Pod Antarktydą znajduje się najsłabsza grawitacja na całej planecie. O tym ku zaskoczeniu co poniektórych wiedzieliśmy już od dawna. Tyle iż właśnie ustaliliśmy, iż anomalia nie tylko istnieje, ale też rośnie.
Najnowsze badania opublikowane w Scientific Reports wykazują, iż 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 adekwatnie jest „dziura grawitacyjna”?
Ziemia nie jest idealną kulą, ale 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.
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, iż 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.
Mapa geoidy Ziemi, wyrażona w metrachNaukowcy potraktowali Ziemię jak pacjenta w tomografie – tyle iż 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, iż rekonstrukcja przeszłości nie jest tylko teoretyczną zabawą, ale ma solidne oparcie w obserwacjach.
Najciekawszy wniosek z pracy Forte i Glišovicia jest taki, iż 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, iż 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. choćby pomiar poziomu morza z orbity wymaga uwzględnienia lokalnych anomalii grawitacyjnych – inaczej satelita mógłby błędnie uznać, iż ocean „podniósł się” lub „opadł”, podczas gdy zmieniła się tylko geoida.
To samo dotyczy modeli klimatycznych. jeżeli 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, iż 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, iż choćby coś tak „stałego” jak grawitacja ma swoją historię i ewolucję. I iż jeżeli chcemy mieć dokładne mapy, niezawodną nawigację i sensowne prognozy klimatyczne to musimy tę historię znać.
