Een aanhoudende zwaartekrachtafwijking onder Antarctica biedt wetenschappers een uniek inzicht in de interne werking van de planeet. Dit ‘zwaartekrachtgat’, formeel bekend als de Antarctische Geoïde Laag, is geen fysieke leegte, maar een langetermijnafdruk van langzame, krachtige bewegingen binnen de aardmantel – processen die onze planeet in de loop van tientallen miljoenen jaren opnieuw vormgeven.
Een venster op de diepe aarddynamiek
Onderzoekers van de Universiteit van Florida hebben de evolutie van deze zwaartekrachtafwijking in de afgelopen 70 miljoen jaar gereconstrueerd, waarmee de blijvende aanwezigheid ervan wordt bevestigd. De studie toont aan dat dit verschijnsel geen willekeurige fluctuatie is, maar een consistente signatuur van diepe aardstromingen die duizenden kilometers onder de Antarctische ijskap woelen.
De anomalie weerspiegelt hoe massa binnen de planeet wordt verdeeld. Hetere, drijvende mantelgesteente stijgt op, terwijl koudere, dichtere platen zinken. Deze langzame maar massieve bewegingen hervormen op subtiele wijze het zwaartekrachtveld van de aarde. Waar de zwaartekracht zwakker is, zoals op Antarctica, bevindt het ‘vlakke oppervlak’ van de oceaan (de geoïde) zich dichter bij het centrum van de planeet. Dit creëert een breed, zacht dieptepunt in het zwaartekrachtveld van de aarde – de diepste vallei met lange golflengte op aarde.
Het onwaarneembare meten
Het effect van deze anomalie op mensen is verwaarloosbaar: een persoon van 198 pond zou in dat gebied slechts ongeveer 5 tot 6 gram minder wegen. Maar wetenschappelijk gezien is het diepgaand. Het laat zien hoe materiaal diep in de aarde is gerangschikt en hoe die verspreiding zich in de loop van de geologische tijd heeft ontwikkeld. Wetenschappers reconstrueren het verleden door op natuurkunde gebaseerde modellen terug in de tijd te laten draaien met behulp van seismische beelden van de huidige mantel.
De verrassende consistentie van deze functie is cruciaal. Het lage niveau van de zwaartekracht heeft het grootste deel van de afgelopen 70 miljoen jaar aangehouden en is nog intenser geworden rond de tijd dat Antarctica ongeveer 34 miljoen jaar geleden overging in een permanent met ijs bedekt continent. Deze timing suggereert een mogelijk verband: veranderingen in het zwaartekrachtveld van de aarde kunnen op subtiele wijze het regionale zeeniveau beïnvloeden, waardoor de vorming van ijskappen wordt beïnvloed.
Implicaties voor klimaat- en planetaire wetenschap
Tegenwoordig zorgt de lage Antarctische geoïde ervoor dat het door de zwaartekracht gedefinieerde zeeoppervlak ongeveer 120 meter onder het mondiale gemiddelde ligt. Gedurende miljoenen jaren zouden dergelijke zwaartekrachtverschuivingen de randvoorwaarden van de ijskap kunnen hebben beïnvloed. Hoewel de ijstijd werd veroorzaakt door meerdere krachten, waaronder CO₂-niveaus en oceaanstromingen, benadrukt dit onderzoek een proces binnen de aarde dat op het juiste moment en op de juiste schaal plaatsvond om mogelijk het zeeoppervlak te beïnvloeden.
De aarde is niet de enige planeet met zwaartekrachtafwijkingen. Variaties op lange golflengten op Mars en Venus duiden op interne structuren en oude geologische activiteit. De aarde is echter uniek omdat zwaartekrachtmetingen kunnen worden vergeleken met seismologie en geologische gegevens, waardoor wetenschappers kunnen reconstrueren hoe deze kenmerken zich in de loop van de tijd hebben ontwikkeld.
‘Ons onderzoek laat zien hoe diep de dynamiek van de aarde het zwaartekrachtveld in de loop van de geologische tijd kan veranderen’, zegt co-auteur van het onderzoek, Alessandro Forte. “Of dat zich vertaalt in een meetbare invloed op klimaat/ijs is een aparte vraag die aanvullende gekoppelde modellen en bewijsmateriaal vereist.”
Het begrijpen van deze diep-aardse processen biedt kritisch inzicht in de planetaire evolutie. De aanhoudende lage zwaartekracht op Antarctica herinnert ons er krachtig aan dat de krachten die onze planeet vormgeven zich tot ver buiten het oppervlak uitstrekken en het zwaartekrachtveld van de aarde voortdurend hervormen op manieren die wetenschappers nog maar net beginnen te begrijpen.
