Naučnici su ranije otkrili da se duboko ispod Indijskog okeana prostire ogromna gravitaciona anomalija, veća od million kvadratnih kilometara, u kojoj je gravitaciono privlačenje slabije nego gotovo bilo gde drugde na planeti. Antarktik je, čini se, druga još moćnija i zanimljivija verzija iste priče jer postoji mogućnost da je slabija gravitacija pod kontinentom mogla dugoročno uticati na stabilnost ledenih ploča i lokalni nivo mora.
Naučnici decenijama proučavaju intrigantne „gravitacione rupe”, velika područja na Zemlji u kojima su učinci gravitacije znatno slabiji od proseka. Taj fenomen posebno je izražen u Indijskom okeanu i na Antarktiku. Naime, učinci gravitacije ispod ledenog kontinenta slabiji su nego što bi se očekivalo. Šta su to „gravitacione rupe”?
Da bismo shvatili zašto one postoje treba krenuti od činjenice da gravitacija na Zemlji nije svuda jednaka, jer planeta nije savršena kugla. Spljoštena na polovima, sa izbočinama na ekvatoru, gde u dubinama postoje uzvišenja i udubljenja, a u unutrašnjosti, u plaštu, stalno se kreću ogromne stene. Ta spora kretanja užarenih stena, u kojima se topliji materijal uzdiže, a hladniji tone, nazivaju se konvekcija. Ona uzrokuje preraspodelu mase, a gravitacija zavisi upravo od te raspodele. Nepravilna gravitacijska površina prikazuje se pomoću geoida – zamišljene visiine mora koja bi postojala kada bi voda reagovala samo na gravitaciju i rotaciju planete. Geoid izgleda poput krompira, s izbočenjima i udubljenjima. Udubljenja su anomalije, kolokvijalno nazvane „gravitacione rupe”.
Najpoznatija takva anomalija, prvi put identifikovana 1948, nalazi se u Indijskom okeanu. U tom području visina mora je oko 100 metara niža od globalnog proseka. Treba napomenuti da je reč o razlici u visini geoida, a ne stvarnoj rupi u vodi. Ona je verovatno posledica dubokih struktura u plaštu što potiču od potonulih ostataka okeanske kore iznad koje se nalazio drevni okean Tetis. Te guste stene spuštale su se stotinama kilometara duboko, dok su se oko njih uzdizali stubovi toplog ređeg materijala. Takva kretanja promenila su raspodelu gustoće u plaštu i oslabila gravitaciono privlačenje iznad Indijskog okeana.
Ovde treba imati na umu da na silu privlačenja na određenom mestu utiču dva glavna činioca: rotacija Zemlje i raspodela mase duboko u plaštu. Zbog rotacije Zemlje oko svoje ose na površini nska tela deluje centrifugalna sila koja je najjača na ekvatoru, a najslabija oko polova. Antarktik se nalazi u području oko Južnog pola, pa centrifugalna sila koja deluje prema spolja, ne smanjuje gravitacionu silu što deluje ka središtu Zemlje. Iz toga proizlazi da bi gravitacija trebalo da bude nešto jača nego na ekvatoru, gde centrifugalna sila dosta snažno deluje u smeru suprotnom od gravitacije.
Međutim, merenja pokazuju da je gravitacija ispod Antarktika slabija nego što bi se očekivalo. Razlog je ono što se događa stotinama kilometara ispod kontinenta. U Zemljinom plaštu stene se vrlo sporo kreću u procesu koji nazivamo konvekcija. Ako se ispod nekog područja nalazi topliji ređi materijal, ukupna masa po jedinici zapremine je manja. Sila gravitacije pojednostavljeno zavisi od ukupne mase Zemlje i udaljenosti od njenog središta u skladu s formulom F = G (m₁ m₂)/r², gde je F sila, G gravitaciona konstanta, m₁ masa Zemlje, m₂ naša masa, a r udaljenost našeg središta od središta Zemlje.
No, budući da masa u Zemlji nije jednako raspoređena, ako je pod Antarktikom manje guste tvari ili je potonula dublje u unutrašnjost, gravitaciono privlačenje na površini biće slabije nego što bi se očekivalo samo na temelju oblika i rotacije planete. Prema novom naučnom radu, objavljenom u časopisu Scientific Reports, profesor geofizike sa Univerziteta Florida Alesandro Forte i naučnik iz Pariskog instituta za fiziku Zemlje Petar Glišović otkrili su da su pomicanja golemih stena ispod Antarktika povezana s velikim promenama klime tog kontinenta. To sugeririše da su promene u gravitaciji možda omogućile porast ledenih pokrivača. Naime, čak i malo smanjenje gravitacije moglo je dugoročno povećati zadržavanje leda. Treba napomenuti da je reč o dugoročnim procesima na geološkim vremenskim skalama, a ne o činiocima koji objašnjavaju današnje klimatske promene. Da bi istražili kako se gravitacija u području Antarktika menjala tokom miliona godina, naučnici su analizirali bogatu bazu podataka potresa zabeleženih širom sveta.
„Zamislite da pravimo CT snimak cele Zemlje, a nemamo rendgenske zrake kao u lekarskoj ordinaciji”, rekao je Forte. „Imamo potrese. Talasi potresa su svetlo koje osvetljava unutrašnjost planete.” Naime, ti valovi putuju kroz unutrašnjost planete i menjaju brzinu zavisno od gustoće materijala, pa omogućuju trodimenzionalnu rekonstrukciju plašta. Australijsko-hrvatski geofizičar, akademik Hrvoje Tkalčić, kaže da seizmička tomografija u tom smislu uistinu funkcioniše slično kompjuterskoj tomografiji (CT): „Umesto rendgenskih zraka ona koristi talase potresa koji prirodno nastaju širom sveta. No, treba napomenuti da je pokrivenost seizmičkim stanicama pod Antarktikom relativno slaba, što unosi neizvesnost u rekonstrukcije strukture plašta na tim dubinama, a to i sami autori priznaju”.
Pomoću računarskih modela tim je rekonstruisao stanje gravitacione anomalije pre 70 miliona godina, u vreme kada su dinosauri još hodali Zemljom. Utvrdio je da je ona jačala tokom desetina miliona godina i da se podudarala s velikim promenama u klimi kontinenta i sa širenjem lednika, što je imalo dalekosežne učinke na visinu mora i kiselost okeana. To razdoblje podudara se s prelazom iz toplog sveta bez trajnog leda u današnji u kojem postoji ledeni kontinent. Kada je Antarktik pre oko 34 miliona godina ušao u stanje trajne glacijacije, promenile su se i globalne visine mora i hemijska svojstva okeana. Geodinamičari, inače, uzimaju tomografski model kao početnu sliku Zemljine unutrašnjosti, a zatim pomoću geodinamičkih modela i osnovnih fizičkih zakona ekstrapoliraju vremensku komponentu, odnosno evoluciju konvekcije u plaštu. Iako rezultati ne dokazuju neposrednu uzročno-posledičnu vezu da su pomicanja stena i promene gravitacije uzrokovale porast leda, Forte i Glišović planiraju da ispitaju jesu li promene visine mora direktno povezane s jačanjem te anomalije.
Naučnici su ranije otkrili da se duboko ispod Indijskog okeana prostire ogromna gravitaciona anomalija, veća od million kvadratnih kilometara, u kojoj je gravitaciono privlačenje slabije nego gotovo bilo gde drugde na planeti. Antarktik je, čini se, druga još moćnija i zanimljivija verzija iste priče jer postoji mogućnost da je slabija gravitacija pod kontinentom mogla dugoročno uticati na stabilnost ledenih ploča i lokalni nivo mora. Drugim rečima, duboki procesi u plaštu mogli su nedirektno oblikovati površinske klimatske uslove. Ako se to potvrdi, biće potrebno proširiti pojam klimatskog sistema jer je moguće da on ne obuhvata samo atmosferu i okeane, nego i sporu, ali moćnu dinamiku unutrašnjosti Zemlje. To bi značilo da su emisije gasova staklene bašte, iako dominantan uzrok današnjih klimatskih promena, samo jedan sloj u priči.
(Ilustacija NASA/AI)
(Indeks)
