Хотя «гравитационная дыра» в Антарктиде давно находится в поле зрения ученых, ее история до сих пор не была полностью изучена. Новые исследования начинают менять это положение и, таким образом, указывают на удивительные связи между гравитацией, геологией и массивными ледяными щитами континента. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Из космоса Земля может выглядеть как гладкий «голубой шарик», но лучше представить её как слегка искривлённый апельсин, внутренняя часть которого местами твёрдая, а местами более мягкая. Поскольку планета не является идеальной сферой, и её внутренняя плотность варьируется по всему земному шару, гравитационное притяжение меняется от места к месту. Там, где меньше массы в геологическом строении, гравитация слабее, и наоборот.
Эти провалы в гравитационном поле формально известны как гравитационные аномалии, но чаще их называют «гравитационными дырами». Самая большая из них находится в центре Индийского океана и занимает площадь более 3 миллионов квадратных километров, а самая сильная — в Антарктиде.
В новом исследовании два геофизика составили карту гравитационной дыры на Южном полюсе в надежде выяснить, как она формировалась на протяжении миллионов лет.
Для достижения этой цели исследователи объединили данные глобальных записей землетрясений с физически обоснованным моделированием, чтобы создать трехмерные карты плотности мантии Земли. Результаты точно совпали с «эталонными» гравитационными измерениями, собранными спутниками, что подтвердило точность моделей.
«Представьте, что вы делаете компьютерную томографию всей Земли, но у нас нет рентгеновских лучей, как в медицинском кабинете. У нас есть землетрясения. Сейсмические волны дают „свет“, который освещает недра планеты», — объясняет соавтор нового исследования профессор Алессандро Форте из Университета Флориды.
Карты показали, что антарктическая гравитационная дыра существует по меньшей мере 70 миллионов лет, ещё со времён правления динозавров на Земле. Однако она не оставалась постоянной. Гравитационная аномалия начала усиливаться от 50 до 30 миллионов лет назад, что приблизительно совпадает с периодом, когда Антарктида покрылась ледниками и погрузилась в глубокое похолодание.
Постоянное оледенение Антарктиды началось около 34 миллионов лет назад. На фоне снижения уровня углекислого газа температура планеты упала. Тем временем смещение тектонических плит создало мощное океаническое течение, которое движется по часовой стрелке с запада на восток вокруг континента, отрывая его от теплых вод.
По всей видимости, гравитация, геология и ледники Антарктиды тесно взаимосвязаны. Исследователи предполагают, что изменения уровня моря, вызванные медленными движениями в глубинах Земли под Антарктидой, могли повлиять на условия, необходимые для начала формирования ледяных щитов. Эти изменения уровня моря происходят из-за сдвигов в гравитационном поле Земли и движений поверхности суши, которые обусловлены процессами в мантии.
«Если мы лучше поймем, как внутреннее строение Земли влияет на гравитацию и уровень моря, мы получим представление о факторах, которые могут иметь значение для роста и стабильности крупных ледяных щитов», — добавил Форте. «Как наш климат связан с тем, что происходит внутри нашей планеты?» — спросил он.
Однако важно отметить, что это совершенно иная проблема, чем современное изменение климата, вызванное ископаемым топливом. Процессы, сформировавшие Антарктиду, разворачивались на протяжении миллионов лет, гораздо медленнее, чем быстрое потепление, вызванное сегодня выбросами парниковых газов. Тем не менее, понимание всего этого может помочь ученым восстановить долгосрочную историю климата Земли и заглянуть в его будущее.
