南極洲下方的一個「重力洞」為科學家提供了一個難得一見的地球內部深處的機會，這是數千萬年來重塑地球的緩慢過程的動態記錄。
這個巨大的、柔軟的低 地球的 重力場，正式名稱為南極大水準面，反映了地球深處質量的分佈。在佛羅裡達大學研究人員領導的一項新研究中，科學家們重建了這種重力異常在過去 7000 萬年中的演變過程，揭示了這一特徵並不是一個短暫的現象，而是在南極洲下方數千英里處爆發的緩慢而強大的岩流的持續變化的印記。
隱藏在下面 南極冰原這種異常現像不是空無一物，而是一個標誌——地球緩慢的內部引擎的長期印記，不斷重塑我們對下面這顆充滿活力的行星的理解。研究合著者、佛羅裡達大學地球物理學教授亞歷山德羅·福爾特博士在一封電子郵件中告訴Space.com：“這是了解地球數千萬年深部運動的一個窗口，展示了遠在我們腳下的過程如何以令人驚訝的方式重塑地球的重力場，並且我們今天可以測量到這一點。”
「重力洞」這個詞聽起來可能令人震驚，暗示著局部危險，但實際上對人類的影響是難以察覺的：一個90公斤重的人在那裡體重只會減輕約5到6克。然而，從科學角度來看，這種異常現像是深層的，揭示了物質在內部深處的排列方式。 地球 福特解釋說，以及這種分佈在地質時期是如何演變的。
「人們所說的『重力洞』並不是地面上真正的洞，也不是一個可以容納物體的地方。 重力 消失了，」福爾特說。「這是地球重力場中一個非常廣闊、溫和的凹陷。 」
由於地球內部不均勻，全球各地的重力略有不同。地函中最熱、最活躍的岩石升起；古代海沉的溫度較低、密度較大的板塊。這些緩慢但大規模的運動重新分佈 行星內的質量巧妙地重塑其重力場。地球引力較輕的地方 較弱與南極洲一樣，由海洋重力定義的「水平面」（稱為大地水準面）更靠近地球的中心。
如果地球被完全靜止的海洋覆蓋，沒有風或水流，水就會沉積成僅由重力定義的寬闊的山丘和山谷。根據這項研究，南極大水準面低壓槽就是其中之一，在地球動力學模型中，它是地球上最深的長波長低壓槽。
南極低重力重建
使用當今地球地函的地震圖像 – 由 地震 穿過行星的波－研究人員在高效能電腦上運行基於物理的模型。由於科學家可以直接觀察今天存在的地函，因此重建其過去需要模擬岩石在數百萬年中如何流動，並測試有關黏度或地函岩石抗變形等特性的各種假設。
「最讓我驚訝的是長期歷史似乎是多麼連貫。低重力不是一個隨機的、短暫的特徵，」福爾特說。 「在我們的重建中，它在過去 7000 萬年的大部分時間裡都存在，但它的強度和幾何形狀的演變方式與南極洲深處主要岩流的重新排列一致。”
正是這種堅韌使得這項發現如此有趣。南極低重力似乎同時增強 南極洲 大約3400萬年前轉變為永久冰雪覆蓋的大陸。這個時間點提出了一個潛在的可檢驗的假設：地球重力場的長波長變化可以微妙地改變區域海平面基線，這可能會影響冰蓋邊界條件。
如今，在南極大水準面底部，由重力確定的海面比全球平均水平低約 394 英尺（120 公尺），這在地球物理術語中是一個顯著的變化。數百萬年來，重力景觀的逐漸變化可以改變區域海平面相對於陸地的測量方式。
然而，福特解釋說，南極冰川作用是由多種力量驅動的，包括二氧化碳水平下降、海洋環流模式變化以及 構造變化。雖然這項新研究並未將重力變化與冰生長直接聯繫起來，但它確實強調了在正確的時間和正確的空間尺度上發生的地球內部過程，可能會影響海面的形狀。
福特告訴 Space.com：“我們的研究表明，地球的深層動力學可以在地質時期重塑重力場。” “這是否會對氣候/冰產生可測量的影響是一個單獨的問題，需要額外的模型和相關證據。事實上，這就是我們現在正在進行的下一個項目。”
進入地球內部的窗口
地球還有其他較大的重力異常，但南極重力空洞的突出之處在於其極大、長波長的振幅和持續數千萬年的現象。在隔離地函驅動訊號的模型中，它形成了地球上最深的長波長低層。福爾特解釋說，根據如何解釋地球的橢圓形狀，衛星數據有時可以顯示其他地方「更大」的低重力，但南極洲的地函特徵仍然是無與倫比的。
除了地球之外，這項研究也對行星科學產生了影響。長波長重力異常是內部動力學的指紋——關於熱如何從行星逸出、有多少緻密物質下沉以及生命物質如何上升的數據。在這樣的世界裡 行進 和金星，太空船追蹤數據揭示了重力的變化，暗示了內部結構和古代地質活動。
福爾特說，地球是獨一無二的，因為重力測量可以根據地震學和地質數據進行檢查，使科學家不僅能夠重建今天存在的東西，還能重建它是如何進化的——而進化的觀點是最有趣的故事。
他們的發現是 發表於 2025 年 12 月 19 日 在《科學報告》雜誌上。福特解釋說，這項研究代表了第一作者佩塔爾·格利索維奇 (Petar Glišović) 領導的近十年的工作，並基於與德克薩斯大學奧斯汀分校地震學家的長期合作，他們幫助繪製了地球內部的重要圖像。
