Mamy dziurę grawitacyjną pod Antarktydą. I skubana rośnie
Pod Antarktydą znajduje się najsłabsza grawitacja na całej planecie. O tym ku zaskoczeniu co poniektórych wiedzieliśmy już od dawna. Tyle że właśnie ustaliliśmy, że anomalia nie tylko istnieje, ale też rośnie.
Najnowsze badania opublikowane w Scientific Reports wykazują, że antarktyczna „dziura grawitacyjna” jest efektem długotrwałych procesów we wnętrzu Ziemi, a jej ewolucja zbiega się w czasie z zamarzaniem kontynentu i powstawaniem masywnych lądolodów. Anomalia cichutko rośnie w siłę od dziesiątek milionów lat.
Czym właściwie jest „dziura grawitacyjna”?
Ziemia nie jest idealną kulą, lecz raczej lekko zdeformowaną bryłą, w której masa rozkłada się nierównomiernie. W jednych miejscach skały są gęstsze, w innych lżejsze; gdzieś płaszcz unosi się ku górze, gdzie indziej opada. To wszystko wpływa na lokalną siłę grawitacji.
Czytaj też:
Antarktyda znajduje się nad obszarem, gdzie grawitacja jest słabsza niż „powinna” być. Nie na tyle, by móc tam pojechać i schudnąć trzy kilo bez wysiłku - różnice są subtelne - ale wystarczająco, by wpływać na poziom morza, ruchy mas wodnych i zachowanie satelitów.
Geofizycy nazywają to anomalią geoidy: miejscem, gdzie powierzchnia o stałym potencjale grawitacyjnym jest nieco niżej niż gdzie indziej. W praktyce oznacza to, że ocean w tym rejonie „stoi” niżej względem środka Ziemi.
Nowe badanie autorstwa Alessandro Forte i Petara Glišovicia to rekonstrukcja historii anomalii na przestrzeni około 70 mln lat.
Naukowcy potraktowali Ziemię jak pacjenta w tomografie - tyle że zamiast promieni X użyli fal sejsmicznych
Trzęsienia ziemi generują fale, które rozchodzą się przez wnętrze planety. Ich prędkość i kierunek zmieniają się w zależności od tego, przez jakie skały przechodzą. Globalna sieć sejsmometrów rejestruje te subtelne różnice, a zebrane dane pozwalają stworzyć trójwymiarowy model płaszcza Ziemi. To właśnie na tej podstawie badacze odtworzyli jak zmieniał się rozkład masy pod Antarktydą i jak wpływał na grawitację na powierzchni.
Ich model bardzo dobrze współgra z danymi satelitarnymi - m.in. z misji GRACE i GOCE, które mierzą zmiany pola grawitacyjnego Ziemi z orbity. To daje sporą pewność, że rekonstrukcja przeszłości nie jest tylko teoretyczną zabawą, ale ma solidne oparcie w obserwacjach.
Najciekawszy wniosek z pracy Forte i Glišovicia jest taki, że anomalia grawitacyjna nie jest stała. W miarę jak Antarktyda przechodziła od zielonego, umiarkowanego kontynentu do lodowej pustyni to „dołek” w geoidzie pogłębiał się. Innymi słowy: grawitacja w tym regionie stawała się coraz słabsza.
Dlaczego? Winowajcą są procesy zachodzące głęboko w płaszczu Ziemi. Materiał płaszcza powoli „płynie”, unosząc się i opadając w cyklach konwekcyjnych. Pod Antarktydą znajduje się obszar o mniejszej gęstości, który z czasem się powiększał. To właśnie on odpowiada za osłabienie grawitacji.
Co ciekawe, moment wzmacniania się anomalii pokrywa się z okresem, w którym na Antarktydzie zaczęły powstawać masywne lądolody. Nie oznacza to, że słabsza grawitacja „wywołała” epokę lodową, ale mogła sprzyjać stabilizacji lodu wpływając na poziom morza i lokalną cyrkulację oceaniczną. To jeden z tych subtelnych czynników, które w geologicznej skali czasu potrafią zmienić bieg historii klimatu.
Co to ma wspólnego z twoim iPhone’em?
Współczesna elektronika użytkowa, zwłaszcza ta związana z nawigacją i obserwacją Ziemi, opiera się na precyzyjnych modelach geoidy. GPS, Galileo czy GLONASS nie działają w próżni: ich dokładność zależy od tego jak dobrze znamy kształt i pole grawitacyjne planety. Nawet pomiar poziomu morza z orbity wymaga uwzględnienia lokalnych anomalii grawitacyjnych - inaczej satelita mógłby błędnie uznać, że ocean „podniósł się” lub „opadł”, podczas gdy zmieniła się tylko geoida.
To samo dotyczy modeli klimatycznych. Jeśli chcemy przewidywać wzrost poziomu mórz z dokładnością do centymetrów to musimy wiedzieć, gdzie geoida jest „wybrzuszona”, a gdzie „zapadnięta”. Antarktyczna dziura grawitacyjna jest jednym z kluczowych elementów tej układanki.
To nie jest historia o tym, że Antarktyda zapada się w czarną dziurę. To jednak fascynujący przykład na to dynamiczna jest nasza planeta i jak bardzo zależymy od technologii, która pozwala nam ją zrozumieć. Badania nie sugerują żadnego nagłego zagrożenia - zmiany, o których mowa, zachodzą w skali milionów lat. Ale pokazują, że nawet coś tak „stałego” jak grawitacja ma swoją historię i ewolucję. I że jeśli chcemy mieć dokładne mapy, niezawodną nawigację i sensowne prognozy klimatyczne to musimy tę historię znać.
