Почему под Антарктидой самая слабая гравитация на Земле?
- Источник:
- Anil S Matta/Shutterstock/Fotodom.ru
Гравитация кажется надежной — стабильной и достаточно постоянной, чтобы на нее можно было положиться. Но реальность гораздо удивительнее, чем подсказывает нам интуиция. На самом деле сила гравитации меняется в зависимости от точки на поверхности Земли. И она наиболее слаба под ледяным континентом Антарктидой, если учитывать вращение Земли.
Невидимая сила, формирующая Антарктиду
Новое исследование показало, что медленные движения горных пород глубоко под поверхностью Земли, происходившие на протяжении десятков миллионов лет, привели к образованию современной антарктической гравитационной впадины. Исследование показало, что время изменений в Антарктической гравитационной впадине совпадает с крупными изменениями климата Антарктиды, и дальнейшие исследования могут пролить свет на то, как изменение гравитации могло способствовать росту ледяных щитов, определяющих климат этого континента.
«Если мы сможем лучше понять, как внутреннее строение Земли влияет на гравитацию и уровень моря, мы получим представление о факторах, которые могут иметь значение для роста и стабильности крупных ледниковых щитов», — сказал Алессандро Форте (Alessandro Forte), доктор философии, профессор геофизики в Университете Флориды и соавтор нового исследования, воссоздающего прошлое Антарктической гравитационной дыры.
Эти колебания гравитации, вызванные разной плотностью горных пород глубоко под поверхностью Земли, в абсолютном выражении невелики. Но они могут оказывать значительное влияние на Мировой океан. Там, где гравитация слабее, поверхность океана может находиться немного ниже относительно центра Земли, потому что вода стекает в области с более сильной гравитацией. Из-за гравитационного колодца высота поверхности моря вокруг Антарктиды заметно ниже, чем могла бы быть в противном случае.
Сканирование глубинных слоев Земли
В исследовании, опубликованном недавно в Scientific Reports, Форте и доктор Петар Глишович (Petar Glišović) из Парижского института физики Земли составили карту гравитационной аномалии в Антарктике и выяснили, как она формировалась на протяжении миллионов лет. Они опирались на результаты масштабного научного проекта, в рамках которого глобальные записи землетрясений сочетались с физическим моделированием для реконструкции трехмерной структуры недр Земли.
«Представьте, что мы делаем компьютерную томографию всей Земли, но у нас нет рентгеновских лучей, как в медицинском кабинете. У нас есть землетрясения. Волны от землетрясений — это своего рода „свет“, который освещает недра планеты», — сказал Форте.
Перемотаем на 70 миллионов лет назад
С учетом всех горных пород, которые могли быть затронуты сейсмическими волнами, и с помощью физического моделирования, позволяющего предсказать гравитационное поле, Форте и Глишович реконструировали гравитационную карту всей планеты. Реконструированная карта практически полностью совпадала с эталонными гравитационными данными, полученными со спутников, что подтверждает реалистичность лежащих в ее основе моделей.
Затем настала самая сложная часть: повернуть время вспять, чтобы увидеть, как гравитационная дыра в Антарктиде формировалась на протяжении тысячелетий. С помощью сложных компьютерных моделей ученые использовали основанные на физических законах реконструкции, чтобы проследить за движением горных пород внутри континента и отследить изменения, произошедшие за 70 миллионов лет, со времен динозавров.
Предыдущие снимки показали, что гравитационная дыра изначально была слабее. Затем, примерно 50–30 миллионов лет назад, гравитационная дыра начала набирать силу. Этот период совпал с серьезными изменениями в климатической системе Антарктиды, в том числе с началом масштабного оледенения.
В будущем Форте надеется проверить наличие причинно-следственной связи между усилением гравитационного поля и ледниковыми щитами с помощью нового моделирования, которое связывает гравитацию, изменения уровня моря и высоты континентов.
Цель состоит в том, чтобы ответить на один большой вопрос: «Как наш климат связан с тем, что происходит внутри нашей планеты?» — сказал Форте.
Ученые используют Антарктиду в качестве научной лаборатории — это место уникальных телескопов и метеоритных клондайков.
