Odkryto grawitacyjną zagadkę, która przeczy prawom fizyki na Ziemi

Naukowcy od dawna znają to zjawisko – ziemia nie przyciąga jednakowo we wszystkich miejscach. Gradienty grawitacji wynikają z nierównomiernej budowy skorupy, różnic w masie podziemnych struktur i dynamiki płaszcza. Jednak niedawno okazało się, że satelity GRACE wychwyciły anomalię grawitacyjną, która nie zgadza się z żadnym znanym modelem geologicznym. Przez wiele miesięcy, między 2006 a 2008 rokiem, rejestrowano odchylenie pola grawitacyjnego nad południowym Atlantykiem – fluktuację rozciągającą się na tysiące kilometrów wzdłuż kierunku północ–południe. (dane GRACE)

To „dziura grawitacyjna” wydaje się być w głębi ziemi – nie na powierzchni – jakby masa wnętrza Ziemi ułożyła się w sposób nieprzewidziany. Badacze sugerują, że przyczyną może być przemiana minerałów w płaszczu – na przykład przekształcenie krystalicznej struktury magnezytasu w konfiguracje gęstsze lub mniej gęste niż się oczekuje. Takie przejścia fazowe mogły wygenerować przemieszczenie masy na setki kilometrów pod powierzchnią, co chwilowo zmienia lokalne pole grawitacyjne. 

Część naukowców proponuje jeszcze drastyczniejsze hipotezy – czy możliwe, by fragmenty ciemnej materii zostały zatrzymane w obrębie wewnętrznych warstw Ziemi? Choć to sugestia odważna, to nie da się wykluczyć istnienia nieznanych mas, których grawitacyjne skutki byłyby subtelne, lecz dostrzegalne przez ultraczułe instrumenty. Podobne anomalie obserwowano też w basenie Hudson Bay w Kanadzie, gdzie siła przyciągania ziemi jest minimalnie mniejsza niż przewidywana – co tłumaczy się mniejszą gęstością masy w regionie, pozostałością po lodowcach plejstoceńskich.

Co jeśli prawo powszechnego ciążenia wymaga korekty w ultraniskich wariantach lub na skrajach różnych środowisk grawitacyjnych? To pytanie przewija się wśród fizyków próbujących pogodzić grawitację z teorią kwantową. Obserwacje anomalii w układach poddających się ekstremalnie małym przyspieszeniom (np. układy podwójne gwiazd) sugerują, że w takich warunkach Newtonowskie przewidywania mogą ulegać modyfikacjom – podejście znane jako MOND (Modified Newtonian Dynamics) sugeruje, że siła grawitacji może się „załamywać” w ultraniskich przyspieszeniach.

Zrozumienie tych anomalii ma znaczenie praktyczne. Systemy GPS i geodezji satelitarnej wymagają dokładnych modeli pola grawitacyjnego, by korygować pozycji i trajektorie satelitów. Błąd nawet o ułamek może przekładać się na niedokładności rzędu centymetrów czy metrów przy lokalizacji. Ponadto monitorowanie zmian w polu grawitacyjnym pozwala śledzić masy lądolodów i oceany — przepływy mas wody i topnienie lodowców wpływają na lokalne grawitacje, co stanowi kluczowy sygnał zmian klimatycznych.

Choć przyczyny tej konkretnej anomalii wciąż są niejasne, jedno jest pewne: Ziemia to nie idealna kula o równym ciężarze. Jej wnętrze pulsuje, przesuwa się i zmienia, a my dopiero zaczynam rozumieć, że nasze modele być może trzeba dostosować. Pustka w grawitacji to sygnał, że fundamenty fizyki, które wydawały się stabilne, mogą mieć tajemnice, których jeszcze nie pojęliśmy.

Źródła:
https://www.livescience.com/planet-earth/geology/satellites-detected-strange-gravity-signal-coming-from-deep-within-earth-almost-20-years-ago-study-reveals
https://en.wikipedia.org/wiki/Indian_Ocean_Geoid_Low
https://www.sciencealert.com/stunning-grand-canyon-fossils-reveal-evolutions-weird-experiments