Bagaimana mengetahui lapisan bumi yang tidak dapat ditembus oleh pengeboran?

                                                         Gambar 1:Struktur lapisan bumi

Sudah sewajarnya bagi kita mengetahui lapisan bumi seperti Gambar 1, namun tahukah bahwa pengeboran hanya dapat menembus sebagian kecil dari kerak bumi? Lantas bagaimana kita mengetahui lapisan bumi hingga ke inti bumi? Jawabannya adalah gelombang seismik. 

Setiap manusia di bumi ini pasti tidak asing lagi dengan gempa bumi. Namun tidak banyak orang yang mengetahui bahwa gelombang seismik yang dihasilkan oleh gempa bumi menyimpan informasi yang sangat penting. 

Gelombang seismik terdiri dari 2 tipe, yaitu gelombang body (gelombang yang menjalar di dalam permukaan bumi) dan gelombang permukaan (gelombang yang menjalar di atas permukaan bumi). Gelombang permukaan merupakan gelombang yang seringkali menyebabkan dampak yang besar ketika terjadi gempa, sementara Gelombang body  merupakan gelombang yang menjadi “sumber data” untuk meneliti bumi dan isinya. 

Gambar 2 menunjukkan gelombang body yang terdiri dari 2 jenis, yaitu gelombang P (primary) dan S (secondary). Gelombang P selalu muncul lebih cepat dibanding gelombang S. Tidak hanya dari waktu kemunculannya, namun kedua gelombang ini memiliki sifat yang berbeda dalam hal medium perambatannya. Gelombang P dapat merambat di segala medium (padat maupun cair), sementara gelombang S tidak dapat merambat di medium cair.

Gambar 2Gelombang body berdasarkan waktu kemunculannya

Hampir seluruh gempa dapat dideteksi melalui alat pendeteksi yang disebut seismograf. Dari seismograf ini dapat diketahui waktu terjadi, lokasi terjadi, serta besar kekuatan gempa tersebut. Seorang ilmuwan bernama Mohorovicic menganalisis informasi yang terdapat di seismograf dan menyimpulkan bahwa gelombang seismik apabila melewati medium yang berbeda akan mengalami pembelokkan (Gambar 3) seperti layaknya gelombang cahaya saat melewati prisma.

Gambar 3Pembelokkan gelombang ketika melewati medium yang berbeda (?₁??₂)

Sesuai dengan sifat gelombang seismik yang akan berbelok jika melewati medium yang memiliki sifat berbeda, ilmuwan terdahulu meneliti data yang didapat dari seismograf seluruh dunia dengan mendeteksi kemana arah rambat gelombang P dan  S. Dari gambar 4 terlihat bahwa banyak sekali pembelokkan gelombang yang terjadi (multiple refraction), contoh nyata nya yaitu dengan adanya “P-wave shadow zone”, yaitu daerah dimana gelombang P tidak muncul yang disebabkan pembelokkan gelombang akibat medium perambatannya. Akibat perambatan gelombang yang sangat unik ini, ilmuwan menyimpulkan 3 lapisan bumi yaitu kerak, mantel, dan inti.

Gambar 4Perambatan gelombang P dan S pada lapisan bumi

Lalu bagaimana dengan menentukan lapisan tersebut padat atau cair? Jawabannya tentu saja adalah dengan menganalisis gelombang S. Gambar 4 menjelaskan bagaimana gelombang S tidak dapat muncul di zona-zona tertentu, hal ini disebabkan adanya “pemblokiran” gelombang akibat medium yang dirambati oleh gelombang S (lingkaran hitam). Terlihat bahwa saat gelombang P dan S merambat dari mantel ke inti, ada sesuatu yang menyebabkan terputusnya perambatan gelombang S.  Dari hasil ini, Ilmuwan menyimpulkan bahwa inti bumi merupakan  padat (inti dalam) yang diselimuti oleh luaran yang cair (inti luar).

Pengeboran terdalam yang pernah dilakukan manusia adalah sedalam ±12 km. Pengeboran tidak dapat dilakukan lebih dalam karena suhu dan tekanan yang sudah sangat ekstrim. Kedalaman pengeboran ini masih jauh untuk dapat menembus kerak bumi (kedalaman  kerak bumi yaitu sekitar 20-70 km) apalagi mantel(tebal mantel ±2800km) maupun inti bumi (tebal ±2700-3300 km dibawah mantel).

Referensi:

Researchgate.net

Science4fun.info

Dev.physicslab.org

Pfmias.com