南極: 地球重力在南極凹陷:研究發現冰原下藏著一個重力空洞

2026-03-07 | 來源: DeepTech深科技 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

在驗證了現狀模型後，研究團隊迎來了真正的挑戰：將時間撥回遠古。

借助高性能超級計算機，研究人員采用了一種名為“物理反向推演”的技術。基於時間反轉的地幔對流建模，他們模擬了從恐龍滅絕至今、覆蓋整個新生代，歷時 7,000 萬年間地幔岩石的緩慢流動和重新排列過程。該模型不僅將岩石的重量和溫度納入考量，還把地球表面的板塊運動、地形起伏等海量現實數據全部喂給了模型。

為了確保時間倒流的准確性，模型引入了獨立的古地磁數據進行交叉驗證。結果顯示，該模型精准地再現了大約 5,000 萬年前地球自轉軸發生的急劇橫向偏移，即“真極移”（True Polar Wander），這進一步證實了該重力演化模型的可靠性。

最終，“倒放錄像”揭示，南極的重力低谷不是轉瞬即逝的異常現象，而是存在了至少 7,000 萬年的持久特征，但又並非一成不變。

圖 | 隨時間變化的大地水准面預測（來源：Scientific Reports）

模型顯示，一開始，在始新世初（約 6,500 萬年前），全球重力低點位於南大西洋（30°S-45°S），且相對較弱；隨後到 5,000 萬~3,000 萬年前，重力低點的位置快速遷移至羅斯海灣，同時幅度顯著增強。

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研究人員還在論文中指出，這種增強是由兩種深層地質力量相互作用驅動的：一方面是西北南極邊緣下方古老構造板塊（冷而致密的俯沖板片）長期向地幔深處沉降；另一方面，在過去約 4,000 萬年裡，來自最下層地幔的廣泛的、由熱力驅動的浮力物質（較熱的岩石）向上湧動，特別是在深度約 1,300 公裡以上的上地幔區域，這種浮力的貢獻不斷增加，最終放大了南極重力低谷的強度。

深地動力與地表氣候的奇妙共振

最令科學界興奮的，是地幔深處這場“慢動作”岩石翻滾發生的時間點。

南極重力低谷急劇增強的時期（5,000 萬至 3,000 萬年前），與南極洲氣候系統發生重大轉變的時期高度重疊。大約在 3,400 萬年前，地球經歷了持續的降溫，南極洲開始大面積成冰，形成了今天塑造這片大陸的巨大冰蓋。

現在學界普遍認為，南極冰川化是二氧化碳濃度下降、洋流改變和板塊運動等多種因素共同作用的結果。雖然這項研究並沒有直接斷言地幔變化“導致”了冰蓋的生長，但這種時間上的重合提出了一個極具潛力的科學假設：隨著南極下方重力低谷的加深，該地區局部的海平面會隨之進一步下降。這種由重力驅動的海平面和大陸海拔邊界條件的改變，很可能為大型冰蓋的形成和穩定提供了有利的物理環境。

福特教授表示：“如果我們能更好地理解地球內部如何塑造重力和海平面，我們就能深入了解那些可能對大型冰蓋的生長和穩定性至關重要的因素。”他同時指出，目前這仍是一種可檢驗的假設，未來需要進一步建模，開發將重力、海平面變化與大陸隆升結合在同一框架下的耦合模型，以直接測試深地動力學與冰蓋動力學之間的因果關系。

南極冰原之下的“重力空洞”，是地球重力場圖上的一塊藍色斑塊，更是一扇跨越千萬年的時間之窗，讓我們得以窺見腳下數千公裡深處的地幔對流，如何悄無聲息地重塑著地表的重力場。我們的氣候與地球內部的變化到底存在什麼樣的關聯？答案或許就隱藏在那些深邃的引力波紋之中。