บางส่วนของแคนาดาสามารถ 'ขาด' แรงโน้มถ่วงได้อย่างไร?

เป็นเวลากว่า 40 ปี ที่นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามค้นหาสาเหตุที่ทำให้พื้นที่ส่วนใหญ่ของแคนาดา โดยเฉพาะบริเวณอ่าวฮัดสันเบย์ "หายไป" แรงโน้มถ่วง กล่าวอีกนัยหนึ่ง แรงโน้มถ่วงในพื้นที่อ่าวฮัดสันและบริเวณโดยรอบนั้นต่ำกว่าในส่วนอื่น ๆ ของโลก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นครั้งแรกในปี 1960 เมื่อมีการสร้างแผนภูมิสนามแรงโน้มถ่วงของโลก

มีการเสนอทฤษฎีสองทฤษฎีเพื่ออธิบายความผิดปกตินี้ แต่ก่อนที่เราจะพูดถึงมัน สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาก่อนว่าอะไรทำให้เกิดแรงโน้มถ่วง ในระดับพื้นฐาน แรงโน้มถ่วงเป็นสัดส่วนกับมวล ดังนั้นเมื่อมวลของพื้นที่ถูกทำให้เล็กลง แรงโน้มถ่วงก็ถูกทำให้เล็กลง แรงโน้มถ่วงอาจแตกต่างกันไปตามส่วนต่างๆ ของโลก แม้ว่าโดยปกติเราคิดว่ามันเป็นลูกบอล แต่ที่ จริงแล้ว โลกนูนที่เส้นศูนย์สูตรและแบนกว่าที่เสาเนื่องจากการหมุนของมัน มวลของโลกไม่ได้กระจายออกไปตามสัดส่วน และมันสามารถเปลี่ยนตำแหน่งได้เมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอทฤษฎีสองทฤษฎีเพื่ออธิบายว่ามวลของบริเวณอ่าวฮัดสันเบย์ลดลงอย่างไรและมีส่วนทำให้แรงโน้มถ่วงต่ำของพื้นที่นั้น

ทฤษฎีหนึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่กระบวนการที่เรียกว่าการพาความร้อนที่เกิดขึ้นในชั้นเนื้อโลก เสื้อคลุมเป็นชั้นของหินหลอมเหลวที่เรียกว่า หินหนืด และอยู่ห่างจากพื้นผิวโลก 60 ถึง 124 ไมล์ (100 ถึง 200 กม.) หินหนืดจะร้อนจัดและหมุนวนตลอดเวลา มีขึ้นและลง เพื่อสร้างกระแสหมุนเวียน การพาความร้อนดึงแผ่นทวีปของโลกลงมา ซึ่งจะทำให้มวลในพื้นที่นั้นลดลงและลดแรงโน้มถ่วงลง

ทฤษฎีใหม่ที่อธิบายถึงแรงโน้มถ่วงที่หายไปของบริเวณอ่าวฮัดสันเบย์เกี่ยวข้องกับแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ในแคนาดาและตอนเหนือของสหรัฐอเมริกาในปัจจุบัน แผ่นน้ำแข็งนี้หนาเกือบ 2 ไมล์ (3.2 กม.) ในส่วนส่วนใหญ่ และในสองพื้นที่ของอ่าวฮัดสัน มีความหนา 3.7 กม. มันยังหนักมากและถ่วงโลกด้วย ตลอดระยะเวลา 10,000 ปีที่ผ่านมา แผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ได้ละลายหายไป และในที่สุดก็หายไปเมื่อ 10,000 ปีก่อน มันทิ้งร่องรอยลึกลงไปในโลก

เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งที่เกิดขึ้นได้ดีขึ้น ให้นึกถึงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณใช้นิ้วกดเบาๆ บนพื้นผิวของเค้กหรือขนมปังชิ้นเล็กๆ ที่มีลักษณะยืดหยุ่นได้ บางส่วนเคลื่อนไปด้านข้างและมีรอยเยื้อง แต่เมื่อคุณเอานิ้วออก มันก็เด้งกลับมาเป็นปกติ ทฤษฎีนี้เสนอให้มีสิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ ยกเว้นว่าโลกไม่ได้ "กระเด้ง" กลับมากนักเพราะมันดีดตัวขึ้นช้ามาก (น้อยกว่าครึ่งนิ้วต่อปี) ในระหว่างนี้ พื้นที่รอบ ๆ อ่าวฮัดสันมีมวลน้อยกว่า เนื่องจากโลกบางส่วนถูกแผ่นน้ำแข็งผลักไปด้านข้าง มวลน้อยหมายถึงแรงโน้มถ่วงที่น้อยลง

แล้วทฤษฎีไหนที่ถูกต้อง? ปรากฎว่าทั้งสองเป็น การพาความร้อนและผลกระทบจากการสะท้อนกลับของแผ่นน้ำแข็งทำให้แรงโน้มถ่วงรอบๆ อ่าวฮัดสันลดลง อันดับแรก เราจะพิจารณาทฤษฎีแผ่นน้ำแข็ง

ในการคำนวณผลกระทบของแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ นักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด-สมิธโซเนียนได้ใช้ข้อมูลที่รวบรวมโดยดาวเทียม Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) ที่รวบรวมระหว่างเดือนเมษายน 2545 ถึงเมษายน 2549 ดาวเทียม GRACE เป็นเครื่องจักรที่มีความซับซ้อนสูง 310 ไมล์ (500 กม.) เหนือพื้นโลก และ 137 ไมล์ (220 กม.) ดาวเทียมสามารถวัดระยะทางได้ในระดับไมครอน ดังนั้นพวกมันจึงสามารถตรวจจับความแปรผันของความโน้มถ่วงเล็กน้อยได้ เมื่อดาวเทียมนำบินผ่านบริเวณอ่าวฮัดสัน แรงโน้มถ่วงที่ลดลงทำให้ดาวเทียมเคลื่อนห่างจากโลกและจากดาวเทียมในเครือเล็กน้อย ดาวเทียมตรวจพบการเปลี่ยนแปลงในระยะทางและใช้ในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของแรงโน้มถ่วง นอกจากนี้ยังสามารถใช้การเลื่อนใด ๆ ที่ตรวจพบเพื่อสร้างแผนที่ของสนามโน้มถ่วง

ข้อมูล GRACE ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างแผนที่ภูมิประเทศที่ใกล้เคียงกับสิ่งที่ดูเหมือนอ่าวฮัดสันในช่วงยุคน้ำแข็งสุดท้าย เมื่อมันถูกปกคลุมด้วยแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ แผนที่เหล่านี้เผยให้เห็นลักษณะที่น่าสนใจบางประการเกี่ยวกับพื้นที่นี้ รวมถึงพื้นที่โป่งสองแห่งทางฝั่งตะวันตกและตะวันออกของอ่าวฮัดสัน ซึ่งน้ำแข็งมีความหนามากกว่าส่วนที่เหลือของแผ่นมาก ขณะนี้แรงโน้มถ่วงต่ำกว่าในส่วนอื่น ๆ ของอ่าวที่มีแรงโน้มถ่วงหมดลง

การค้นพบที่สำคัญอีกประการหนึ่งมาจากข้อมูลของ GRACE: ปรากฎว่าทฤษฎีแผ่นน้ำแข็งคิดเป็นเพียง 25 ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ของการแปรผันของแรงโน้มถ่วงรอบอ่าวฮัดสันและพื้นที่โดยรอบ นักวิทยาศาสตร์ได้ลบ "ผลกระทบจากการสะท้อนกลับ" ออกจากสัญญาณความโน้มถ่วงของพื้นที่ นักวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาแล้วว่าความแปรผันของความโน้มถ่วงที่เหลือ 55 ถึง 75 เปอร์เซ็นต์น่าจะเกิดจากการพาความร้อน

บริเวณอ่าวฮัดสันจะมีแรงโน้มถ่วงน้อยลงเป็นเวลานาน คาดว่าโลกจะต้องดีดตัวขึ้นมากกว่า 650 ฟุตเพื่อกลับสู่ตำแหน่งเดิม ซึ่งน่าจะใช้เวลาประมาณ 5,000 ปี แต่ผลการเด้งกลับยังคงมองเห็นได้ แม้ว่าระดับน้ำทะเลจะสูงขึ้นทั่วโลก แต่ระดับน้ำทะเลตามแนวชายฝั่งของอ่าวฮัดสันก็ลดลง เนื่องจากพื้นดินยังคงฟื้นตัวจากน้ำหนักของแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์

แม้ว่าความลึกลับเกี่ยวกับความผิดปกติของแรงโน้มถ่วงของแคนาดาจะยุติลงแล้ว แต่การศึกษานี้ก็มีนัยยะกว้างกว่า นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาของ Harvard-Smithsonian Center รู้สึกทึ่งที่พวกเขาสามารถเห็นได้ว่าโลกมีลักษณะอย่างไรเมื่อ 20,000 ปีก่อน และด้วยการแยกอิทธิพลของผลกระทบจากการสะท้อนกลับของแผ่นน้ำแข็ง นักวิจัยจึงเข้าใจได้ดีขึ้นว่าการพาความร้อนส่งผลต่อแรงโน้มถ่วงอย่างไร และการเปลี่ยนแปลงของทวีปเมื่อเวลาผ่านไปอย่างไร ในที่สุด ดาวเทียม GRACE ได้ให้ข้อมูลนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแผ่นน้ำแข็งและธารน้ำแข็งจำนวนมาก การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นเมื่อหลายพันปีก่อน นักวิทยาศาสตร์อาจได้รับความเข้าใจที่ดีขึ้นว่าภาวะโลกร้อนและระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นส่งผลกระทบต่อโลกของเราในปัจจุบันอย่างไร และผลกระทบที่จะเกิดขึ้นในอนาคตของเราจะเป็นอย่างไร

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงที่หายไปของแคนาดา โปรดดูลิงก์ในหน้าถัดไป

บทความที่เกี่ยวข้อง

ลิงค์ที่ยอดเยี่ยมเพิ่มเติม