Dziura grawitacyjna pod Antarktydą. Największa anomalia coraz silniejsza

Panuje przekonanie, że grawitacja Ziemi jest wartością stałą. W rzeczywistości jednak jej siła zmienia się w zależności od lokalnych różnic w gęstości materii. W miejscu znanym jako Antarktyczne Minimum Geoidy (Antarctic Geoid Low - AGL), przyciąganie ziemskie jest mierzalnie słabsze. Ma to bezpośrednie przełożenie na poziom wód. Ponieważ woda naturalnie odpływa w kierunku obszarów o silniejszej grawitacji, powierzchnia oceanu wokół Antarktydy znajduje się bliżej środka Ziemi, niż miałoby to miejsce w innych okolicznościach.

Zrozumienie mechanizmu powstawania tej anomalii wymagało od naukowców zajrzenia wgłąb planety. Alessandro Forte, Ph.D. z University of Florida, porównuje tę metodę do medycznej tomografii komputerowej. "Wyobraźmy sobie wykonanie skanu CT całej Ziemi, ale nie mamy promieni rentgenowskich jak w gabinecie lekarskim. Mamy trzęsienia ziemi. Fale sejsmiczne dostarczają 'światło', które oświetla wnętrze planety" - skomentował współautor badania w oświadczeniu uczelni. W istocie technika ta nosi nazwę tomografii sejsmicznej. Pomogła ona badaczom stworzyć trójwymiarowe mapy struktur ukrytych pod skorupą ziemską.

Podczas gdy większość dotychczasowych badań koncentrowała się na współczesnych "migawkach", teraz dzięki połączeniu danych sejsmicznych, fizyki minerałów oraz zaawansowanego modelowania komputerowego naukowcy zdołali przeprowadzić symulację, która cofnęła zegar geologiczny o 70 milionów lat.

Nowe dane z symulacji dowodzą, że anomalia grawitacyjna na Antarktydzie utrzymuje się od co najmniej 70 milionów lat, a między 50-30 milionami lat temu przeszła ona kluczową transformację pod względem amplitudy i położenia. Co ciekawe, moment ten zbiega się w czasie z gwałtownym przesunięciem osi obrotu Ziemi, co zostało niezależnie potwierdzone przez dane paleomagnetyczne dotyczące zjawiska wędrówki biegunów.

Początkowo stabilność anomalii była podtrzymywana przez struktury gęstości w dolnym płaszczu Ziemi. Jednak w ciągu ostatnich 40 milionów lat nastąpiła istotna zmiana - wzrastający wpływ wyporności w górnym płaszczu, szczególnie powyżej głębokości 1300 km, doprowadził do znacznego pogłębienia samej anomalii. Proces ten odzwierciedla złożoną interakcję między długotrwałą subdukcją głębokich warstw pod północno-zachodnią strefą brzegową Antarktydy a szerokim, napędzanym termicznie wznoszeniem się lżejszego materiału pochodzącego z najgłębszych partii płaszcza.

Antarktyczna dziura grawitacyjna okazała się nie tyle zjawiskiem nagłym, co wynikiem powolnego ruchu skał wewnątrz płaszcza. Odkrycie to sugeruje istnienie głębokiego związku między procesami zachodzącymi we wnętrzu Ziemi a ewolucją jej powłoki lodowej. Wskazuje ono też na kluczową rolę powiązań między dodatnią i ujemną wypornością płaszcza w kształtowaniu globalnych anomalii grawitacyjnych. Dzięki zintegrowaniu danych sejsmicznych, geodynamicznych oraz fizyki minerałów, rekonstrukcje te dostarczają spójnego obrazu przepływów wewnątrz Ziemi.

Rekonstrukcja historii anomalii grawitacyjnej na Antarktydzie ujawniła, że było to najsilniejsze obniżenie geoidy na świecie. Dotychczas wskazywano na Ocean Indyjski jako miejsce najgłębszego spadku, jednak perspektywa geodynamiczna z uwzględnieniem elipsoidy hydrostatycznej pokazuje, że to właśnie pod Antarktydą znajduje się najbardziej znacząca niehydrostatyczna depresja geoidy.

Naukowcy podkreślają, że zrozumienie omówionych w badaniu zależności ma kluczowe znaczenie dla dalszych prognoz geologicznych. "Jeśli możemy lepiej zrozumieć, w jaki sposób wnętrze Ziemi kształtuje grawitację i poziomy mórz, zdobędziemy wgląd w czynniki, które mogą mieć znaczenie dla wzrostu i stabilności dużych pokryw lodowych" - skomentował prof. Alessandro Forte.

Kolejnym krokiem badaczy będzie precyzyjne ustalenie, czy rosnąca się dziura grawitacyjna bezpośrednio stymulowała wzrost pokrywy lodowej, co ostatecznie pozwoli odpowiedzieć na pytanie, jak głębokie procesy podziemne sterują klimatem, w którym żyjemy.

Źródła:

• Glišović, P., Forte, A.M. Cenozoic evolution of earth's strongest geoid low illuminates mantle dynamics beneath Antarctica. Sci Rep 15, 45749 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-28606-1
• Hamilton, E. Antarctica sits above Earth's strongest "gravity hole." Now we know how it got that way. University of Florida News (2026). https://news.ufl.edu/2026/02/antarctic-gravity-hole/