Forskere finder store afvigelser i tyngdekraften dybt under Antarktis

Uden at vi kan mærke det, sker der enorme bevægelser langt under vores fødder.

Enorme strømme af smeltet sten og jordskorpe stiger op eller synker ned i Jordens kappe. Over meget lange tidsrum er det med til at skabe både vulkaner og bjergkæder.

Disse bevægelser er særligt ekstreme et sted i Rosshavet ved Antarktis.

Her har forskere fundet den måske største afvigelse fra klodens gennemsnitlige tyngdekraft, målt ud fra det, der sker inde i jorden.

Forskerne kalder området for 'The Antarctic gravity hole'.

Det kaldes en gravitationsanomali, og det er en afvigelse fra det normale.

De data, forskerne har brugt til at kortlægge den store anomali ved Sydpolen, stammer blandt andet fra satellitter og målinger af seismiske bølger, som bevæger sig gennem kloden.

Forskerne bag den nye studie har forsøgt at bygge en datamodel, der forklarer, hvordan denne anomali har udviklet sig over tid.

Vi mærker tyngdekraften hele tiden

Du, jeg og alt andet på Jorden mærker klodens tyngdekraft hvert eneste øjeblik.

Al massen i denne enorme kugle af sten og metal trækker os i princippet mod midten.

Jordens masse skaber altså den tyngdekraft, vi oplever. Fysikken siger, at vi altid 'falder' mod klodens indre, men jorden under os holder os oppe.

Kloden under vores fødder er ikke en perfekt kugle af jern hele vejen ind til midten.

Den er kaotisk og i konstant forandring, og dybt nede kan der være områder med større eller mindre massetæthed. Det kan være dele af jordpladerne, som synker eller stiger i kappen.

Forestil dig, at hele Jorden er dækket af et helt stille hav, der ligger fuldstændig i ro. Ingen bølger, intet blæsevejr. Det eneste, der påvirker dette hav, er Jordens tyngdekraft.

Det er sådan, forskerne prøver at forestille sig kloden i det nye studie.

I havet er der 'dale' og 'bakketoppe', og vandet bevæger sig derhen, hvor tyngdekraften er stærkest. Det er næsten som om, vandet løber nedad bakke, men 'bakken' er forskellen mellem en svagere og en stærkere tyngdekraft.

»Det påvirker, hvordan vandet faktisk strømmer på Jorden,« siger Vegard Ophaug.

Han er professor ved Institut for Geomatik ved Norges Miljø- og Biovidenskabelige Universitet (NMBU). Vegard Ophaug har læst det nye studie, men har ikke selv deltaget i det.

Blev måske kraftigere for 30–50 millioner år siden

Forskerne bag det nye studie mener, at denne anomali har eksisteret i omkring 70 millioner år. De bruger datamodeller i forsøget på at se, hvordan den har udviklet sig over tid.

Her bliver tektoniske plader presset ned, så de synker dybt ned i den nederste del af kappen.

Samtidig stiger mere letflydende og varm masse op i den øverste kappe. Forskerne argumenterer for, at det kan spores til noget, der foregår 1.000–1.500 kilometer under iskappen i Antarktis.

De viser desuden, at dykket i tyngdekraften sandsynligvis blev markant stærkere for omkring 30–50 millioner år siden. De spekulerer i, om det kan have påvirket dannelsen af bjergkæderne i Antarktis.

»Jorden består af forskellige lag i kappen, som opfører sig på forskellig måde,« siger Vegard Ophaug.

Lagene har varierende stivhed drevet af varme.

»Alle ændringer i kappen handler om forflytning af masse. Det vil forårsage en ændring i tyngdekraften.«

Vi vejer ikke det samme overalt på kloden

En af forfatterne bag det nye studie, Alessandro Forte fra University of Florida, anslår, at en person på 90 kilo vejer fem til seks gram mindre i denne anomali, ifølge Space.com.

Det skyldes, at tyngdekraften er en smule svagere her end andre steder.

Men det gælder kun, hvis man ser isoleret på masserne og de processer, der foregår dybt inde i kloden, hvilket forskerne har forsøgt i dette studie.

Ser man på Jorden, som den er i virkeligheden er, får man et andet billede.

Jorden er i virkeligheden en roterende kugle med en lang række dynamiske effekter både under overfladen og på selve overfladen.

Det, der foregår i kappen, er kun en del af det samlede billede.

Vegard Ophaug forklarer, at Jorden ligner en kugle, men med en afgørende forskel. Set udefra roterer Jorden med omkring 1.700 kilometer i timen, uden at vi bemærker det.

Rotationen gør, at Jorden er lettere fladtrykt. Den er flad ved polerne, og både land og hav buler ud ved ækvator.

Det betyder, at man faktisk er tættere på Jordens centrum ved polerne og længst væk ved ækvator.

På grund af den hurtige rotation opstår en tydelig centrifugalkraft ved ækvator. Tilsammen betyder disse effekter, at vi faktisk vejer mere ved polerne end ved ækvator.

Vi er omkring en halv procent lettere ved ækvator.

En person på 90 kilo vil derfor veje flere hundrede gram mindre ved ækvator end ved polerne.

Men når man laver en datamodel, der inddrager målinger af hele Jordens tyngdefelt, og altså mere end bare det, der foregår i klodens indre, ser billedet anderledes ud, fortæller Vegard Ophaug.

Det største dyk i tyngdefeltet ligger dog ikke i Antarktis, men ved ækvator ude midt i Det Indiske Ocean.

I det nye studie ønskede forskerne kun at se på Jordens tyngdekraft forårsaget af det, der sker i kappen. Derfor måtte de lave en mere specialtilpasset jordmodel, forklarer Vegard Ophaug.

»Det er først i denne specialtilpassede geoide, at anomalien ved Antarktis bliver dominerende.«

Vegard Ophaug peger på, at det både er lærerigt og interessant at se på modeller, som prøver at beskrive det, der sker i Jordens indre.

Han understreger, at det især er relevant for folk, der arbejder med geodynamik, altså forskere, der undersøger processer i Jorden.

Vegard Ophaug arbejder selv med geodesi, hvilket vil sige, at han kortlægger Jordens tyngdefelt for at udvikle detaljerede koordinatsystemer, der viser forskelle i tyngdefeltet rundt om på kloden.

Han fortæller, at man blandt andet undersøger ændringer i ismasser, hvor smeltende is også ændrer massen på for eksempel en gletsjer. Det bruges blandt andet til at overvåge og kortlægge klimaforandringer.

©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark. Læs den oprindelige artikel her.