Misterul "puțului gravitațional" din Oceanul Indian. Gravitația este mai slabă iar suprafața apei e concavă. Ce au găsit cercetătorii

Privit de sus, Oceanul Indian pare plat, dar o anumită regiune a sa se află considerabil mai jos decât ar trebui. 

La sud de India, suprafața apei se adâncește atât de mult, încât oamenii de știință încearcă de decenii să explice ce anume ar putea să o tragă în jos.

Această formațiune, cunoscută sub numele de "Indian Ocean Geoid Low" (Minimul geoidic al Oceanului Indian), acoperă aproximativ 3,1 milioane de kilometri pătrați, notează BrighterSide.News. 

În acea zonă, suprafața oceanului se află cu aproximativ 106 metri mai jos decât regiunile înconjurătoare, iar forța gravitațională este mai slabă. 

Este cea mai mare anomalie geoidică "negativă" de pe Pământ și, timp de ani de zile, a reprezentat una dintre cele mai dificile enigme geofizice ale planetei.

Locul în care suprafața oceanică se prăbușește

Văzut din spațiu, Pământul pare neted și rotund. În realitate, nu este. 

Masa din interiorul planetei este distribuită inegal, iar aceste diferențe ascunse modifică gravitația dintr-un loc în altul. 

Dacă oceanele ar fi lipsite de maree și curenți, apa s-ar întinde pe o suprafață globală deformata, modelată exclusiv de gravitație. 

Această suprafață poartă numele de geoid.

Minimul geoidic al Oceanului Indian este unul dintre cele mai spectaculoase locuri în care această suprafață invizibilă "se prăbușește".

Profesoara Attreyee Ghosh, de la Indian Institute of Science, a descris fenomenul drept un mister persistent. 

"Existența minimului geoidic al Oceanului Indian este una dintre cele mai importante probleme științifice nerezolvate. Este cea mai puternică anomalie geoidică și gravitațională negativă de pe Pământ și, până recent, nu exista un consens privind originea sa", a detaliat Ghosh.

Un mister ascuns adânc sub scoarța terestră

Nicio operațiune de foraj nu poate ajunge la adâncimile implicate aici. 

Scoarța terestră reprezintă doar învelișul exterior al Pământului, iar interiorul profund rămâne inaccesibil în mod direct. 

Din acest motiv, cercetătorii se bazează pe dovezi indirecte, precum măsurători gravitaționale, imagini seismice, reconstrucții ale mișcării plăcilor tectonice și modele computerizate.

Ipotezele anterioare indicau mai multe cauze posibile pentru anomalia geoidică negativă din Oceanul Indian. 

Oamenii de știință au invocat o crustă necompensată, modificări la limita dintre nucleu și manta, plăci tectonice scufundate în mantaua inferioară, ascensiuni de material din manta legate de plăci care s-au scufundat în trecut sau combinații de structuri fierbinți și reci aflate sub Oceanul Indian.

Totuși, majoritatea acestor ipoteze vizau anomalia doar în forma sa actuală, fără să explice cum s-a format.

În noul studiu, Ghosh și colegii săi de la GFZ German Research Centre for Geosciences au ales o abordare diferită.

Noua teorie analizează evoluțiile geologice pe parcursul a 140 de milioane de ani

Într-un articol publicat în Geophysical Research Letters, ei au folosit modele de convecție a mantalei în funcție de timp, simulând evoluția structurilor profunde din Mezozoic până în prezent, pe parcursul a aproximativ 140 de milioane de ani.

Explicația lor se concentrează pe convecția mantalei: circulația lentă a materialului fierbinte și rece din interiorul planetei.

Echipa științifică a realizat 19 serii de modele cu parametri fizici diferiți. 

Cercetătorii au introdus în modele reconstrucții ale mișcărilor plăcilor tectonice, diferențe de temperatură în litosfera oceanică antică și diverse ipoteze privind vâscozitatea, producerea căldurii, distribuția densității și comportamentul materialului în apropierea limitei de 660 de kilometri adâncime din manta. 

Rezultatele obținute au fost apoi comparate cu geoidul observat în prezent.

Doar șapte dintre cele 19 modele au reprodus cu succes atât modelul geoidic global, cât și particularitățile anomaliei din Oceanul Indian. 

Dintre acestea, echipa a ales un model reprezentativ, denumit "Case 1", care a prezentat o corelație regională de 0,80 cu minimul geoidic observat.

Material fierbinte care urcă și plăci tectonice care se scufundă

Modelul indică existența unui deficit de masă în manta, sub partea nordică a Oceanului Indian. Pe scurt, materialul mai fierbinte și mai puțin dens, aflat la adâncimi între aproximativ 300 și 900 de kilometri, contribuie la formarea acestei depresiuni gravitaționale.

"Un minim geoidic sau o anomalie geoidică negativă are drept cauză un deficit de masă în manta profundă. Studiul nostru explică acest minim prin existența unui material mai fierbinte și mai ușor, care se întinde de la 300 până la aproximativ 900 de kilometri adâncime sub nordul Oceanului Indian, și care provine, cel mai probabil, din așa-numitul 'superplume' african", precizează Ghosh. 

Termenul "superplume" (superpanaj) se referă la o structură geologică masivă, constând într-o coloană uriașă de rocă topită, fierbinte, care urcă din adâncul mantalei terestre spre scoarță

O anomalie alimentată de la distanță

Acest material fierbinte nu pare să provină direct dintr-o coloană de manta situată imediat sub anomalie. Cercetătorii susțin, în schimb, că el își are originea în vasta regiune africană cu viteze seismice reduse - cunoscută drept "superpanajul african" - fiind deviat spre est, pe sub Oceanul Indian. 

Autorii studiului sugerează că deplasarea rapidă a plăcii tectonice indiene ar fi putut contribui la această orientare.

Situația este însă mai complexă decât simpla ridicare a unui curent de materie fierbinte.

Conform cercetării, plăcile scufundate în mantaua inferioară joacă, și ele, un rol important. Însă, potrivit studiului, doar acțiunea acestor plăci nu reproduce satisfăcător "groapa gravitațională" observată și trebuie luat în calcul aportul de materie fierbinte.

Înapoi în timp cu 140 de milioane de ani

Pentru a ajunge la concluzia finală, oamenii de știință au reconstruit mișcarea plăcilor tectonice și circulația mantalei în trecutul geologic îndepărtat.

"Pământul este, în esență, ca un cartof plin de denivelări. Tehnic vorbind, nu este o sferă perfectă, ci un elipsoid, deoarece rotația planetei face ca regiunea ecuatorială să se bombeze spre exterior", a arătat Attreyee Ghosh.

Ea a subliniat că perspectiva pe termen lung a fost necesară pentru a înțelege anomalia actuală. 

"Avem anumite informații și un anumit grad de încredere în legătură cu felul în care arăta Pământul atunci. Continentele și oceanele se aflau în poziții foarte diferite, iar structura densității era, de asemenea, foarte diferită", a indicat ea.

Potrivit evoluției simulate, minimul geoidic nu era bine dezvoltat acum 30 de milioane de ani, deși plăcile Tethysului (oceanu global din Mezozoic, n.r.) coborâseră deja în mantaua inferioară. 

În urmă cu aproximativ 20 de milioane de ani, răspândirea materialului fierbinte sub litosferă, în apropierea nordului Oceanului Indian, a intensificat anomalia. 

Depresiunea s-a accentuat și mai mult pe măsură ce materialul fierbinte din mantaua superioară s-a apropiat de peninsula indiană.

Echipa de cercetători a testat și ce regiuni ale mantalei contează cel mai mult în fenomen și a conchis că e vorba de combinarea structurilor din mantaua superioară cu anomaliile fierbinți aflate la peste 1.000 de kilometri adâncime.

Nu toți specialiștii sunt convinși că noul studiu explică în mod complet anomalia din Oceanul Indian.

Dr. Alessandro Forte, profesor de geologie la University of Florida, a evidențiat o omisiune importantă.

"Cea mai mare problemă a strategiei de modelare adoptate de autori este faptul că aceasta nu reușește deloc să reproducă puternica pană mantalică, ce a erupt acum 65 de milioane de ani sub locația actuală a insulei Réunion", a spus Forte. 

Attreyee Ghosh a recunoscut, la rândul ei, că niciun model nu poate surprinde toate incertitudinile trecutului geologic al Pământului. 

"Asta se întâmplă deoarece nu știm cu precizie absolută cum arăta Pământul în trecut. Cu cât mergi mai mult înapoi în timp, cu atât modelele devin mai puțin sigure. Nu putem lua în calcul fiecare scenariu posibil și trebuie să acceptăm că pot exista discrepanțe privind modul în care s-au deplasat plăcile tectonice de-a lungul timpului. Dar credem că explicația generală a acestui minim este destul de bună", a conchis ea.

Implicațiile practice ale noului studiu

Noul studiu nu propune doar o explicație pentru depresiunea ciudată a suprafeței oceanului, ci contribuie la înțelegerea relației dintre gravitație, mișcarea plăcilor tectonice, penele mantalice și structura profundă a planetei. 

Acest lucru este important, deoarece anomalia geoidică din Oceanul Indian reprezintă una dintre cele mai clare manifestări la suprafață ale mișcărilor de masă care au loc adânc sub scoarță.

Studiul sugerează, de asemenea, că unele dintre cele mai mari anomalii de la suprafața planetei pot depinde de interacțiunea dintre structuri îndepărtate, și nu de o singură cauză locală.