„Dziura grawitacyjna” pod Antarktydą oferuje naukowcom rzadki wgląd w głębokie wnętrze Ziemi, dynamiczny zapis wolno zachodzących procesów, które zmieniają kształt naszej planety od dziesiątek milionów lat.
To ogromne, delikatne zagłębienie Ziemski pole grawitacyjne, formalnie znane jako Niż Geoidy Antarktycznej, odzwierciedla rozkład masy w głębi planety. W nowym badaniu prowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Florydy naukowcy zrekonstruowali ewolucję tej anomalii grawitacyjnej na przestrzeni ostatnich 70 milionów lat, ujawniając, że ta cecha nie jest przelotną osobliwością, ale trwałym, zmieniającym się śladem powolnych, potężnych prądów skalnych wirujących tysiące mil pod Antarktydą.
Ukryty pod spodem Pokrywa lodowa Antarktydyanomalia nie jest próżnią, ale sygnaturą — długotrwałym piętnem powolnego wewnętrznego silnika Ziemi, nieustannie zmieniającego nasze rozumienie dynamicznej planety poniżej. „To wgląd w ruchy głębokiej Ziemi na przestrzeni dziesiątek milionów lat i pokazuje, jak procesy zachodzące głęboko pod naszymi stopami mogą zmienić kształt pola grawitacyjnego planety w zaskakujący sposób, który możemy dzisiaj zmierzyć” – powiedział Space.com w e-mailu współautor badania, dr Alessandro Forte, profesor geofizyki na Uniwersytecie Florydy.
Termin „dziura grawitacyjna” może brzmieć niepokojąco i sugerować lokalne zagrożenie, podczas gdy w rzeczywistości wpływ na ludzi jest niezauważalny: osoba ważąca 198 funtów (90 kilogramów) ważyłaby tam tylko około 5 do 6 gramów mniej. Jednak z naukowego punktu widzenia anomalia jest głęboka i ujawnia, w jaki sposób materiał jest ułożony głęboko w środku Ziemia i jak to rozmieszczenie ewoluowało w czasie geologicznym, wyjaśnił Forte.
„To, co ludzie nazywają „dziurą grawitacyjną”, nie jest dosłowną dziurą w ziemi ani miejscem, w którym powaga znika” – powiedział Forte. „To bardzo szerokie, łagodne minimum w ziemskim polu grawitacyjnym”.
Grawitacja różni się nieznacznie na całym świecie, ponieważ wnętrze Ziemi nie jest jednolite. Gorętsza, pływająca skała płaszcza wznosi się; zimniejsze i gęstsze płyty starożytnego zlewu dna morskiego. Te powolne, ale masowe ruchy powodują redystrybucję masa wewnątrz planetysubtelnie zmieniając jego pole grawitacyjne. Gdzie przyciąganie grawitacyjne Ziemi jest niewielkie słabszyPodobnie jak Antarktyda, „pozioma powierzchnia” oceanu zdefiniowana grawitacyjnie, zwana geoidą, znajduje się bliżej środka planety.
Gdyby Ziemię pokrył idealnie spokojny ocean, bez wiatrów i prądów, woda osiadłaby w szerokie wzgórza i doliny wyznaczane wyłącznie przez grawitację. Z badania wynika, że jedną z takich dolin jest Antarktyczny Niż Geoidowy, a według modeli geodynamicznych jest to najgłębsza na świecie dolina o długich falach.
Rekonstrukcja najniższego poziomu grawitacji Antarktydy
Korzystanie ze zdjęć sejsmicznych współczesnego płaszcza Ziemi – zbudowanego z trzęsienie ziemi fale przemieszczające się przez planetę — badacze uruchomili modele fizyczne wstecz w czasie na komputerach o wysokiej wydajności. Ponieważ naukowcy mogą jedynie bezpośrednio obserwować płaszcz w stanie, w jakim istnieje dzisiaj, zrekonstruowanie jego przeszłości wymaga symulacji przepływu skał na przestrzeni milionów lat i przetestowania różnych założeń dotyczących właściwości, takich jak lepkość lub odporność skał płaszcza na odkształcenia.
„Najbardziej zaskoczyło mnie to, jak spójna wydaje się długoterminowa historia. Niski poziom grawitacji nie jest przypadkową, krótkotrwałą cechą” – powiedział Forte. „W naszych rekonstrukcjach utrzymuje się przez większą część ostatnich ~70 milionów lat, ale jego siła i geometria ewoluują w sposób zgodny z poważnymi reorganizacjami przepływu skał głęboko pod Antarktydą”.
Właśnie ta wytrwałość sprawia, że odkrycie jest tak intrygujące. Wydaje się, że w tym samym czasie niższość grawitacyjna Antarktyki nasiliła się Antarktyda około 34 milionów lat temu przekształcił się w kontynent trwale pokryty lodem. Moment sugeruje potencjalnie sprawdzalną hipotezę: zmiany długości fal w polu grawitacyjnym Ziemi mogą subtelnie zmienić linię bazową regionalnego poziomu morza, potencjalnie wpływając na warunki graniczne pokrywy lodowej.
Obecnie, w niżu geoidy Antarktyki, powierzchnia morza zdefiniowana grawitacyjnie znajduje się około 394 stóp (120 metrów) poniżej średniej światowej, co stanowi uderzającą różnicę z punktu widzenia geofizycznego. Na przestrzeni milionów lat stopniowe zmiany w krajobrazie grawitacyjnym mogą zmienić sposób pomiaru regionalnego poziomu morza w stosunku do lądu.
Forte wyjaśnił jednak, że zlodowacenie Antarktyki było napędzane przez wiele czynników, w tym spadający poziom dwutlenku węgla, zmieniające się wzorce cyrkulacji oceanicznej i zmiany tektoniczne. Chociaż nowe badanie nie łączy bezpośrednio zmian grawitacyjnych ze wzrostem lodu, podkreśla proces zachodzący wewnątrz Ziemi, który nastąpił we właściwym czasie i we właściwej skali przestrzennej, i który potencjalnie miał wpływ na kształt powierzchni morza.
„Nasze badanie pokazuje, jak dynamika głębokiej Ziemi może zmieniać kształt pola grawitacyjnego w czasie geologicznym” – powiedział Forte Space.com. „To, czy przełożyło się to na wymierny wpływ na klimat/lód, to osobna kwestia, która wymaga dodatkowego połączonego modelowania i dowodów. W rzeczywistości jest to kolejny projekt, nad którym teraz pracujemy”.
Okno do wnętrza Ziemi
Na Ziemi występują inne duże anomalie grawitacyjne, ale tym, co wyróżnia dziurę grawitacyjną Antarktydy, jest jej niezwykle duża amplituda przy dużej długości fali i trwałość przez dziesiątki milionów lat. W modelach izolujących sygnały pochodzące z płaszcza tworzy on najgłębszy na planecie najniższy poziom na długich falach. Forte wyjaśnił, że w zależności od tego, jak uwzględni się eliptyczny kształt Ziemi, dane satelitarne mogą czasami wykazywać „największy” najniższy poziom grawitacji gdzie indziej, ale cecha Antarktyki pozostaje niezrównana w swojej sygnaturze opartej na płaszczu.
Poza Ziemią badanie niesie ze sobą implikacje dla nauk o planetach. Anomalie grawitacyjne na długich falach są odciskami palców dynamiki wnętrza – wskazówkami, w jaki sposób ciepło ucieka z planety, jak gęsty materiał opada i jak unosi się materiał wyporny. Na światach takich jak Mars i Wenus, dane ze śledzenia statków kosmicznych ujawniają zmiany grawitacji, które wskazują na struktury wewnętrzne i starożytną aktywność geologiczną.
Ziemia jest wyjątkowa, ponieważ pomiary grawitacji można porównać z sejsmologią i zapisami geologicznymi, co pozwala naukowcom zrekonstruować nie tylko to, co istnieje dzisiaj, ale także to, jak ewoluowało – i ta perspektywa ewolucyjna jest najciekawszą historią, powiedział Forte.
Ich ustalenia były opublikowano 19 grudnia 2025 r w czasopiśmie Scientific Reports. Badanie obejmuje mniej więcej dekadę pracy prowadzonej wspólnie z pierwszym autorem Petarem Glišoviciem i opiera się na wieloletniej współpracy z sejsmologami z UT Austin, którzy pomogli w opracowaniu kluczowych obrazowań wnętrza Ziemi, wyjaśnił Forte.
