Silahkan baca buku Bab 6. (Struktur Bumi dan Perkembangannya), bisa cari di internet juga soal berikut! Struktur Bumi
1. Jelaskan tiga lapisan utarna bumi berdasarkan komposisi kimianya. Apa saja karakteristik dari setiap lapisan tersebut?
2. Apa yang dimaksud dengan litosfer dan bagaimana litosfer berbeda dari astenosfer? Mengapa litosfer sangat penting dalam studi tentang bumi?
3. Bagaimana ilmuwan dapat mengetahui struktur dalam bumi meskipun tidak bisa langsung melihatnya? Sebutkan metode yang digunakan dan jelaskan caranya.
4 Deskripsikan inti bumi dan jelaskan perbedaan antara inti luar dan inti dalam. Bagaimana inti bumi berperan dalam pembentukan medan magnet bumi?
Jawaban:
(1)
Bumi terdiri dari tiga lapisan utama berdasarkan komposisi kimianya, yaitu kerak, mantel, dan inti. Berikut adalah penjelasan mengenai karakteristik masing-masing lapisan tersebut:
Kerak (Crust)
- Komposisi: Kerak bumi terdiri dari berbagai jenis batuan, terutama batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorf. Elemen utama yang ditemukan di kerak adalah oksigen, silikon, aluminium, besi, kalsium, natrium, kalium, dan magnesium.
- Karakteristik:
- Kerak Benua: Lebih tebal (sekitar 30-70 km) dan terutama terdiri dari batuan granitik. Kepadatan rata-rata sekitar 2.7 g/cm³.
- Kerak Samudera: Lebih tipis (sekitar 5-10 km) dan terutama terdiri dari batuan basal. Kepadatan rata-rata sekitar 3.0 g/cm³.
- Fungsi: Kerak adalah lapisan paling luar yang kita tinggali dan tempat di mana aktivitas geologi seperti gempa bumi dan letusan gunung berapi terjadi.
2. Mantel (Mantle)
- Komposisi: Mantel terutama terdiri dari silikat yang kaya akan besi dan magnesium, seperti olivin dan piroksen.
- Karakteristik:
- Mantel Atas: Bagian paling atas mantel, yang mencakup lapisan lithosfer (yang kaku) dan astenosfer (yang lebih lemah dan lebih plastis). Kedalaman sekitar 100-200 km.
- Mantel Bawah: Lebih kental dan lebih padat dibandingkan mantel atas. Kedalaman mencapai sekitar 2900 km.
- Fungsi: Mantel bertanggung jawab atas pergerakan lempeng tektonik melalui konveksi mantel, yang menggerakkan kerak bumi dan menyebabkan fenomena seperti pergeseran benua.
3. Inti (Core)
- Komposisi: Inti terdiri dari besi dan nikel, dengan sedikit unsur ringan lainnya seperti sulfur dan oksigen.
- Karakteristik:
- Inti Luar: Berwujud cair dan berada pada kedalaman sekitar 2900 km hingga 5100 km. Pergerakan besi cair di inti luar menciptakan medan magnet bumi.
- Inti Dalam: Berwujud padat meskipun berada pada suhu yang sangat tinggi, karena tekanan yang sangat besar. Terletak pada kedalaman mulai sekitar 5100 km hingga pusat bumi (6371 km).
- Fungsi: Inti berperan dalam menghasilkan medan magnet bumi yang melindungi planet dari radiasi matahari yang berbahaya.
Dengan memahami karakteristik setiap lapisan ini, kita dapat lebih memahami dinamika internal bumi dan fenomena geologi yang terjadi di permukaannya.
.jpg)
(2)
Litosfer dan astenosfer adalah dua lapisan di dalam bumi yang memiliki peran penting dalam dinamika geologi. Berikut adalah penjelasan mengenai kedua lapisan tersebut dan perbedaannya:
Litosfer
Definisi: Litosfer adalah lapisan terluar bumi yang kaku dan terdiri dari kerak dan bagian atas mantel yang padat.
Karakteristik:
Ketebalan: Bervariasi, biasanya sekitar 100 km, tetapi bisa lebih tebal di bawah benua dan lebih tipis di bawah lautan.
Sifat: Kaku dan kuat, mampu mengalami deformasi elastis dan patahan.
Komposisi: Terbuat dari batuan yang membentuk kerak (baik kerak benua maupun kerak samudera) dan bagian teratas dari mantel atas.
Astenosfer
Definisi: Astenosfer adalah lapisan di bawah litosfer yang lebih plastis dan mampu mengalir secara lebih lambat.
Karakteristik:
Kedalaman: Terletak antara sekitar 100 hingga 200 km di bawah permukaan bumi, meskipun kedalamannya bisa bervariasi.
Sifat: Lebih lunak dan viskoelastis, yang berarti dapat mengalir dalam jangka waktu lama di bawah tekanan. Sifat ini disebabkan oleh suhu dan tekanan tinggi yang menyebabkan batuan di lapisan ini menjadi semi-leleh.
Komposisi: Terbuat dari silikat kaya besi dan magnesium, seperti peridotit.
Perbedaan Utama
1. Sifat Mekanik:
- Litosfer: Kaku dan rapuh, mampu mengalami patahan dan retakan.
- Astenosfer: Lebih lunak dan plastis, mampu mengalir secara lambat di bawah tekanan.
2. Fungsi Geodinamik:
- Litosfer: Membentuk lempeng-lempeng tektonik yang bergerak di atas astenosfer. Pergerakan ini menyebabkan fenomena seperti gempa bumi, gunung berapi, dan pembentukan pegunungan.
- Astenosfer: Memungkinkan pergerakan litosfer di atasnya melalui mekanisme konveksi mantel. Astenosfer bertindak sebagai lapisan pelumas yang memungkinkan litosfer bergerak.
Pentingnya Litosfer dalam Studi tentang Bumi
1. Tektonik Lempeng: Litosfer terdiri dari lempeng tektonik yang merupakan dasar dari teori tektonik lempeng. Pergerakan lempeng ini menjelaskan banyak proses geologi seperti gempa bumi, pembentukan pegunungan, dan aktivitas vulkanik.
2. Dinamika Permukaan: Aktivitas di dalam litosfer mempengaruhi permukaan bumi, termasuk distribusi benua dan samudera, serta fitur-fitur geologi utama.
3. Sumber Daya Alam: Litosfer mengandung sumber daya alam penting seperti mineral, minyak bumi, dan gas alam. Memahami struktur dan dinamika litosfer penting untuk eksplorasi dan ekstraksi sumber daya ini.
4. Hazard Geologi: Studi tentang litosfer membantu memprediksi dan mengelola bahaya geologi seperti gempa bumi dan letusan gunung berapi, yang berdampak signifikan pada kehidupan manusia dan infrastruktur.
Dengan demikian, litosfer sangat penting dalam memahami banyak aspek bumi, mulai dari dinamika geologi hingga sumber daya alam dan risiko geologi.
(3)
Ilmuwan dapat mengetahui struktur dalam bumi meskipun tidak bisa langsung melihatnya melalui berbagai metode yang memanfaatkan data tidak langsung. Berikut adalah beberapa metode utama yang digunakan beserta penjelasannya:
1. Gelombang Seismik
- Cara Kerja: Ketika terjadi gempa bumi atau ledakan buatan, gelombang seismik (P-wave dan S-wave) dihasilkan dan merambat melalui bumi.
- Jenis Gelombang:
- Gelombang P (Primary waves): Gelombang kompresi yang merambat lebih cepat dan dapat melalui semua jenis material (padat, cair, dan gas).
- Gelombang S (Secondary waves): Gelombang geser yang lebih lambat dan hanya bisa merambat melalui material padat.
- Analisis: Dengan menggunakan seismometer yang ditempatkan di berbagai lokasi di permukaan bumi, ilmuwan dapat mengukur waktu tiba dan kecepatan gelombang seismik. Perubahan kecepatan dan arah gelombang ini saat melewati berbagai lapisan bumi memberikan informasi tentang densitas dan sifat material lapisan-lapisan tersebut.
- Penggunaan: Misalnya, gelombang S tidak dapat melewati inti luar bumi yang cair, sehingga menunjukkan keberadaan lapisan cair tersebut.
2. Studi Gravitasi
- Cara Kerja: Gravitasi bumi tidak seragam di seluruh permukaan karena perbedaan densitas material di dalam bumi.
- Metode: Gravimeter digunakan untuk mengukur variasi medan gravitasi bumi. Anomali gravitasi (perbedaan dari nilai normal) memberikan petunjuk tentang variasi densitas di bawah permukaan.
- Analisis: Dengan mengaitkan variasi gravitasi dengan struktur geologi bawah tanah, ilmuwan dapat membuat model distribusi massa di dalam bumi.
3. Magnetotelurik
- Cara Kerja: Metode ini memanfaatkan pengukuran medan listrik dan magnetik alami di bumi yang dihasilkan oleh interaksi dengan angin matahari.
- Metode: Alat magnetotelurik mengukur variasi medan listrik dan magnetik di permukaan bumi. Variasi ini dipengaruhi oleh konduktivitas listrik material di bawah permukaan.
- Analisis: Data ini digunakan untuk memetakan variasi konduktivitas yang terkait dengan komposisi dan suhu material di dalam bumi.
4. **Eksperimen Laboratorium**
- Cara Kerja: Ilmuwan mereplikasi kondisi tekanan dan suhu yang ekstrem di dalam bumi menggunakan peralatan seperti sel berlian (diamond anvil cell) untuk menekan sampel mineral.
- Metode: Dengan mengamati bagaimana mineral dan batuan berperilaku di bawah kondisi ini, ilmuwan dapat memperkirakan sifat fisik dan kimia material di dalam bumi.
- Analisis: Data dari eksperimen ini dikombinasikan dengan data seismik dan lainnya untuk membuat model yang lebih akurat tentang struktur dalam bumi.
5. Studi Vulkanik dan Geologi
- Cara Kerja: Vulkanisme membawa material dari dalam bumi ke permukaan melalui letusan gunung berapi.
- Metode: Dengan mempelajari komposisi kimia dan fisik dari material vulkanik, ilmuwan dapat mendapatkan wawasan tentang lapisan dalam bumi.
- Analisis: Analisis isotop dan mineralogi dari material vulkanik memberikan petunjuk tentang kondisi di mantel dan kerak bumi.
6. Tomografi Seismik
- Cara Kerja: Mirip dengan CT scan pada tubuh manusia, tomografi seismik menggunakan data dari banyak gempa bumi untuk membuat gambar tiga dimensi dari struktur dalam bumi.
- Metode: Mengumpulkan data dari banyak seismometer dan menggunakan algoritma komputasi untuk merekonstruksi gambar interior bumi berdasarkan variasi kecepatan gelombang seismik.
- Analisis: Menghasilkan model tiga dimensi yang menunjukkan variasi dalam kecepatan gelombang seismik, yang dikaitkan dengan variasi dalam komposisi dan suhu material di dalam bumi.
Dengan kombinasi metode-metode ini, ilmuwan dapat membangun gambaran yang cukup lengkap dan rinci tentang struktur dalam bumi meskipun tidak dapat langsung melihatnya.
(4)
Inti bumi adalah lapisan terdalam bumi yang terbagi menjadi dua bagian utama: inti luar dan inti dalam. Berikut adalah deskripsi masing-masing bagian dan perannya dalam pembentukan medan magnet bumi.
Inti Bumi
Inti Luar
- Komposisi: Inti luar terutama terdiri dari besi dan nikel dalam bentuk cair, dengan sejumlah kecil elemen ringan seperti sulfur dan oksigen.
- Kedalaman: Terletak pada kedalaman sekitar 2.900 km hingga 5.100 km di bawah permukaan bumi.
- Sifat: Cair, yang memungkinkan pergerakan konvektif. Suhu di inti luar berkisar antara 4.000°C hingga 6.000°C.
- Peran dalam Medan Magnet: Pergerakan konvektif besi cair di inti luar menghasilkan arus listrik. Arus ini menciptakan medan magnet melalui proses yang dikenal sebagai geodynamo. Dinamika fluida di inti luar ini adalah penyebab utama medan magnet bumi.
Inti Dalam
- Komposisi: Inti dalam juga terdiri dari besi dan nikel, tetapi dalam keadaan padat karena tekanan yang sangat tinggi meskipun suhunya sangat tinggi.
- Kedalaman: Terletak pada kedalaman sekitar 5.100 km hingga pusat bumi pada kedalaman sekitar 6.371 km.
- Sifat: Padat, dengan suhu yang mencapai hingga sekitar 5.400°C. Tekanan yang sangat tinggi, sekitar 3,6 juta atmosfer, menyebabkan material besi dan nikel tetap padat meskipun pada suhu yang ekstrem.
- Peran dalam Medan Magnet: Inti dalam padat ini tidak bergerak seperti inti luar, tetapi interaksinya dengan inti luar yang cair (misalnya, perbedaan suhu dan komposisi) membantu mengatur pola konveksi di inti luar.
Perbedaan antara Inti Luar dan Inti Dalam
1. Fase (Kondisi Fisik):
- Inti Luar: Cair.
- Inti Dalam: Padat.
2. Komposisi:
- Inti Luar: Besi dan nikel dalam bentuk cair, dengan elemen ringan seperti sulfur dan oksigen.
- Inti Dalam: Besi dan nikel dalam bentuk padat.
3. Sifat Dinamis:
- Inti Luar: Mengalami pergerakan konvektif yang menghasilkan arus listrik dan medan magnet.
- Inti Dalam: Padat dan tidak bergerak, tetapi memberikan batasan untuk pergerakan di inti luar.
4. Tekanan dan Suhu:
- Inti Luar: Tekanan lebih rendah dibandingkan inti dalam, suhu berkisar antara 4.000°C hingga 6.000°C.
- Inti Dalam: Tekanan sangat tinggi, suhu mencapai sekitar 5.400°C.
Peran Inti Bumi dalam Pembentukan Medan Magnet
Inti bumi, khususnya inti luar yang cair, memainkan peran kunci dalam pembentukan medan magnet bumi melalui mekanisme yang disebut geodynamo. Berikut adalah langkah-langkah bagaimana proses ini terjadi:
1. Konveksi dalam Inti Luar: Perbedaan suhu antara inti dalam yang panas dan mantel yang lebih dingin menyebabkan pergerakan konvektif di inti luar. Besi cair yang panas naik, sementara besi cair yang lebih dingin turun.
2. Rotasi Bumi: Rotasi bumi menyebabkan gerakan ini mengikuti pola tertentu (efek Coriolis), yang membantu mengorganisir arus konveksi ini.
3. Arus Listrik: Gerakan konvektif besi cair ini menghasilkan arus listrik.
4. Medan Magnet: Arus listrik yang dihasilkan ini kemudian menciptakan medan magnet melalui prinsip elektromagnetisme (hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik).
5. Dinamika Medan Magnet: Interaksi antara arus listrik dan medan magnet yang dihasilkan memperkuat dan memelihara medan magnet bumi, yang dikenal sebagai medan geomagnetik.
Medan magnet ini sangat penting untuk kehidupan di bumi karena melindungi planet kita dari radiasi berbahaya dari matahari dan partikel berenergi tinggi dari luar angkasa.
