Geologi Dasar : Pembentukan Bumi

A. Pembentukan Tata Surya

Semua bintang terbentuk di alam semesta, oleh gas dan puing-puing lainnya. Teori modern mengenani terbentuknya bintang dan planet pertama kali dicetuskan oleh Matematikawan dan Fisikawan Perancis, Pierre Simon Laplace (1749-1827). Ini merupakan ide simple yang mempertimbangkan banyak karakter-karakter berbeda dalam tata surya kita, yang berisi Matahari dan planet-planet. Berdasarkan model ini, yang disebut hipotesis nebula, dahulu kala (sekitar 4.5 milyar tahun yang lalu berdasarkan perhitungan radiometric) kabut besar dan gas berkumpul di area yang kini dihuni oleh tata surya kita. Debu-debu dan awan-awan gas , disebut nebulae, yang sudah umum terdapat dalam galaksi Milky Way. Mereka mengandung lebih dari 99% hydrogen dan helium, dengan sebagian kecil merupakan unsure-unsur alami yang lain.

Di bawah pengaruh gravitasi, nebula perlahan-lahan, tidak terelakkan, runtuh dengan sendirinya. Ini menyebabkan awan berputar lebih cepat dan semakin cepat. Dengan putaran yang cepat ini materi yang terletak di bagian terluar nebula mulai berputar keluar dari lempengan (disk). Kita dapat membayangkan nebula pada saat itu seperti pembentukan pancake dengan gumpalan besar di tengahnya. Gumpalan besar tersebut merepresentasikan material yang kemudian menjadi bintang, dan materi di disk yang tipis itu (di sekeliling bintang) menjadi planet-planet. Sebagai bintang yang abru terbentuk, dank arena semakin banyak massa yang tertuang ke dalamnya dari wilayah sekitar nebula, tekanan dan temperature di pusat bintang mulai naik,

Saat itu pusat massa mencapai ukuran kritis, tekanan dan temperature di dalamnay menjadi cukup tinggi dan memungkinkan terjadinya reaksi fusi nuklir. Pada saat itulah bintang lahir. Energi cahaya mulai dipancarkan dari Matahari, dan perbedaan temperature mulai terjadi di disk tersebut. Bagian yang paling dekat dengan matahari lebih hangat dibandingkan dengan bagian yang lebih jauh dari Matahari. Hasilnya, bagian dalam dan luar sistem Tata Surya berkembang secara berbeda. Pada bagian dalam yang hangat, senyawa seperti air, methane, dan karbon dioksida ada dalam bentuk gas, sedangkan di bagian luar senyawa-senyawa tersebut beku.

Proses fisis tiap harinya termasuk reaksi materi dan responnya dengan temperature. Planet terrestrial, yaitu Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars, terbentuk dari material-material tersebut yang dapat membentuk padatan dalam suhu tinggi. Sehingga planet-planet ini kecil dan berbatu. Lebih luar dari sistem Tata Surya kita dapat menemukan planet Jovian yaitu Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Komposisi dari planet-planet tersebut sama dengan komposisi nebula pada awal mulanya, yaitu berupa hydrogen dan helium. Planet-planet ini terbentuk dari materi yang terkondensasi dan terakumulasi di bawah kondisi suhu rendah karena jaraknya yang jauh dari Matahari.

B. Proses Pembentukan Bumi

Berubahnya nebula menjadi Matahari dan Planet memulai era evolusi sistem Tata Surya. Dalam pembentukan planet, masing-masing berevoluis sesuai jalannya masing-masing. Untuk Bumi dan planet-planet terrestrial yang lain, sejarah ini dimulai dengan putaran, tabrakan, dan pergolakan awan dari planetisimal. Setelah planetisimal terbentuk, kemudian dengan cepat diikuti dengan pembentukan planet. Planetisimal yang berpindah dalam orbitnya, mereka mengumpulkan planetisimal-planetisimal yang lebih kecil dalam proses atraksi gravitasi. Kemudian planetisimal yang lebih besar ini bertumbukan dan bersatu untuk menjadi awal mula sebuah planet. Sebagai proses akumulasi berjalan, pertumbuhan planet secara berangsur menyapu seluruh puing-puing yang melayang-layang di sekitar orbitnya.

Jika kita berdiri di permukaan Bumi yang saat itu sedang dalam proses pembentukannya, kita akan menyaksikan kejadian yang spektakuler. Hujan puing-puing dengan konstan menghantam permukaan, secara terus-menerus menambah massa planet. Selama periode ini, yang disebut pemboman besar (great bombardment), sejumlah besar energy kinetic yang disebabkan oleh batu-batuan yang jatuh ke bumi itu dikonversi menjadi panas, yang ditambahkan pada terbentuknya planet baru.

Dari beberapa catatan, permukaan planet akan berpijar terang berwarna merah akibat adanya akumulasi panas dan dampak besar ini akan disertai oleh percikan batuan cair yang spektakuler. Meskipun dalam kasus ini, Bumi, penambahan material sudah tidak secepat saat baru terbentuknya, akan tetapi proses ini tidak berhenti begitu saja. Setiap saat kita melihat meteor (yang sering disebut bintang jatuh), contohnya, maka kita melihat sebuah objek besar yang telah ditambahkan ke dalam planet kita. Scientis mengestimasi bahwa massa Bumi tumbuh dari 20.000 kg per hari dari penambahan materi dari luar Bumi.

C. Proses Diferensiasi

Setiap kali planetisimal lain mengenai Bumi muda, semua energy kinetic dan energy potensial dikonversi menjadi panas. Panas itu didifusikan ke suluruh bagian planet. Permukaan Bumi berpijar merah panas dan bagian dalamnya mencapai temperature ribuan derajat. Akhirnya, baik bumi mencair sepenuhnya atau dipanaskan pada suhu yang cukup tinggi. Materi yang berat (densitasnya tinggi) seperti besi dan nikel tenggelam di bawah gaya gravitasi menuju pusat planet, sedangkan yang lebih ringan, materi yang densitasnya lebih kecil mengapung di atas, Hasil dari proses ini disebut diferensiasi, yang kemudian saat ini planet-planet terrestrial memiliki struktur berlapis-lapis yang berbeda (struktur Bumi ada pada gambar di bawah ini).

Jika dirasakan, apa yang terjadi pada planet-planet tersebut dahulu kala tidak begitu berbeda dengan apa yang terjadi pada campuran minyak dan air yang dikocok dan kemudian didiamkan. Akhirnya, minyak yang lebih ringan akan mengapung atau mengambang dan air yang lebih berat tenggelam ke dasar di bawha pengaruh gravitasi. Bumi juga dipisahkan dalam lapisan-lapisan yang berbeda densitasnya ketika mengalami diferensiasi.

Pusat Bumi, dengan radius sekitas 3400 kilometer (2000 mil), adalah inti, yang terbentuk dari logam besi dan nikel. Temperatur pada pusat Bumi mencapai 5000 0C, akan tetapi tekanan cukup tinggi yaitu sekitar 3.5 miliyar gram per sentimeter kubik, dengan besi dan nikel pada inti dalam berupa padatan (solid). Sedikit lebih luar, yaitu di inti luar (outer core) tekanannya lebih rendah, sehingga bagian tersebut terdiri dari besi dan nikel dalam bentuk liquid.

Inti Bumi dilapisi oleh lapisan tebal yang disebut mantel, yang kaya dengan unsure-unsur oksigen, silicon, magnesium, dan besi. Ikatan metalik mendominasi di inti, akan tetapi di mantel menunjukkan mineral dengan ikatan ionic yang mengikat antara oksigen yang bermuatan negates dan silicon, magnesium, dan ion lain yang bermuatan positif. Batuan di mantel komposisinya mirip dengan batuan di permukaan, akan tetapi materi dengan tekanan tinggi ini di-pack bersama sehingga densitasnya lebih besar.

Pada Bumi bagian luar terdapat lapisan kerak Bumi (crust), yang tersusun dari materi-materi yang lebih ringan. Ketebalan kerak bumi sekitar 10 km pada kerak samudra dan 70km pada kerak benua. Kerak adalah lapisan yang dari Bumi yang memungkinkan adanya kontak dengan manusia dan lapisan ini merupakan sumber dari hampir seluruh batuan dan mineral yang kita gunakan dalam hidup kita.