Misteri Besi, Logam yang Diturunkan dari Langit

Besi atau Ferrum (Fe) dalam tabel periodik memiliki nomor atom 26 dan merupakan logam yang sangat istimewa. Istimewa baik dalam kelimpahan, pemanfaatan maupun asal usulnya. Besi merupakan unsur keempat paling melimpah di kerak bumi, setelah oksigen (O), silikon (Si), dan aluminium (Al). Di Bumi, besi ditemukan dalam bentuk bijih besi, seperti hematit (Feâ‚‚O₃), magnetit (Fe₃Oâ‚„), dan siderit (FeCO₃). Bijih besi dapat berupa batuan maupun mineral yang mengandung unsur besi (Fe) dalam jumlah yang cukup untuk diekstraksi dan diolah menjadi logam besi, dan dapat dimanfaatkan secara ekonomis.  

Dalam pemanfaatannya, besi telah menjadi tulang punggung peradaban manusia dari masa ke masa, peralatan sederhana seperti perabotan rumah tangga, infrastruktur dan konstruksi, hingga alat transportasi terbuat dari material berbahan dasar besi. Penggunaan besi secara luas sebagai senjata dan peralatan pada kurun waktu 1200 – 500 SM  telah membawa perubahan yang signifikan dalam peradaban manusia, dan menandai kemajuan teknologi, serta membuka jalan bagi perkembangan peradaban manusia yang lebih modern. Penggunaan besi secara besar-besaran pada kurun waktu tersebut menjadi bukti berakhirnya Zaman Perunggu, dan membuktikan bahwa besi lebih unggul  karena bersifat keras dan kuat, mudah dibentuk, bersifat feromagnetik (dapat ditarik dengan kuat oleh magnet), dapat didaur ulang, dan biaya produksinya lebih rendah, serta keterdapatannya lebih melimpah dibanding perunggu.

Asal usul besi pun sangat istimewa, dalam Al-Quran (Surah Al – Hadid, Ayat ke 25) besi disebut sebagai sesuatu yang “diturunkan” dari langit.  Kata “diturunkan” ini memiliki makna khusus, karena para ilmuwan pun menemukan bahwa besi murni (Fe) tidak ditemukan dalam bentuk alaminya di bumi, melainkan berasal dari luar angkasa. Lantas mengapa besi murni tidak ditemukan di Bumi ? Besi merupakan logam yang sangat reaktif terhadap oksigen dan air. Di lingkungan Bumi yang kaya akan oksigen dan air, besi dapat dengan cepat  bereaksi dengan oksigen dan air (Hâ‚‚O) melalui proses oksidasi menghasilkan oksida besi, dan untuk mendapatkan besi murni perlu dilakukan ekstraksi bijih besi melalui proses metalurgi. Contoh mineral yang terbentuk dari proses oksidasi besi adalah hematit (Feâ‚‚O₃), magnetit (Fe₃Oâ‚„), limonit (FeO(OH)·nHâ‚‚O), dan goethit (FeO(OH)). Beberapa mineral tersebut dapat dilihat koleksinya di Museum Geologi (Gambar 1).  

Gambar 1. Beberapa koleksi mineral Museum Geologi, yang mengandung unsur besi di Ruang Peraga Sumber Daya Geologi

Jika besi murni berasal dari luar angkasa, lantas bagaimana besi murni bisa ditemukan di bumi? Besi murni dapat ditemukan dalam meteorit yang jatuh ke bumi, khususnya pada meteorit besi (iron meteorites). Meteorit merupakan batuan (benda kecil) luar angkasa atau yang disebut meteoroid, yang telah mencapai permukaan bumi setelah melewati atmosfer.  Akibat gesekan dengan lapisan atmosfer, pada permukaan meteorit terdapat lapisan tipis berwarna hitam (menyerupai lapisan terbakar), yang disebut  kerak fusion (fusion crust).

Secara umum, meteorit dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan komposisi dan strukturnya, yaitu meteorit besi (iron), meteorit batuan (stony), dan meteorit batuan-besi (stony-iron). Adapun unsur utama yang ditemukan dalam meteorit berupa besi (Fe), nikel (Ni), silikon (Si), magnesium (Mg), aluminium (Al), kalsium (Ca), dan oksigen (O). Ketiga jenis meteorit tersebut dapat dilihat koleksinya di Museum Geologi (Gambar 2).

Gambar 2. Koleksi meteorit besi (iron meteorites) yang di pajang di Ruang Peragaan Geologi Indonesia – Museum Geologi

Meteorit besi (iron meteorites) merupakan sisa-sisa inti dari benda padat berukuran kecil (kurang dari 100 km) yang terbentuk pada tahap awal pembentukan tata surya, sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu. Benda-benda langit berukuran kecil tersebut disebut “planetesimal”. Pada awal pembentukannya, planetisimal mengalami proses diferensiasi atau pemisahan, di mana material berat seperti besi dan nikel karena memiliki berat jenis lebih berat akan tenggelam ke intinya, sementara material yang lebih ringan seperti silikat (mineral berkomposisi silikon dan oksigen) membentuk mantel dan kerak planetisimal.

Ketika planetesimal tersebut hancur akibat tabrakan atau proses lainnya, inti planetisimal yang terdiri dari besi dan nikel terlepas, menjadi meteoroid besi yang melayang di luar angkasa. Besi yang terkandung dalam meteoroid tersebut merupakan besi murni karena terbentuk di lingkungan luar angkasa, dimana jumlah oksigen dan air relatif sedikit, sehingga tidak mengalami proses oksidasi seperti di Bumi. Pada saat jatuh ke bumi, meteorit besi mengandung besi murni dalam jumlah besar, dan nikel dalam jumlah yang signifikan (sekitar 5 – 20 persen, lebih besar dari kandungan nikel pada batuan di bumi yang < 0,01 persen) sehingga relatif berat, bersifat feromagnetik tinggi, serta memiliki permukaan yang halus dengan lekukan menyerupai cetakan jari (thumbprints) yang disebut ”regmaglypts”.

Menariknya, meteorit besi telah dimanfaatkan oleh manusia jaman dahulu sebagai senjata, perhiasan, dan peralatan lainnya jauh sebelum manusia mengenal teknologi, dan mempelajari cara mengekstrak besi dari bijih besi. Nah sahabat museum geologi, penasaran ingin melihat berbagai koleksi mineral oksida besi dan ragam meteorit, yuk berwisata sambil menambah wawasan ke Museum Geologi.