Co istotne, nie mówimy o magicznej dziurze, która wciąga statki czy odwraca prawa fizyki. To subtelna anomalia, ale na tyle realna, że daje się ją zobaczyć w danych satelitarnych i w precyzyjnych modelach Ziemi. Nowe badanie pokazuje, że źródła tego fenomenu nie trzeba szukać w lodzie ani w powierzchniowych sztuczkach geologii, tylko głęboko pod stopami, w powolnych ruchach skał, które pracowały na ten efekt przez dziesiątki milionów lat.
Niewidzialna siła, która rzeźbi Antarktydę
Gdy słyszymy najsilniejszy dołek grawitacyjny, wyobraźnia lubi pójść w stronę sensacji. Tymczasem to raczej opowieść o różnicach gęstości skał ukrytych daleko pod skorupą ziemską. Tam, gdzie materiał we wnętrzu Ziemi jest nieco lżejszy lub ułożony w inny sposób niż gdzie indziej, lokalna grawitacja wychodzi minimalnie słabsza. W skali codziennego życia to niezauważalne. W skali planety i oceanów potrafi być już znaczące.
Klucz jest w tym, że oceany reagują na grawitację jak na nachylenie. Woda lubi przemieszczać się w stronę miejsc o minimalnie silniejszym przyciąganiu. Dlatego tam, gdzie grawitacja jest słabsza, poziom powierzchni morza może być odrobinę niższy względem środka Ziemi. Antarktyda, przez swoją anomalię, ma wokół siebie mierzalnie obniżoną powierzchnię oceanu w porównaniu do scenariusza bez tego efektu. To brzmi abstrakcyjnie, ale dla modelowania cyrkulacji oceanicznej i zmian poziomu mórz takie detale są wyraźnie widoczne.
Najciekawsze w nowej pracy jest jednak to, że autorzy nie poprzestają na stwierdzeniu, że tak jest. Oni próbują odpowiedzieć na pytania jak i kiedy się to stało. A to prowadzi do zaskakującej koincydencji: okres wzmacniania się antarktycznego dołka grawitacyjnego zbiega się czasowo z wielkimi zmianami klimatycznymi kontynentu, w tym z początkiem szeroko zakrojonego zlodowacenia. Brzmi jak scenariusz, w którym wnętrze planety nie jest tylko tłem, ale jednym z aktorów na scenie klimatu.
Jak prześwietla się wnętrze Ziemi?
Żeby zrozumieć coś, czego nie widać, trzeba znaleźć odpowiedni latarnik. W tym przypadku rolę latarni pełnią trzęsienia ziemi. Fale sejsmiczne rozchodzą się przez planetę i niosą w sobie informację o tym, przez co przeszły. Jeśli natrafiają na obszary o innej gęstości, temperaturze czy składzie, zmienia się ich prędkość i zachowanie. To właśnie na tej zasadzie naukowcy od lat budują trójwymiarowe mapy wnętrza Ziemi.
W badaniu wykorzystano globalne rejestry sejsmiczne oraz modelowanie oparte na fizyce, aby zrekonstruować strukturę wnętrza planety i przewidzieć wzór grawitacji na powierzchni. To ważne rozróżnienie: nie chodzi o prostą interpolację danych, tylko o spójny, fizyczny obraz tego, jak układ mas wewnątrz Ziemi powinien przekładać się na pole grawitacyjne.
Jest tu jeszcze jeden, bardzo mocny element wiarygodności: autorzy zestawili wynik rekonstrukcji z danymi satelitarnymi, które są dziś złotym standardem pomiaru pola grawitacyjnego. Zgodność oznacza, że model nie jest tylko elegancką opowieścią, ale czymś, co naprawdę trafia w to, co obserwujemy. Dopiero wtedy ma sens kolejny krok, czyli cofanie czasu.
Cofanie wskazówek o 70 milionów lat: kiedy dołek zaczął ciążyć mniej?
Najbardziej filmowy fragment tej historii zaczyna się w momencie, gdy naukowcy próbują odtworzyć przeszłość. Skoro potrafimy zbudować model, który dobrze opisuje teraźniejszość, to można spróbować przeprowadzić symulację wstecz i zobaczyć, jak układ mas we wnętrzu Ziemi zmieniał się przez dziesiątki milionów lat.
Wynik jest zaskakująco konkretny: antarktyczny dołek grawitacyjny nie zawsze był tak wyraźny jak dziś. W rekonstrukcjach wygląda na słabszy na wcześniejszych etapach, a potem zaczyna się wzmacniać w okresie mniej więcej między 50 a 30 milionów lat temu. To nie jest wczoraj w geologicznej skali, ale to też nie jest mglista wieczność. To przedział czasowy, o którym potrafimy mówić w kontekście kluczowych przemian klimatycznych na południu.
Tu pojawia się najważniejsza sugestia: wzmacnianie się anomalii czasowo pokrywa się z przejściem Antarktydy w stan szerokiego zlodowacenia. Oczywiście z samej zbieżności dat nie wynika automatycznie związek przyczynowy, ale to wystarczająco mocna przesłanka, żeby zapytać, czy zmieniające się pole grawitacyjne, poziom mórz i unoszenie lub opadanie kontynentu mogły wspólnie sprzyjać stabilizacji wielkich lądolodów.
Co grawitacyjny dołek robi oceanom i dlaczego to nie jest tylko ciekawostka?
Jeśli grawitacja w danym miejscu jest minimalnie słabsza, woda ma tendencję do odpływania ku obszarom o silniejszym przyciąganiu. W praktyce oznacza to, że powierzchnia oceanu nie jest idealną kulą ani nawet prostą, równą warstwą. Jest pofałdowana w sensie fizycznym, a te różnice można opisać pojęciem geoidy, czyli umownej powierzchni, która odpowiada temu, jak układałaby się woda pod wpływem grawitacji.
W rejonie Antarktydy ta powierzchnia jest niższa, niż byłaby bez anomalii. To może wpływać na to, jak rozkładają się różnice ciśnień w oceanach, jak zachowują się prądy i jak interpretujemy lokalne pomiary poziomu morza. Dla naukowców od klimatu i dla geofizyków to nie jest detal w stylu fun fact. To element, który może poprawić lub pogorszyć dokładność modeli, zwłaszcza gdy mówimy o długich skalach czasu.
W tle jest jeszcze jeden praktyczny wątek: kiedy próbujemy prognozować zachowanie wielkich pokryw lodowych, musimy rozumieć nie tylko temperaturę powietrza i oceanu, ale też to, jak zmienia się względny poziom morza i wysokość lądu. A te rzeczy potrafią zależeć od tego, co dzieje się w głębokim wnętrzu planety. Jeśli chcemy mówić o stabilności lądolodu w perspektywie setek czy tysięcy lat, to takie powolne mechanizmy nagle przestają być powolne. Stają się fundamentem.