Ketika berbicara tentang perlindungan planet kita, tahukah Anda bahwa Bumi memiliki semacam 'payung' magnetis yang kuat? Dengan medan magnet yang mampu menangkis partikel berbahaya dari Matahari dan luar angkasa, Bumi mungkin lebih beruntung daripada yang kita kira.

Berbeda dengan planet tetangga kita, Mars, yang terus mengalami serangan radiasi kosmik, Bumi dilindungi oleh medan magnetnya yang kuat, hasil dari dinamika dalam inti planet kita. Selama bertahun-tahun, para geofisikawan menjelaskan fenomena ini dengan teori dinamo: saat Bumi mendingin, besi-nikel cair di inti luar mengalir dalam arus konveksi yang besar. Rotasi Bumi kemudian memutar aliran ini menjadi pola heliks, menciptakan arus listrik yang pada gilirannya menghasilkan medan magnet.

Namun, ada pertanyaan yang menggantung: Sejak awal sejarah Bumi, sebelum inti dalam mengkristalisasi sekitar satu miliar tahun yang lalu, inti planet kita sepenuhnya cair. Bagaimana mungkin geodinamo berfungsi saat itu tanpa sumber energi dan struktur tambahan yang disediakan oleh inti dalam yang padat?

Tim dari ETH Zurich dan Universitas Sains dan Teknologi Selatan (SUSTech) di Tiongkok baru-baru ini mengembangkan model komputer baru yang menunjukkan bahwa inti cair sepenuhnya bisa menghasilkan medan magnet yang stabil, mirip dengan cara kerjanya saat ini. Mereka menanggulangi tantangan lama dalam pemodelan ini: pengaruh viskositas—ketebalan internal atau resistensi aliran—dalam inti yang disimulasikan.

Dalam inti asli, viskositas dianggap sangat kecil, tetapi kebanyakan model numerik harus melebih-lebihkan nilai ini untuk stabilitas komputasi, yang dapat mempengaruhi fisika hasil. Menggunakan komputasi berkinerja tinggi, termasuk simulasi di superkomputer Piz Daint di Swiss, tim ini berhasil mensimulasikan kondisi fisik yang tepat di mana viskositas menjadi dapat diabaikan untuk dinamo.

Hasilnya? Medan magnet yang kuat dan mandiri dapat muncul bahkan ketika inti sepenuhnya cair. Seperti yang dinyatakan penulis utama Yufeng Lin, “Hingga saat ini, tidak ada yang pernah berhasil melakukan perhitungan di bawah kondisi fisik yang tepat ini.”

Model ini menunjukkan bahwa elemen inti yang sama yang menggerakkan dinamo Bumi saat ini—konveksi yang didorong oleh daya apung dan efek rotasi—cukup untuk mengatur aliran dan medan magnet meskipun tanpa inti dalam yang padat.

Penting untuk dipahami bahwa penemuan ini tidak hanya merevisi pemahaman kita tentang sejarah medan magnet Bumi, tetapi juga bagaimana kita memandang habitabilitas awal di planet kita. Jika magnetisme muncul dengan inti cair, perisai pelindung Bumi mungkin terbentuk lebih awal dan bertahan lebih lama dari yang kita duga, melindungi atmosfer dan mendukung kondisi yang memungkinkan kehidupan berkembang.

Dengan pendekatan ini, para ilmuwan dapat menyelidiki medan magnet di tempat lain, termasuk magnetisme Matahari dan medan intens di Jupiter dan Saturnus. Model viskositas yang lebih rendah memungkinkan para ilmuwan untuk menguji bagaimana komposisi, rotasi, dan pendinginan membentuk magnetisme di seluruh tata surya kita.

Peradaban modern sangat bergantung pada medan magnet Bumi. Medan ini melindungi satelit dan jaringan listrik dari cuaca luar angkasa, menstabilkan navigasi, dan menjadi dasar bagi tak terhitung banyaknya teknologi. “Oleh karena itu, penting untuk memahami bagaimana medan magnet dihasilkan, bagaimana ia berubah seiring waktu, dan mekanisme apa yang memeliharanya,” jelas Jackson.

Penelitian ini membuktikan bahwa perisai magnet Bumi bisa terbentuk tanpa inti dalam yang padat, dan bahwa inti yang sepenuhnya cair, dengan konveksi yang kuat dan rotasi yang cepat, sudah dapat melakukan tugas tersebut. Dengan wawasan ini, kita dapat lebih memahami bagaimana Bumi berkembang dan bagaimana perisai magnet ini akan berevolusi di masa depan.

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Nature.