Наука На протяжении вот уже 40 лет, ученые пытаются выяснить, куда пропала сила тяжести на большой территории одного из регионов Канады, в частности в районе Гудзонова залива. Другими словами, сила тяжести в этой области и в близлежащих регионах крайне мала, значительно ниже, чем в других частях мира. Феномен впервые был обнаружен в 1960-х годах, когда было полностью изучено гравитационное поле Земли.
Для объяснения этой аномалии были предложены две теории. Но прежде, чем обратиться к ним, стоит рассмотреть, что же создает гравитацию. На базовом уровне, сила тяжести пропорциональна массе объекта. Поэтому, когда масса становится меньше, то, следовательно, вместе с ней уменьшается и сила тяжести. Гравитационные показатели могут варьироваться в различных частях Земли. Хотя мы представляем себе планету в виде шара, на самом деле у нее есть много выпуклостей на экваторе, и она немного сплющена к полюсам из-за своего постоянного вращения. Масса Земли не распределена пропорционально, и время от времени положение меняется. Таким образом, ученые предложили две теории о том, как масса области Гудзонова залива могла сократиться, повлияв тем самым на значительное снижение гравитационных сил в регионе.
Одна из теорий концентрируется на процессе, известном как конвекция, который происходит в земной мантии. Мантия – это слой расплавленной породы (магмы), который расположен на глубине 100-200 км от поверхности Земли. Магма имеет очень высокую температуру, она постоянно вращается и передвигается, поднимаясь и опускаясь, создавая тем самым конвекционные потоки. Конвекция направляет континентальные пластины Земли вниз, что уменьшает массу в этой области и, следовательно, уменьшает силу тяжести.
Другая теория объясняет отсутствие гравитации в области Гудзонова залива наличием ледникового покрова, который покрывал большую часть современной Канады и север Соединенных Штатов. Толщина этого ледникового покрова составляла на большей части территории 3,2 км, а в районе Гудзонова залива она была 3,7 км. Он был очень тяжелым и "тянул" Землю вниз. В течение 10000 лет лед таял, а 10000 лет назад исчез полностью. Он оставил глубокое углубление в Земле.
Чтобы получить более четкое представление о том, что случилось, надавите пальцем на кусок хлеба. Пока вы не отпускаете палец, углубление остается, но когда вы его уберете, форма восстановится. Аналогичная ситуация, по мнению сторонников этой теории, произошла и в случае с ледниковым покровом, лишь за тем исключением, что Земля не так быстро принимает свою прежнюю форму (около половины дюйма в год). В то же время, область вокруг Гудзонова залива имеет меньшую массу, поскольку "часть Земли была раздвинута ледниковым покровом по бокам". А меньшая масса, как уже было сказано, связана с низкой силой тяжести.
Так какая же из теорий верна? Судя по всему, обе. Конвекция и обратный эффект ледяного покрова – это оба события, которые ответственны за низкую силу тяжести на территории Гудзонова залива.
Для расчета влияния ледникового покрова ученые из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики использовали данные, собранные спутниками во время эксперимента по восстановлению гравитации и климата (GRACE) в период с апреля 2002 по апрель 2006 года. Спутники GRACE – это очень сложные по структуре аппараты, которые находились на орбите на расстоянии 500 км от поверхности Земли и 220 км друг от друга. Спутники в состоянии измерять расстояния вплоть до микрон, поэтому они могут обнаружить даже самые незначительные гравитационные изменения.
Когда главный спутник пролетал над районом Гудзонова залива, очень низкая сила тяжести приводила к тому, что он двигался по направлению от Земли и от своего сестринского спутника. Этот сдвиг в дистанционном обнаружении и используется для расчета изменения силы тяжести. Любые обнаруженные сдвиги могут быть использованы для создания карты гравитационных полей.
Данные GRACE позволили ученым создать топографическую карту того, как приблизительно выглядел Гудзоновый залив во время последнего ледникового периода. Полученные карты выявили некоторые интересные особенности района, в том числе две выпуклые области в западной и восточной части залива, где лед был гораздо толще. В настоящий момент гравитация в этих областях еще ниже, чем в целом по региону.
При помощи GRACE был сделан еще один важный вывод: оказывается, что ледяной покров ответственен только за 25-45 процентов изменений в гравитационных отклонениях Гудзонова залива и прилегающих областях. Получается, что оставшиеся 55-75 процентов отклонений произошли, скорее всего, за счет конвекции.
Территория Гудзонова залива будет обладать низкой силой тяжести еще в течение длительного периода времени. По оценкам, Земле нужно на полное восстановление еще 650 футов, а на это потребуется около 5000 лет. Однако, обратный эффект все еще виден. Несмотря на то, что уровень моря повышается по всему миру, в районе Гудзонова залива он понижается, поскольку Земля продолжает восстанавливаться после ледникового покрова.
Таким образом, тайна, окружающая гравитационные аномалии Канады в некоторой степени раскрыта, но проведенное исследование имеет более широкие последствия. Ученые были поражены, что они смогли увидеть, как выглядела Земля 20000 лет назад. Изолируя влияние ледяного покрова, исследователи смогли лучше понять, как конвекция повлияла на силу тяжести. Наконец, спутники GRACE предоставили ученым данные о многих ледниках. Исследуя изменения климата, которые происходили несколько тысяч лет назад, ученые могут лучше понять, как глобальное потепление и повышение уровня моря влияют на нашу планету сегодня.
