Bagaimana kristal terbentuk?

Curious Kids adalah serial untuk anak-anak segala usia. Jika Anda memiliki pertanyaan yang ingin dijawab oleh pakar, kirimkan ke penasarankidsus@theconversation.com.

Secara ilmiah, istilah “kristal” mengacu pada benda padat apa pun yang memiliki struktur kimia teratur. Artinya, bagian-bagiannya disusun dalam pola yang teratur, seperti batu bata pada dinding. “Batu bata” bisa berbentuk kubus atau bentuk yang lebih kompleks.

Saya seorang ilmuwan bumi dan seorang guru, jadi saya menghabiskan banyak waktu memikirkan tentang mineral. Ini adalah zat padat yang ditemukan secara alami di dalam tanah dan tidak dapat dipecah lebih jauh menjadi bahan lain selain atom penyusunnya. Batuan merupakan campuran berbagai mineral. Semua mineral adalah kristal, tetapi tidak semua kristal adalah mineral.

Kebanyakan toko batu menjual kristal mineral yang terdapat di alam. Salah satunya adalah pirit, yang dikenal sebagai emas bodoh karena bentuknya seperti emas asli. Beberapa toko juga menjual kristal buatan manusia yang mencolok seperti bismut, elemen alami yang membentuk kristal ketika dicairkan dan didinginkan.

Mengapa dan bagaimana kristal terbentuk

Kristal tumbuh ketika molekul-molekul yang serupa saling berdekatan dan saling menempel, membentuk ikatan kimia yang bertindak seperti Velcro antar atom. Kristal mineral tidak bisa terbentuk secara spontan – mereka memerlukan kondisi khusus dan tempat nukleasi untuk tumbuh. Lokasi nukleasi dapat berupa tepian batu yang kasar atau setitik debu tempat molekul terbentur dan menempel, sehingga memulai reaksi berantai kristalisasi.

Di atau dekat permukaan bumi, banyak molekul terlarut dalam air yang mengalir melalui atau di atas tanah. Jika terdapat cukup banyak molekul serupa di dalam air, molekul-molekul tersebut akan terpisah dari air sebagai padatan – suatu proses yang disebut presipitasi. Jika mereka mempunyai tempat nukleasi, mereka akan menempel padanya dan mulai membentuk kristal.

Garam batu, yang sebenarnya merupakan mineral yang disebut halit, tumbuh dengan cara ini. Begitu juga dengan mineral lain yang disebut travertine, yang terkadang membentuk tepian datar di gua dan sekitar sumber air panas, tempat air menyebabkan reaksi kimia antara batu dan udara.

Anda dapat membuat “stalaktit garam” di rumah dengan menumbuhkan kristal garam pada seutas tali. Dalam percobaan ini, string merupakan tempat nukleasi. Saat Anda melarutkan garam Epsom ke dalam air dan memasukkan tali ke dalamnya, lalu diamkan selama beberapa hari, air akan menguap perlahan dan meninggalkan garam Epsom. Ketika itu terjadi, kristal garam mengendap dari air dan menumbuhkan kristal pada tali.

Banyak tempat di kerak bumi yang cukup panas sehingga batuan bisa meleleh menjadi magma. Saat magma mendingin, kristal mineral tumbuh darinya, seperti air yang membeku menjadi es batu. Kristal mineral ini terbentuk pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada garam atau travertine yang mengendap di air.

Kristal apa yang bisa diceritakan para ilmuwan

Ilmuwan bumi dapat belajar banyak dari berbagai jenis kristal. Misalnya, keberadaan kristal mineral tertentu pada batuan dapat mengungkap umur batuan tersebut. Metode penanggalan ini disebut geokronologi – secara harfiah berarti mengukur usia material dari Bumi.

Salah satu kristal mineral yang paling bernilai bagi ahli geokronologi adalah zirkon, yang sangat tahan lama sehingga mampu bertahan dalam ujian waktu. Zirkon tertua yang pernah ditemukan berasal dari Australia dan berusia sekitar 4,3 miliar tahun – hampir sama tuanya dengan planet kita sendiri. Para ilmuwan menggunakan perubahan kimia yang tercatat dalam zirkon saat mereka tumbuh sebagai “jam” yang dapat diandalkan untuk mengetahui berapa umur batuan yang mengandung zirkon.

Beberapa kristal, termasuk zirkon, mempunyai cincin pertumbuhan, seperti cincin pohon, yang terbentuk ketika lapisan molekul terakumulasi seiring pertumbuhan mineral. Cincin-cincin ini dapat memberi tahu para ilmuwan segala hal tentang lingkungan tempat mereka tumbuh. Misalnya, perubahan tekanan, suhu, dan komposisi magma dapat menyebabkan terbentuknya cincin pertumbuhan.

Terkadang kristal mineral tumbuh ketika tekanan dan suhu tinggi di dalam kerak bumi mengubah batuan dari satu jenis ke jenis lainnya dalam proses yang disebut metamorfisme. Proses ini menyebabkan unsur-unsur dan ikatan kimia pada batuan tersusun ulang menjadi struktur kristal baru. Banyak kristal spektakuler tumbuh dengan cara ini, termasuk garnet, kyanite, dan staurolite.

Bentuk yang luar biasa

Ketika suatu mineral mengendap dari air atau mengkristal dari magma, semakin banyak ruang yang dimilikinya untuk tumbuh, maka mineral tersebut akan semakin besar. Ada sebuah gua di Meksiko yang penuh dengan kristal gipsum raksasa, beberapa di antaranya memiliki panjang 40 kaki (12 meter) – seukuran tiang telepon.

Kristal mineral yang sangat mencolok juga berharga sebagai batu permata untuk perhiasan setelah dipotong menjadi bentuk baru dan dipoles. Harga tertinggi yang pernah dibayarkan untuk sebuah batu permata adalah $71,2 juta untuk berlian CTF Pink Star, yang dilelang pada tahun 2017 dan terjual dalam waktu kurang dari lima menit.

Halo, anak-anak yang penasaran! Apakah Anda memiliki pertanyaan yang ingin dijawab oleh pakar? Minta orang dewasa untuk mengirimkan pertanyaan Anda ke CuriousKidsUS@theconversation.com. Silakan beritahu kami nama Anda, usia dan kota tempat Anda tinggal.

Dan karena rasa ingin tahu tidak mengenal batasan usia – dewasa, beri tahu kami apa yang Anda ingin tahu juga. Kami tidak akan bisa menjawab setiap pertanyaan, tapi kami akan melakukan yang terbaik.

Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation, sebuah organisasi berita independen nirlaba yang menyajikan fakta dan analisis untuk membantu Anda memahami dunia kita yang kompleks.

Itu ditulis oleh: Natalie Bursztyn, Universitas Montana.

Baca selengkapnya:

Natalie Bursztyn tidak bekerja, menjadi konsultan, memiliki saham, atau menerima dana dari perusahaan atau organisasi mana pun yang akan mendapatkan manfaat dari artikel ini, dan tidak mengungkapkan afiliasi apa pun yang relevan di luar penunjukan akademis mereka.