Что сковало Антарктиду льдом? Ученые винят глубинную гравитационную «яму», зревшую десятки миллионов лет

Под ледяным щитом Антарктиды скрывается удивительная особенность нашей планеты — здесь зафиксированы одни из самых слабых значений гравитации на Земле, с учётом влияния планетарного вращения. Новое исследование раскрывает, что причины этого явления уходят глубоко в недра планеты и связаны с медленным движением горных пород, продолжающимся десятки миллионов лет. Эти процессы удивительным образом совпадают по времени с крупными климатическими перестройками и началом масштабного оледенения континента.

Гравитационное поле Земли распределено неравномерно по поверхности планеты, хотя в повседневной жизни мы этого не ощущаем. Различия возникают из-за того, что в глубинах земной коры и мантии залегают породы разной плотности. В местах, где масса распределена менее плотно, сила притяжения оказывается немного слабее. В абсолютных величинах эти отклонения невелики, но для Мирового океана они весьма ощутимы.

Морская вода естественным образом стремится к зонам с более сильным гравитационным притяжением. Поэтому в районах гравитационных минимумов поверхность океана располагается несколько ниже относительно центра Земли. Именно такой пониженный уровень морской поверхности наблюдается в водах, окружающих Антарктиду.

Международная группа геофизиков создала детальную модель формирования этой «гравитационной ямы» и проследила, как она изменялась на протяжении геологических эпох. Для достижения этой цели учёные использовали глобальную базу данных землетрясений и сложные физические модели внутреннего строения нашей планеты.

Сейсмические волны в этом подходе играют роль природного «рентгена»: проходя через различные геологические слои, они позволяют восстановить трёхмерную картину глубинных структур Земли. По принципу действия это напоминает медицинскую томографию, только в масштабе всей планеты. Анализируя изменения скорости и направления распространения сейсмических волн, исследователи могут определить плотность и состав пород на разных глубинах.

На основе полученных данных исследователи составили расчётную гравитационную карту региона и сопоставили её с точными спутниковыми измерениями. Результаты продемонстрировали отличное совпадение, что подтвердило правильность выбранной модели. Убедившись в надёжности своего подхода, команда приступила к более амбициозной задаче — попытке реконструировать геологическую историю региона.

Учёные буквально прокрутили время назад и проследили, как менялось распределение масс в недрах под Антарктидой. Компьютерная реконструкция охватила впечатляющий период — примерно 70 миллионов лет, достигнув эпохи динозавров и раннего кайнозоя.

Расчёты показали поразительную картину эволюции гравитационного поля. Оказалось, что в далёком прошлом гравитационный минимум на Южном полюсе был выражен значительно слабее. Заметное усиление аномалии началось в интервале между 50 и 30 миллионами лет назад — именно в этот период происходили драматические изменения в геологических процессах.

Этот временной отрезок примечателен не только геофизическими изменениями. Те же самые миллионы лет ознаменовались крупнейшими климатическими сдвигами в истории Антарктиды, включая кардинальный переход к широкому распространению постоянного ледяного покрова. До этого времени континент отличался относительно тёплым климатом с обширными лесами.

Исследователи подчёркивают, что временное совпадение этих процессов пока не является доказательством прямой причинно-следственной связи между глубинными изменениями и климатическими событиями. Тем не менее, такая корреляция выглядит настолько интригующе, что определённо заслуживает дальнейшего детального изучения.

Следующим этапом исследований станет создание комплексной модели, которая объединит изменения гравитационного поля, колебания уровня моря и вертикальные движения континентальной поверхности. Учёные стремятся понять, могли ли процессы, протекающие в глубинах Земли, косвенно повлиять на формирование, рост и долговременную устойчивость антарктических ледниковых щитов.