【海洋之谜】破解加拿大重力低下之谜 冰层融化所致

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卫星探测到加拿大上空的重力场变化

6 ^( p$ J; b) j5 j3 T    据国外媒体报道，加拿大上空重力神秘下降成一些科学家谈论的重要话题。美国《科学》杂志载文说，加拿大多伦多大学的科学家发现，在北美地区特别是加拿大出现了重力低下的增加现象，如今，卫星数据表明，这是由于在上一次冰河时代覆盖加拿大全境3公里厚的冰层融化所产生的延迟效益引起的。此现象被称作重力异常。
) G. M- x5 b9 d, ^2 i9 s    科学家是在分析了重力复得与气候实验卫星（GRACE）4年来采集的数据后得出上述结论的。这组卫星的任务之一是测量地球的重力场，以确定地球上的质量正在以何种方式重新分布。  

    通过分析数据，研究人员发现，加拿大区域重力场的微小变化反映出，受冰被重量压迫的地球外壳在冰被消失之后，地球外壳开始处于反弹上升，从而对重力场产生了影响。
9 u& J! w4 W$ ~% c' d' \    科学家已经知道加拿大哈得逊湾地区的重力比周围地区较低。但一直没有好的解释。新研究首次向人们展示了一张由于冰河时代的延迟效益影响，北美地区重力场目前正发生变化的地图。研究人员还首次还原了已消失许久的劳伦泰德冰被的几何结构图像：巨大厚重的冰联合体呈现出两个主拱顶，一个位于哈得逊湾的东部，另一个位于其西部。当这个冰被消失后，它将海平面提高了60米。结果是，现在融化的冰留下了地球外壳还在反弹上升的烙印，也给此异常重力的出现留下了印记。
    研究论文作者之一、多伦多大学物理学教授杰里-米特洛维卡（Jerry Mitrovica）表示，有关最后一次冰河时期及其对地球产生的影响，还有许多未解之谜。他们的研究显示出冰河时期的"幽灵"仍然游走在北美的上空。米特洛维卡教授还担任加拿大高级研究所地球演化项目的主任。
3 \$ x: Z) D4 L0 d    其实，最早于上个世纪60年代发现这里的重力低，当时，地球的首张全球重力场图正好绘成。科学家开始怀疑是最后的冰河时期覆盖其上面的劳伦泰德冰被导致的。这里的冰被厚达3公里多，深入地壳下面。当大约2万年前冰河时期结束时，这里的冰迅速融化。而地壳却在慢慢反弹上升，现在的上升速度为一年大约12毫米。
    但在最近的10年左右中，科学家开始怀疑地幔的对流可能也起了重要作用。他们认为，即使地壳的反弹完全因为冰层融化，但此地区重力低可能归因于地幔对流。这将意味着大陆的某些部位远离构造版块的边界也可能是受地幔对流所致。
    监测地球重力场的GRACE卫星
    三百多年前，牛顿开始思索苹果为何会掉落，并因此而发现了万有引力。现在，美国宇航局2002年发射的这项命名为GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)的任务，就持续记录了地球重力场的变化。GRACE包含两个完全相同的卫星，在轨道上相距220公里，并且在距离地面500公里的轨道上运行。当重力发生变化时，重力的微小变化将首先影响到前面的一颗卫星，例如把它略微拉向地球，因此它就稍微远离身后的伙伴。卫星上的微波测距仪将以微米级的精确度监测两颗卫星之间的距离，每天至多向地面站报告5次。每30天卫星就能扫过地球足够多的面积，从而绘制出一幅完整的行星重力图。
2 J' z) R; R8 q2 l    研究人员表示，重力有两项迷人的特质。首先就是它的恒常性。地球是一颗十分均匀的球体，重力几乎在各处都相同。在地球上不同地点，你所量到的体重都差不多。不过，如果你仔细观察，你会发现其中有些许变化。GRACE就是对重力场的变化进行非常高精度的测量，这样的测量对于海洋学家来说十分重要。他们想要知道所见的海洋地形，其中有多少是由重力而非洋流塑造而成。
: T. M) ]7 z) a  D    另一个让科学家感兴趣的特质就是，重力不是永久不变的，而是会随着时间而改变。在地球内部一些极为缓慢的过程会造成重力场发生变化。例如，地球极区的冰在过去比较多，这些冰的重量让地球在两极的方向较为扁平。现在由于部分的冰融化，原本被重压的陆地反弹而上升，例如加拿大北部就正在上升中。这使得地球变得更接近完美的球体，这点可由重力场的变化而得到印证。
& ]1 u6 n, o! X2 m" j- j' w    美国哈佛-史密森尼天体物理学中心的马克-塔米西（Mark Tamisiea）及其同事在2002年4月至2006年4月期间，他们收集了GRACE的数据。GRACE的优势是测量一个地区的重力是与此地区的质量成比例。新结果将帮助科学家了解冰层变化动态和气候变化如何影响地球上质量和冰层的分布，更好地了解陆地是如何随时间形成和发展的。