La gravité semble fiable – stable et constante au point qu’on peut compter sur elle. Mais la réalité est bien plus étrange que notre intuition. En vérité, la force de gravité varie à la surface de la Terre. Et elle est la plus faible sous le continent gelé de l’Antarctique après prise en compte de la rotation terrestre.
Une nouvelle étude révèle comment des mouvements de roches extrêmement lents, profondément sous la surface de la Terre sur des dizaines de millions d’années, ont conduit au trou de gravité antarctique actuel. L’étude souligne que le moment des changements dans la dépression gravitationnelle de l’Antarctique coïncide avec des changements majeurs du climat antarctique, et des recherches futures pourraient révéler comment la gravité changeante a pu favoriser la croissance des calottes glaciaires qui définissent le climat du continent gelé.
« Si nous pouvons mieux comprendre comment l’intérieur de la Terre façonne la gravité et le niveau de la mer, nous obtenons un aperçu des facteurs qui peuvent être importants pour la croissance et la stabilité des grandes calottes glaciaires », explique Alessandro Forte, Ph.D., professeur de géophysique à l’Université de Floride et co-auteur de la nouvelle étude qui reconstitue le passé du trou de gravité antarctique.
Causées par différentes densités de roches loin sous la surface de la Terre, ces variations de gravité sont faibles en termes absolus. Mais elles peuvent avoir des effets particulièrement importants sur les océans. Là où la gravité est plus faible, la surface de l’océan peut être légèrement plus basse par rapport au centre de la Terre parce que l’eau s’écoule vers les zones de gravité plus forte. En raison de son trou de gravité, la hauteur de la surface de la mer autour de l’Antarctique est mesurablement plus basse qu’elle ne le serait autrement.
Dans l’étude, publiée récemment dans Scientific Reports, Forte et Petar Glišović, Ph.D., de l’Institut de physique du globe de Paris, ont cartographié le trou de gravité antarctique et révélé comment il s’est développé sur des millions d’années. Ils se sont appuyés sur un projet scientifique à l’échelle de la Terre qui a combiné des enregistrements mondiaux de tremblements de terre avec une modélisation basée sur la physique pour reconstruire la structure tridimensionnelle à l’intérieur de la Terre.
« Imaginez faire un scanner de la Terre entière, mais nous n’avons pas de rayons X comme dans un cabinet médical. Nous avons des tremblements de terre. Les ondes sismiques fournissent la « lumière » qui illumine l’intérieur de la planète », compare Forte.
En tenant compte de toutes les roches que leurs ondes sismiques pouvaient illuminer à l’intérieur de la Terre et en utilisant une modélisation basée sur la physique pour prédire le modèle de gravité, Forte et Glišović ont reconstruit la carte gravitationnelle de la planète entière. La carte reconstruite correspondait étroitement aux données gravitationnelles de référence capturées par les satellites, confirmant le réalisme de leurs modèles sous-jacents.
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Puis est venu la partie difficile : remonter le temps pour voir comment le trou de gravité de l’Antarctique s’est développé au cours des ères. Avec des modèles informatiques sophistiqués, ils ont utilisé des reconstructions basées sur la physique pour rembobiner l’écoulement des roches à l’intérieur et suivre les changements sur 70 millions d’années, jusqu’à l’époque des dinosaures.
Ces instantanés du passé ont révélé que le trou de gravité était initialement plus faible. Puis, entre environ 50 et 30 millions d’années, le trou de gravité a commencé à gagner en force. Ce timing coïncide avec des changements majeurs dans le système climatique de l’Antarctique, y compris le début d’une glaciation étendue.
À l’avenir, Forte espère tester une connexion causale entre ce trou de gravité qui se renforce et les calottes glaciaires, en utilisant une nouvelle modélisation qui lie la gravité, le niveau de la mer et les changements d’élévation continentale.
Le but est de répondre à une grande question : « Comment notre climat est-il connecté à ce qui se passe à l’intérieur de notre planète ? », conclut Forte.
Article : Cenozoic evolution of earth’s strongest geoid low illuminates mantle dynamics beneath Antarctica – Journal : Scientific Reports – Méthode : Computational simulation/modeling – DOI : Lien vers l’étude
Source : Floride U.
