重力は地球上のどこでも同じように引っ張られるわけではありません。惑星の内部構造の変化により、惑星が表面を引っ張る強さには測定可能な差が生じます。最も弱い地域は南極の地下にあります。

で発表された研究では、 科学的報告書研究者らは、地球内部の岩石がゆっくりと滑り落ちるにつれて、この大陸規模の重力が数千万年かけて強化されたことを示した。この変化は、南極が今日も形づくる氷床の発達を始めた重大な気候変動と同時に発生した。

「地球の内部が重力と海面をどのように形作っているのかをより深く理解できれば、大きな氷床の成長と安定性に重要な要素についての洞察が得られるだろう」と、新しい研究の共著者であるアレッサンドロ・フォルテ氏はプレスリリースで述べた。

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南極の重力穴とは何ですか?

地球の重力は、惑星内部の質量がどのように組織されるかを反映します。密度の高い岩は少し強く引っ張られます。軽いまたは暖かい素材は抵抗が少なくなります。違いはわずかですが、衛星は驚くべき精度でそれらを測定できます。

南極の低重力は、地球上で最も広範囲にわたるこのような異常現象の 1 つです。地球の自転（質量をわずかに再分配し、表面重力に影響を与える）を考慮した後でも、南極大陸の下の地域は地球​​平均よりも弱いままです。

重力も海の形成に役立ちます。引きが弱い場所では、海水はより強い場所に移動します。その結果、南極周囲の海面は地球の中心に対してセンチメートル単位で測定されるよりもわずかに低い位置にありますが、地表から数千キロメートル下のプロセスによって動かされています。

研究者たちは、地球の重力場を測定するように設計された衛星ミッションを使用して、この重力を長年にわたって正確に特定してきました。彼らは、それがどのように進化したのか、あるいは南極の気候の変化がそれを引き起こしたのかどうかを知りませんでした。

地震を使用して内部をモデル化する

その歴史をたどるため、研究者らは数十年にわたって収集された世界規模の地震データに目を向けた。地震波が地球を伝わるとき、その速度は温度と密度によって異なります。世界中の地震の記録を分析することで、科学者は地球内部の 3 次元画像を収集できます。

「地球全体のCTスキャンを行うことを想像してみてください。しかし、診療所のようなX線はありません。地震はあります。地震波は、地球の内部を照らす『光』を提供します」とフォルテ氏は語った。

このフレームワークを使用して、チームは南極地下の岩石の密度を再構築し、それらの構造から生じる重力場を計算しました。モデル化された重力マップは高精度の衛星測定結果とほぼ一致しており、再構成によって惑星の内部が正確に捉えられたことを示す強力な証拠となります。

その仮定に基づいて、研究者らはモデルを地質学的時代に遡って実行し、マントル物質が数百万年にわたってどのように流れ、再配置されたかをシミュレーションした。

7,000万年の変化を再構築する

マントル岩石のゆっくりとした循環を追跡するコンピュータシミュレーションにより、チームは南極の重力場が過去7000万年にわたってどのように進化したかを再構築することができた。

かつて重力は弱かった。約5,000万年前から3,000万年前にかけて、深層マントルの構造が変化するにつれて、それが激化しました。

この期間は、持続的な冷却により大きな氷床が形成され安定化した、広範な南極氷河期の始まりと重なっています。この研究は、マントルの変化が氷の成長を引き起こしたことを示していない。しかし、このタイミングが平行しているということは、地球深部のプロセスが海面、大陸の高さ、または氷床の安定性に影響を与えた可能性のある境界条件に影響を与えた可能性があることを示唆している。

次のステップは、重力、海面、隆起を 1 つのフレームワークに組み合わせて、これらの接続をより直接的にモデル化することです。

研究の核心は、「私たちの気候は地球内部で起こっていることにどのように関係しているのか?」という根本的な問いに立ち返ることです。フォルテは言った。

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