يقدم “ثقب الجاذبية” الموجود أسفل القارة القطبية الجنوبية للعلماء لمحة نادرة عن باطن الأرض العميق، وهو سجل ديناميكي للعمليات البطيئة الحركة التي أعادت تشكيل كوكبنا لعشرات الملايين من السنين.
هذا المنخفض الهائل اللطيف الأرض يعكس مجال الجاذبية، المعروف رسميًا باسم منخفض جيويد القطب الجنوبي، كيفية توزيع الكتلة في أعماق الكوكب. وفي دراسة جديدة أجراها باحثون في جامعة فلوريدا، أعاد العلماء بناء كيفية تطور شذوذ الجاذبية هذا على مدار السبعين مليون سنة الماضية، وكشفوا أن هذه الميزة ليست غريبة عابرة، ولكنها بصمة مستمرة ومتغيرة لتيارات بطيئة وقوية من الصخور التي تتحرك آلاف الأميال تحت القارة القطبية الجنوبية.
مخبأة تحت الطبقة الجليدية في القارة القطبية الجنوبية، فإن هذا الشذوذ ليس فراغًا، ولكنه علامة مميزة – بصمة طويلة الأمد للمحرك الداخلي البطيء للأرض، والتي تعيد تشكيل فهمنا المستمر للكوكب الديناميكي أدناه. “إنها نافذة على تحركات الأرض العميقة على مدى عشرات الملايين من السنين، وتظهر كيف يمكن للعمليات الموجودة تحت أقدامنا أن تعيد تشكيل مجال الجاذبية للكوكب بطرق مثيرة للدهشة ويمكننا قياسها اليوم،” قال المؤلف المشارك في الدراسة أليساندرو فورتي، أستاذ الجيوفيزياء في جامعة فلوريدا لموقع Space.com عبر البريد الإلكتروني.
يمكن أن يبدو مصطلح “ثقب الجاذبية” مثيرًا للقلق، مما يشير إلى وجود خطر محلي، في حين أن التأثير على الناس في الواقع غير محسوس: فالشخص الذي يبلغ وزنه 198 رطلاً (90 كيلوجرامًا) سيزن حوالي 5 إلى 6 جرامات فقط هناك. ومع ذلك، من الناحية العلمية، فإن الشذوذ عميق، ويكشف عن كيفية ترتيب المواد في أعماقها أرض وأوضح فورتي كيف تطور هذا التوزيع عبر الزمن الجيولوجي.
“ما يسميه الناس “ثقب الجاذبية” ليس ثقبًا حرفيًا في الأرض، وهو ليس مكانًا حيث جاذبية قال فورتي: “يختفي. إنه منخفض واسع جدًا ولطيف في مجال جاذبية الأرض”.
تختلف الجاذبية قليلاً في جميع أنحاء العالم لأن باطن الأرض ليس موحدًا. ترتفع صخور الوشاح الأكثر سخونة والطفو؛ ألواح أكثر برودة وأكثر كثافة من قاع البحر القديم تغرق. يتم إعادة توزيع هذه الحركات البطيئة ولكن الضخمة الكتلة داخل الكوكب، وإعادة تشكيل مجال الجاذبية بمهارة. حيث تكون جاذبية الأرض قليلة أضعفمثل القارة القطبية الجنوبية، فإن “السطح المستوي” المحدد بالجاذبية للمحيط، والذي يسمى الجيود، يقع بالقرب من مركز الكوكب.
إذا كانت الأرض مغطاة بمحيط هادئ تمامًا دون رياح أو تيارات، فإن المياه ستستقر في تلال ووديان واسعة تحددها الجاذبية البحتة. ويعد منخفض الجيود في القطب الجنوبي أحد تلك الوديان – وفي النماذج الجيوديناميكية، يعد أعمق وادي ذو طول موجي طويل على الكوكب، وفقًا للدراسة.
إعادة بناء الجاذبية المنخفضة للقارة القطبية الجنوبية
باستخدام الصور السيزمية لغطاء الأرض الحالي – المبني من زلزال الموجات التي تنتقل عبر الكوكب – قام الباحثون بتشغيل نماذج مستندة إلى الفيزياء إلى الوراء في الوقت المناسب على أجهزة كمبيوتر عالية الأداء. ولأن العلماء لا يستطيعون مراقبة الوشاح بشكل مباشر إلا كما هو موجود اليوم، فإن إعادة بناء ماضيه يتطلب محاكاة كيفية تدفق الصخور على مدى ملايين السنين واختبار افتراضات مختلفة حول خصائص مثل اللزوجة، أو مدى مقاومة صخور الوشاح للتشوه.
وقال فورتي: “أكثر ما أدهشني هو مدى التماسك الذي تبدو عليه القصة طويلة المدى. فالجاذبية المنخفضة ليست سمة عشوائية قصيرة العمر”. “في عمليات إعادة البناء التي قمنا بها، استمرت خلال معظم السنوات السبعين مليون الماضية، لكن قوتها وهندستها تتطوران بطرق تتفق مع عمليات إعادة التنظيم الرئيسية لتدفق الصخور في أعماق القارة القطبية الجنوبية.”
هذا المثابرة هو ما يجعل النتيجة مثيرة للاهتمام للغاية. يبدو أن انخفاض الجاذبية في القطب الجنوبي قد اشتد في نفس الوقت تقريبًا القارة القطبية الجنوبية تحولت إلى قارة مغطاة بالجليد بشكل دائم منذ حوالي 34 مليون سنة. يشير التوقيت إلى فرضية محتملة قابلة للاختبار: التغيرات في الطول الموجي الطويل في مجال جاذبية الأرض يمكن أن تغير بمهارة الخط الأساسي لمستوى سطح البحر الإقليمي، مما قد يؤثر على ظروف حدود الغطاء الجليدي.
اليوم، في المنخفض الجيودي في القطب الجنوبي، يقع سطح البحر المحدد بالجاذبية بحوالي 394 قدمًا (120 مترًا) تحت المتوسط العالمي – وهو اختلاف مذهل من الناحية الجيوفيزيائية. على مدى ملايين السنين، يمكن للتغيرات التدريجية في مشهد الجاذبية أن تغير كيفية قياس مستوى سطح البحر الإقليمي بالنسبة إلى الأرض.
ومع ذلك، أوضح فورتي أن التجلد في القطب الجنوبي كان مدفوعًا بقوى متعددة، بما في ذلك انخفاض مستويات ثاني أكسيد الكربون، وتغير أنماط دوران المحيطات، والتغير المناخي. التغيرات التكتونية. في حين أن الدراسة الجديدة لا تربط بشكل مباشر تغيرات الجاذبية بنمو الجليد، إلا أنها تسلط الضوء على عملية داخلية للأرض حدثت في الوقت المناسب وعلى النطاق المكاني المناسب للتأثير المحتمل على شكل سطح البحر.
وقال فورتي لموقع Space.com: “تُظهر دراستنا كيف يمكن لديناميكيات الأرض العميقة أن تعيد تشكيل مجال الجاذبية على مدار الزمن الجيولوجي”. “سواء كان ذلك يترجم إلى تأثير قابل للقياس على المناخ / الجليد هو سؤال منفصل يتطلب المزيد من النماذج والأدلة المقترنة. وهذا، في الواقع، هو المشروع التالي الذي نعمل عليه الآن.”
نافذة على باطن الأرض
تمتلك الأرض شذوذات كبيرة أخرى في الجاذبية، ولكن ما يجعل ثقب الجاذبية في القارة القطبية الجنوبية بارزًا هو اتساعها الكبير غير المعتاد وطولها الموجي الطويل واستمرارها على مدى عشرات الملايين من السنين. وفي النماذج التي تعزل الإشارات التي يحركها الوشاح، فإنها تشكل أعمق طول موجي طويل على الكوكب. أوضح فورتي أنه اعتمادًا على كيفية حساب الشكل الإهليلجي للأرض، يمكن لبيانات الأقمار الصناعية أحيانًا أن تظهر “أكبر” جاذبية منخفضة في مكان آخر، لكن ميزة القارة القطبية الجنوبية تظل لا مثيل لها في توقيعها الذي يحركه الوشاح.
وبعيدًا عن الأرض، تحمل هذه الدراسة آثارًا على علوم الكواكب. تُعد شذوذات الجاذبية ذات الطول الموجي الطويل بصمات للديناميكيات الداخلية، وهي أدلة على كيفية هروب الحرارة من الكوكب، وكيفية غرق المواد الكثيفة، وكيفية ارتفاع المواد الطافية. على عوالم مثل المريخ والزهرة، تكشف بيانات تتبع المركبات الفضائية عن اختلافات في الجاذبية تشير إلى الهياكل الداخلية والنشاط الجيولوجي القديم.
الأرض فريدة من نوعها لأنه يمكن التحقق من قياسات الجاذبية مع علم الزلازل والسجل الجيولوجي، مما يسمح للعلماء بإعادة بناء ليس فقط ما هو موجود اليوم، ولكن كيف تطور – وهذا المنظور التطوري هو القصة الأكثر إثارة للاهتمام، كما قال فورتي.
وكانت النتائج التي توصلوا إليها تم النشر في 19 ديسمبر 2025 في مجلة التقارير العلمية. وأوضح فورتي أن الدراسة تمثل ما يقرب من عقد من العمل، بقيادة المؤلف الأول بيتار غليسوفيتش، وتبني على تعاون طويل الأمد مع علماء الزلازل في جامعة تكساس في أوستن، الذين ساعدوا في تطوير التصوير المهم لباطن الأرض.
التعليقات