Гравитация кажется надежной — стабильной и достаточно предсказуемой, 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 после учета вращения Земли она наиболее слаба под ледяным континентом Антарктиды.
Новое исследование показало, что мучительно медленные движения горных пород глубоко под поверхностью Земли, происходившие на протяжении десятков миллионов лет, привели к образованию современной антарктической гравитационной впадины. В исследовании подчеркивается, что изменения в антарктической гравитационной впадине совпали по времени с серьезными изменениями климата Антарктиды, и дальнейшие исследования могут показать, 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 влияют на рост и стабильность крупных ледниковых щитов», — сказал Алессандро Форте, профессор геофизики в Университете Флориды и соавтор исследования, воссоздающего прошлое гравитационной аномалии в Антарктике.
Колебания гравитации, вызванные разной плотностью горных пород глубоко под поверхностью Земли, в абсолютном выражении незначительны. Но они могут оказывать особенно сильное 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 гравитационной аномалии высота поверхности моря вокруг Антарктиды заметно ниже, чем могла бы быть.
В исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, ученые 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 данные о землетрясениях 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 "свет", который освещает недра планеты», — сказал Форте.
С учетом всех горных пород, которые могли быть затронуты сейсмическими волнами, и на основе физического моделирования, позволяющего предсказать гравитационное поле, исследователи реконструировали гравитационную карту всей планеты. Она практически полностью совпадала с эталонными гравитационными данными, полученными со спутников, что подтверждает реалистичность лежащих в ее основе моделей.
Затем наступила 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 увидеть 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, она 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 моделирования, которое связывает гравитацию, изменения уровня моря и высоты континентов. Цель состоит в том, чтобы ответить на вопрос: «Как климат связан с тем, что происходит внутри нашей планеты?» — заключил Форте.
[Фото: wirestock / Freepik.com]
