7 Minute
Ceva adânc sub Antarctica se schimbă, iar efectul este aproape poetic: o denivelare subtilă în câmpul gravitațional al Pământului s-a adâncit treptat timp de zeci de milioane de ani. Nu o vei simți sub picioare. Nu o vei vedea dintr-un avion. Dar atunci când geofizicienii cartografiază gravitația planetei — geoidul — această regiune iese în evidență ca una dintre cele mai persistente depresiuni, iar cercetări noi sugerează că devine mai puternică pe măsură ce procese lente din mantaua Terrei remodelează planeta din interior.
Citirea formelor ascunse ale Terrei
Geoidul este o suprafață abstractă: imaginează-ți nivelul mediu al mării global întins peste continente. El urmărește gravitația mai degrabă decât topografia, astfel încât reflectă anomalii de masă de sub scoarță — regiuni în care roci mai dense sau mai ușoare trag puțin mai tare sau mai slab de obiectele de la suprafață. Diferențele sunt mici în termeni cotidiani (o cântar de baie s-ar putea modifica cu câteva grame), dar pentru geoscienți ele reprezintă un diagnostic puternic al activității mantalei și al litosferei profunde.
Alessandro Forte de la University of Florida și Petar Glišović de la Paris Institute of Earth Physics au abordat problema cu două instrumente complementare. Mai întâi, au folosit tomografia seismică — modul în care undele seismice accelerează sau încetinesc când trec prin materiale diferite — pentru a construi un model tridimensional al densității mantalei Terrei sub Antarctica. Gândește-te la asta ca la o scanare CT a planetei, în care cutremurele furnizează razele care luminează interiorul. Apoi au introdus acel model de densitate în simulări bazate pe fizică ale curgerii mantalei și ale gravitației pentru a reconstrui geoidul de-a lungul timpului geologic.
Rezultatele se potrivesc remarcabil de bine cu gravimetria contemporană prin satelit. Această concordanță le oferă cercetătorilor încredere că modelul capturează anatomia esențială a depresiuni geoidale din Antarctica. De la acest punct de plecare au efectuat o „derulare înapoi” geodinamică: rulând modelul de curgere al mantalei în sens invers pentru a examina cum a evoluat depresia gravitațională încă din Cenozoicul timpuriu, în urmă cu aproximativ 70 de milioane de ani, și apoi înainte din nou pentru a testa dacă modelul se întoarce la geoidul din prezent.
Cum se formează o depresiune gravitațională și de ce contează
Imaginea care reiese este una a unei transformări graduale. O depresiune gravitațională în apropierea Antarcticii a existat de cel puțin 70 de milioane de ani, dar forma şi intensitatea ei s-au schimbat semnificativ în urmă cu aproximativ 50 de milioane de ani. Conform simulărilor, plăci de litosferă oceanică, asemănătoare unor covoare, s-au subductat și au coborât în mantaua de sub și din jurul Antarcticii. Aceste fâșii dense, care se scufundă, au modificat distribuția masei în mantaua adâncă și au produs un geoid scăzut persistent la suprafață.
În același timp, o bandă largă de material mantalic cald și ușor a urcat sub regiune, afirmându-și treptat influența în ultimele ~40 de milioane de ani și consolidând depresiunea geoidală. Modelul reproduce, de asemenea, înregistrări ale fenomenului True Polar Wander — reorientarea lentă a axei de rotație a Pământului în raport cu scoarța solidă — adăugând o altă verificare a plauzibilității sale. Prin alinierea atât cu datele de gravitație prin satelit, cât și cu istoria paleorotațională, studiul leagă convecția din mantală de observabilele de la suprafață într-un mod coerent.
De ce ar trebui să ne pese de o mică scădere a gravitației sub gheața Antarcticii? Pentru că geoidul controlează forma suprafeței mării. Unde geoidul este mai jos, suprafața oceanului tinde să fie de asemenea mai jos. Aceasta deschide o posibilitate interesantă: un geoid în scădere în apropierea Antarcticii ar fi putut reduce local nivelul mării, modificând condițiile de coastă și linia de sprijin a ghețarilor într-un moment crucial al istoriei climatice a Terrei. Momentul se aliniază cu pași importanți în glacierea Antarcticii — calotele de gheață au început să se extindă serios în jurul a 34 de milioane de ani în urmă — astfel că, deși cauzalitatea nu este probată, legătura este plauzibilă și merită investigată.
Această cercetare demonstrează că coregrafia lentă a plăcilor subductate și a afloririlor mantalei poate lăsa urme asupra nivelului mării și asupra comportamentului calotelor glaciare, chiar dacă efectele sunt subtile și se desfășoară pe zeci de milioane de ani.
Implicații, instrumente și direcții viitoare
Studiul subliniază valoarea integrării imagisticii seismice, gravimetriei prin satelit și modelării mantalei bazate pe fizică. Misiunile prin satelit precum GRACE și succesoarele sale au revoluționat capacitatea noastră de a cartografia câmpul gravitațional al Terrei. Rețelele seismice oferă perspectiva complementară asupra interiorului. Împreună, ele permit oamenilor de știință să testeze dacă procesele din adâncul Terrei, inferate din anomalii de viteză seismică, prezic și semnalul gravitațional și mișcarea polară istorică înregistrată în roci și sedimente.
Pentru glaciologi și cercetătorii nivelului mării, concluzia este dublă. În primul rând, schimbările geoidale determinate de activitatea mantalei reprezintă o componentă non-neglijabilă a istoriei regionale pe termen lung a nivelului mării și trebuie luate în considerare alături de factorii determinați climatic, precum topirea gheții și expansiunea termică. În al doilea rând, deoarece curgerea mantalei operează pe scale de timp de milioane de ani, influența sa este cea mai relevantă pentru studiile geologice și climatice din adâncuri, dar poate, de asemenea, să informeze modelele de stabilitate a calotelor glaciare prin modificarea condițiilor de referință la frontieră.
Munca viitoare va trebui să precizeze cronologiile și mecanismele. Pot modelele de mantală la rezoluție înaltă și seturile de date seismice îmbunătățite să identifice când și unde geoidul s-a modificat cel mai rapid? Pot înregistrările sedimentare și paleăliniile țărmului din jurul Antarcticii să confirme scăderile locale de nivel ale mării prezise de modele? Acestea sunt întrebări testabile. Infrastructura științifică există; este o chestiune de rafinare a inputurilor și de integrare a dataset-urilor disparate.
Perspectivă de expert
„Ceea ce mi se pare cel mai convingător,” spune Dr. Lina Moreno, specialistă în geodinamică neafiliată studiului, „este lanțul cauzal propus de autori: subducția plăcilor, rearanjarea mantalei, modificarea geoidului și apoi posibilele impacturi asupra nivelurilor locale ale mării și comportamentului calotelor. Fiecare verigă are incertitudini, dar metodologia leagă observațiile de teorie într-un mod convingător. Ne amintește că Pământul solid este un partener lent, dar activ, în sistemul climatic al planetei.”
Mici la suprafață, mari în implicații: „gaura” gravitațională antarctică ne reamintește că interiorul Pământului se mișcă, iar mișcările sale se propagă prin oceane și gheață. Rămân multe întrebări de răspuns — dar cu cât privim mai adânc, cu atât interiorul planetei ne ajută mai bine să explicăm poveștile de la suprafață pe care încercăm să le citim.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu