Anomalia grawitacyjna odkryta w Skandynawii

Niedawne badania przeprowadzone przez szwedzkich naukowców z Królewskiego Instytutu Technologicznego (KTH) rzuciły nowe światło na procesy geodynamiczne zachodzące na Półwyspie Fennoskandzkim, obejmującym Szwecję, Norwegię, Finlandię oraz część Rosji. Zespół badawczy, w skład którego wchodzili Mohammad Bagherbandi i Lars Sjöberg, zarejestrował zmiany w polu grawitacyjnym Ziemi, które są wynikiem podnoszenia się lądu po ostatniej epoce lodowcowej. 

Odkryto, że górny płaszcz tego regionu jest gęstszy, niż wcześniej przypuszczano, co ma istotne implikacje dla zrozumienia mechanizmów wypiętrzania izostatycznego.

Wypiętrzanie izostatyczne, znane również jako izostatyczne odbicie, to proces podnoszenia się skorupy ziemskiej po ustąpieniu ciężaru lodowca. Podczas ostatniej epoki lodowcowej, która zakończyła się około 11 700 lat temu, znaczne obszary półkuli północnej, w tym Skandynawia, były pokryte grubymi warstwami lodu. 

Ciężar tego lodu powodował wgniatanie skorupy ziemskiej w głąb plastycznej astenosfery. Po stopnieniu lodowców, odciążona skorupa zaczęła się stopniowo podnosić, dążąc do osiągnięcia nowej równowagi izostatycznej. Ten proces trwa do dziś, a jego tempo w Skandynawii szacuje się na około 1 cm rocznie.

Bagherbandi i Sjöberg wykorzystali dane z teledetekcji satelitarnej, pozycjonowania GPS oraz pomiarów grawitacyjnych, aby dokładniej zrozumieć ten proces. Ich badania wykazały, że gęstość górnego płaszcza w regionie Fennoskandii wynosi około 3546 kg/m³, co jest nieco wyższą wartością od wcześniejszych szacunków. To odkrycie pomaga wyjaśnić, dlaczego siła grawitacji jest najsłabsza w szwedzkim hrabstwie Västerbotten, położonym tuż za kołem podbiegunowym.

Anomalie grawitacyjne, takie jak te obserwowane w Skandynawii, są wynikiem nierównomiernego rozkładu mas w skorupie i płaszczu Ziemi. Obiekty o wyższej gęstości, jak masywy skalne czy złoża mineralne, powodują lokalne zwiększenie siły grawitacji, podczas gdy obszary o niższej gęstości, takie jak baseny sedymentacyjne czy regiony poddane erozji, prowadzą do jej osłabienia. W przypadku Skandynawii, proces wypiętrzania izostatycznego po ustąpieniu lądolodu jest głównym czynnikiem wpływającym na obserwowane anomalie grawitacyjne.

Podobne procesy zachodzą również w innych regionach świata, które były pokryte lądolodami podczas ostatniej epoki lodowcowej. Przykładem jest Grenlandia, gdzie topniejące lodowce powodują wypiętrzanie się wyspy. Na wyspie znajduje się 61 stacji pomiarowych, które monitorują podnoszenie się jej podłoża w miarę topnienia pokrywy lodowej i zmniejszania się nacisku na grunt. Badania wykazały, że obecne zmiany klimatyczne odpowiadają za znaczną część obserwowanego wypiętrzania, zwłaszcza w północnej i wschodniej części wyspy.

Wypiętrzanie izostatyczne ma istotne znaczenie nie tylko dla geofizyki i geologii, ale również dla innych dziedzin nauki i praktyki. Zrozumienie tego procesu jest kluczowe dla przewidywania zmian poziomu mórz, gdyż podnoszenie się lądu może lokalnie kompensować globalny wzrost poziomu oceanów spowodowany topnieniem lodowców. Ponadto, badania nad izostazją dostarczają cennych informacji na temat struktury i właściwości wnętrza Ziemi, co ma znaczenie dla oceny zagrożeń sejsmicznych i wulkanicznych.

Odkrycia szwedzkich naukowców z KTH wnoszą istotny wkład w naszą wiedzę na temat procesów geodynamicznych zachodzących w regionach polodowcowych. Dalsze badania w tym zakresie pozwolą na lepsze zrozumienie mechanizmów rządzących deformacjami skorupy ziemskiej oraz ich wpływu na środowisko i życie człowieka.