Наша планета лишь издалека кажется шаром. На деле ее форма и внутренняя плотность неоднородны, что создает колебания силы тяжести в разных точках земного шара.
Гравитационная дыра 34 миллиона лет запустила оледенение Антарктиды
Ученые из Университета Флориды провели детальное картирование гравитационной аномалии под Антарктидой, объединив данные о землетрясениях с физическим моделированием. Исследование раскрывает историю формирования «гравитационной дыры» за последние 70 миллионов лет и ее влияние на климатические процессы.
Постоянное оледенение Антарктиды началось около 34 миллионов лет назад, примерно в то время, когда ее гравитационная дыра усилилась. Freysteinn G. Jonsson/Unsplash
Что такое «гравитационная дыра». Под термином «гравитационная дыра» ученые понимают не физическое отсутствие гравитации, а зону отрицательной гравитационной аномалии. В таких местах сила тяжести чуть слабее, чем в среднем по планете, из-за меньшей плотности вещества под корой. Это можно сравнить с вмятиной на поверхности невидимого силового поля Земли. Самая обширная такая зона находится в Индийском океане, но именно антарктическая аномалия представляет особый интерес из-за своего влияния на динамику льдов. Изменение гравитации буквально меняет высоту поверхности океана: там, где притяжение слабее, уровень воды опускается из-за того, что зоны сильной гравитации стягивают «одеяло» себя, в результате формируется гигантское понижение водного зеркала.
В Антарктиде зафиксирована одна из самых мощных гравитационных аномалий, природа которой долгое время оставалась загадкой. Используя сейсмические волны от землетрясений как своеобразный сканер, геофизики построили трехмерные карты плотности мантии. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Постоянное оледенение Антарктиды началось около 34 миллионов лет назад, примерно в то время, когда ее гравитационная дыра усилилась.
Выяснилось, что фундамент для этой «дыры» закладывался еще в эпоху динозавров, однако наиболее активный рост ее силы начался в период между 50 и 30 миллионами лет назад. Этот временной отрезок удивительным образом совпадает с моментом, когда южный континент начал покрываться мощным ледяным панцирем.
Соавтор работы, профессор Алессандро Форте, так описывает метод, использованный учеными: «Представьте себе компьютерную томографию всей Земли, но у нас нет рентгеновских лучей, как в кабинете врача. У нас есть землетрясения. Волны от них дают тот "свет", который освещает внутреннюю часть планеты».
Глубинные механизмы оледенения
Аномалии геоида (A) 65 млн лет назад, (B) 40 млн лет назад и (C) сегодняшний день, прогнозируемые на основе реконструкции трехмерной структуры мантии в зависимости от времени 70 млн лет назад. (D) Аномалии геоида на основе современной томографической модели GyPSuM23. Желтая звездочка отмечает современное географическое положение самой низкой точки Земли для негидростатического геоида на основе поправки на эллиптичность. Пурпурная звезда отмечает местоположение максимального углубления геоида после удаления гравитационного сигнала, генерируемого изостатически компенсированной неоднородностью коры.
Исследование показывает, что геологические процессы глубоко в мантии Земли напрямую связаны с формированием ледников на поверхности. Медленные движения вещества внутри планеты приводили к изменению гравитационного поля и деформации земной коры, что, в свою очередь, влияло на уровень моря у берегов Антарктиды.
Именно эти перемены создали условия, необходимые для начала стабильного оледенения около 34 миллионов лет назад. В тот период падение уровня углекислого газа и тектонические сдвиги изолировали континент от теплых океанических течений, запустив процесс глубокой заморозки.
По мнению исследователей, понимание того, как недра планеты формируют гравитацию и уровень моря, дает ключ к изучению стабильности современных ледяных щитов. Хотя процессы в мантии развиваются миллионы лет и не связаны напрямую с нынешним быстрым изменением климата, они составляют важную часть долгосрочной истории Земли. Ученые подчеркивают, что изучение связи между климатом и глубинными процессами помогает лучше прогнозировать будущее планеты в глобальном масштабе.