sampai 2023.
Temuan itu sering disederhanakan sebagai kabar bahwa inti bumi berbalik arah. Penjelasan tersebut kurang tepat. Inti dalam tidak tiba tiba berputar berlawanan terhadap rotasi planet secara keseluruhan. Perubahan yang diamati merupakan perbedaan gerakan relatif antara inti dalam dan lapisan di atasnya.
Gaya Magnetik dan Gravitasi Ikut Mengatur Gerakan
Rotasi inti dalam dipengaruhi oleh beberapa gaya. Aliran logam cair di inti luar menghasilkan gaya elektromagnetik yang dapat mendorong inti dalam. Pada saat bersamaan, susunan massa di mantel memberikan tarikan gravitasi yang cenderung menahan gerakannya.
Interaksi tersebut menyerupai tarik menarik yang terus berubah. Ketika kekuatan salah satu proses meningkat, kecepatan relatif inti dalam dapat bertambah atau berkurang.
Perubahan rotasi inti juga berhubungan dengan variasi sangat kecil pada panjang hari. Besarnya hanya berada pada skala pecahan milidetik sehingga tidak dirasakan dalam kegiatan manusia. Hubungan ini tetap penting bagi ilmuwan yang mempelajari pertukaran momentum antara atmosfer, samudra, mantel, inti luar, dan inti dalam.
Permukaan Inti Dalam Ternyata Dapat Berubah
Penelitian lanjutan yang diterbitkan dalam Nature Geoscience pada Februari 2025 memberikan gambaran lebih rumit. Para ilmuwan kembali membandingkan rekaman gelombang gempa ketika inti dalam diperkirakan menempati posisi relatif yang sama seperti beberapa tahun sebelumnya.
Sejumlah rekaman ternyata tidak kembali menunjukkan bentuk gelombang yang identik. Perbedaan itu sulit dijelaskan hanya melalui rotasi. Tim peneliti menilai bagian terluar inti dalam kemungkinan mengalami deformasi atau perubahan bentuk.
Perubahan tersebut diperkirakan terjadi pada wilayah dekat perbatasan antara inti luar yang cair dan inti dalam yang padat. Aliran logam cair dapat menekan permukaan inti dalam, sementara proses pembekuan dan pelelehan lokal turut mengubah susunannya.
Kata padat dalam pembahasan inti bumi juga tidak berarti seluruh bagiannya kaku sempurna. Pada suhu dan tekanan ekstrem, besi padat dapat bergerak sangat lambat dalam rentang waktu panjang. Lapisan terluarnya bahkan diperkirakan lebih lunak daripada bagian yang berada lebih dalam.
Bola Terdalam Memiliki Susunan Berbeda
Inti dalam bukan wilayah yang sepenuhnya seragam. Penelitian melalui gelombang yang memantul berkali kali melewati diameter bumi menemukan petunjuk adanya bagian paling dalam dengan sifat berbeda.
Sebuah penelitian pada 2023 berhasil mengenali gelombang yang melintasi pusat bumi hingga lima kali. Data tersebut menunjukkan kemungkinan keberadaan bola terdalam dengan ketebalan sekitar 650 kilometer.
Pada bagian itu, kecepatan gelombang primer berubah menurut arah perjalanannya. Gelombang yang bergerak pada sudut tertentu terhadap sumbu rotasi tercatat lebih lambat. Sifat ini menunjukkan bahwa kristal besi di pusat bumi mungkin memiliki susunan atau arah yang berbeda dibandingkan lapisan inti dalam bagian luar.
Fenomena ketika kecepatan gelombang berbeda berdasarkan arah disebut anisotropi. Pengamatan selama puluhan tahun menemukan bahwa gelombang kompresi umumnya bergerak lebih cepat sejajar dengan sumbu rotasi bumi dibandingkan arah khatulistiwa.
Penelitian pada 2026 mengusulkan bahwa perbedaan daya hantar panas pada kristal besi dapat membantu membentuk susunan tersebut. Kristal yang menghantarkan panas secara tidak sama pada setiap arah berpotensi menghasilkan pola aliran dan deformasi tertentu di inti dalam.
Besi dan Nikel Bukan Satu Satunya Penyusun Inti
Besi merupakan unsur utama inti bumi, disertai nikel dalam jumlah lebih kecil. Namun, perhitungan kepadatan menunjukkan bahwa inti bumi lebih ringan dibandingkan besi dan nikel murni pada tekanan yang sama.
Perbedaan tersebut menandakan keberadaan unsur ringan. Kandidatnya meliputi hidrogen, silikon, oksigen, sulfur, dan karbon. Para peneliti masih berusaha menentukan jenis serta jumlah setiap unsur dengan menggabungkan data seismik, percobaan tekanan tinggi, dan simulasi komputer.
Komposisi sangat menentukan suhu leleh, kepadatan, kecepatan gelombang, serta kemampuan logam menghantarkan panas dan listrik. Perubahan kecil dalam kandungan unsur dapat menghasilkan sifat fisik yang berbeda.
Hidrogen Diduga Bertahan di Pusat Bumi
Penelitian pada 2021 menunjukkan bahwa hidrogen memiliki kecenderungan bergabung dengan logam pada kondisi pembentukan inti. Hasil tersebut mendukung dugaan bahwa sebagian hidrogen bumi tersimpan jauh di pusat planet sejak tahap awal pembentukannya.
Temuan yang diterbitkan pada Juni 2026 kemudian memberikan petunjuk baru mengenai perilaku besi hidrida. Dalam percobaan bertekanan dan bersuhu tinggi, hidrogen menunjukkan sifat superionik.
Pada keadaan tersebut, atom besi tetap membentuk kerangka padat, sedangkan ion hidrogen dapat bergerak di antara susunan atomnya. Gerakan hidrogen yang relatif lambat juga menunjukkan bahwa unsur tersebut mungkin dapat tersimpan di inti dalam selama rentang geologi yang sangat panjang.
Hasil percobaan ini belum berarti seluruh inti dalam telah dipastikan berada pada keadaan superionik. Kandungan hidrogen, suhu sebenarnya, susunan logam, dan kondisi lokal masih perlu diperiksa melalui penelitian tambahan.
Penulis menilai temuan mengenai hidrogen memperlihatkan bahwa istilah padat dan cair tidak selalu cukup untuk menjelaskan material di pusat bumi. Kondisi ekstrem dapat menghasilkan keadaan materi yang jarang dijumpai di permukaan.
Laboratorium Meniru Tekanan Ratusan Gigapascal
Selain memanfaatkan gempa, ilmuwan mencoba menciptakan kondisi inti bumi di laboratorium. Salah satu perangkat utama adalah sel landasan berlian yang menekan sampel kecil di antara dua ujung berlian.
Berlian dipilih karena sangat keras dan dapat dilewati cahaya. Sampel besi atau campuran logam ditempatkan pada ruang berukuran sangat kecil, kemudian ditekan hingga mencapai puluhan atau ratusan gigapascal.
Laser digunakan untuk memanaskan sampel hingga ribuan kelvin. Sinar X selanjutnya diarahkan pada material untuk mengetahui susunan kristal, perubahan fase, kepadatan, serta perilaku atom.
Fasilitas laser berenergi tinggi juga mulai digunakan untuk menguji kekuatan besi pada tekanan yang mendekati kondisi inti dalam. Penelitian pada 2026 melaporkan pengukuran langsung terhadap besi pada tekanan sekitar 310 hingga 430 gigapascal dan suhu sekitar 3.700 hingga 5.800 kelvin.
Percobaan semacam ini berlangsung sangat singkat dan menggunakan sampel berukuran kecil. Oleh sebab itu, hasilnya harus dipadukan dengan simulasi atom serta pengamatan seismik agar dapat diterapkan pada skala planet.
Inti Luar Menghasilkan Medan Magnet Bumi
Gerakan besi cair di inti luar berkaitan erat dengan terbentuknya medan magnet bumi. Panas dari bagian lebih dalam mendorong aliran logam, sedangkan rotasi planet mengatur pola pergerakannya.
Karena logam cair dapat menghantarkan listrik, aliran tersebut menghasilkan arus listrik. Arus ini kemudian membentuk medan magnet melalui proses yang dikenal sebagai geodynamo.
Medan magnet tidak bersifat tetap. Kekuatan dan arahnya mengalami variasi dari tahun ke tahun. Kutub magnet juga bergerak, sedangkan catatan batuan menunjukkan bahwa arah medan magnet bumi pernah berbalik berkali kali.
Riset inti bumi membantu para ilmuwan memahami sumber perubahan tersebut. Namun, variasi rotasi inti dalam tidak dapat langsung dianggap sebagai tanda bahwa pembalikan kutub akan segera terjadi. Medan magnet dibentuk oleh aliran kompleks di seluruh inti luar, bukan oleh satu gerakan tunggal.
Indonesia Memiliki Posisi Penting dalam Pengamatan Seismik
Indonesia berada di kawasan dengan aktivitas gempa tinggi akibat pertemuan sejumlah lempeng tektonik. Setiap kejadian menghasilkan gelombang yang dapat digunakan tidak hanya untuk menentukan lokasi dan kekuatan gempa, tetapi juga untuk meneliti bagian dalam planet.
BMKG mengoperasikan seismometer yang mencatat getaran tanah menjadi seismogram. Data tersebut dianalisis untuk pelayanan informasi gempa dan tsunami, sekaligus menjadi bagian dari pengembangan ilmu geofisika.
Gempa besar dari Indonesia dapat terekam oleh stasiun di berbagai negara setelah gelombangnya menembus mantel atau memantul pada batas inti. Sebaliknya, stasiun di Indonesia dapat merekam gempa jauh yang gelombangnya telah melewati bagian dalam bumi.
Nilai ilmiah sebuah gempa bergantung pada lokasi sumber, kedalaman, kekuatan, arah rambatan, serta posisi stasiun penerima. Tidak semua kejadian menghasilkan jalur yang tepat untuk meneliti inti. Para ilmuwan perlu mengumpulkan data selama bertahun tahun untuk memperoleh pasangan rekaman yang dapat dibandingkan.
Perdebatan Ilmiah Masih Terbuka Lebar
Penafsiran mengenai inti bumi terus diperdebatkan karena data yang tersedia sangat terbatas. Gelombang yang benar benar melewati pusat bumi hanya tercatat pada kombinasi lokasi gempa dan stasiun tertentu.
Perubahan bentuk gelombang juga dapat dipengaruhi oleh sumber gempa, struktur mantel, kondisi stasiun, atau gangguan pada instrumen. Para peneliti harus memisahkan semua faktor tersebut sebelum menghubungkannya dengan rotasi atau deformasi inti.
Model mengenai komposisi pun belum menghasilkan satu jawaban tunggal. Campuran besi dengan hidrogen, silikon, karbon, sulfur, atau oksigen dapat memberikan hasil kepadatan yang hampir sama, tetapi memiliki perilaku termal berbeda.
Peningkatan jumlah seismometer, pengolahan data berbasis komputasi, percobaan tekanan tinggi, serta pengamatan medan magnet akan terus mempersempit ketidakpastian. Setiap gempa baru dapat menambah potongan informasi mengenai pusat planet yang tetap tersembunyi ribuan kilometer di bawah permukaan.
