Földünk rakoncátlan forgási tengelyének rejtélye

A GRACE műhold adatait felhasználva a NASA kutatói két rejtélyt – egy újat és egy századnál régebbit – is megoldottak a bolygó forgástengelyének ingadozásával kapcsolatban.

A Föld forgási tengelye (axis) lassan elmozdul a pólusok körül. A legtávolabbi pont, amit eddig elért – mióta a megfigyelések tartanak – 12 méter volt. Ezek a „kilengések” nem befolyásolják a mindennapi életünket, de számolni kell vele, ha pontos információkat szeretnénk kapni például a GPS-től és a Földet megfigyelő műholdaktól. Surendra Adhikari és Erik Ivins a NASA Jet Propulsion Laboratory kutatói felfedezték, hogyan befolyásolja a víz mozgása a Föld tengelyének ingadozását.

Éles váltás kelet felé

A 2000-es évek környékén bolygónk forgási tengelye drámaian megváltozott: kelet felé vette az irányt, most pedig kétszer olyan gyorsan halad, mint korábban – közel 17 centimétert évente. Adhikari szerint „Már nem a Hudson-öböl irányába tart, hanem helyette a Brit-szigetek felé.”

A tudósok úgy gondolták, hogy a grönlandi és az antarktikai olvadó jég tömegveszteséggel jár, ami indokolhatná az axis kelet felé történő irányváltoztatását. A NASA Jet Propulsion Laboratory kutatói a NASA/ German Aerospace Center Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) műholdjait felhasználva utánajártak ennek az elméletnek. A szatellit minden hónapban dokumentálta a Föld tömegeloszlásának változásait. A módosulásokat nagyrészt a víz vándorlása okozta olyan hétköznapi folyamatok során, mint a hótömeg felhalmozódása és a talajvíz kimerítése. Adhikari és Ivins számításai megmutatták, hogy a változások önmagában csak Grönlandon nem idézik elő azt a gigantikus mennyiségű energiát, ami az axis ily mértékű eltolásához szükséges lenne. A Föld forgási tengelyét a déli félgömbön a Nyugat-Antarktikán végbemenő tömegveszteség húzza, míg Kelet-Antarktika jégtömeg nyerése tolja. Közben az északi félgömbön Grönland az axist északról elhúzza. A kombinált hatás azonban még mindig nem elegendő, hogy megmagyarázza a gyorsulást és az új irányt. Valami Grönlandtól keletre további húzóerőt gyakorol a forgási tengelyre.

earth20160408b

Körülbelül 2000 előtt a Föld forgási tengelye Kanada irányába vándorolt (zöld nyíl, baloldali kép). A JPL kutatói megbecsülték a víztömegveszteség alakulását a különböző régiókban (középső ábra), ami keleti irányába módosítja az axis mozgását és felgyorsítja azt (jobboldali ábra). Forrás: link

A kutatók a választ Eurázsiában találták meg: az Eurázsiát ért vízdeficit, az indiai szubkontinens és a Kaszpi-tenger térségében lezajló vízveszteség okozza a jelenséget.

A felfedezés meglepő volt. Ez a terület nagymértékű víztömegveszteséget szenvedett el a készletek apadása és a szárazság miatt, de a deficit mértéke közel sem akkora, mint a jégtakarónál tapasztaltak.

Miért volt a kisebb hiánynak ennyire erős hatása? A kutatók úgy gondolják, hogy a forgási tengely nagyon érzékeny a 45 fokos szélességi körnél zajló változásokra mind északon, mind délen.

Egy régi rejtély megoldása

A jelenlegi rejtély megoldásának keresése során a tudósok váratlanul egy ígéretes válasszal álltak elő egy nagyon régi problémára is. Minden 6-14. évben a forgási tengely 0,5-1,5 métert vándorol eredeti pozíciójától akár keletre, akár nyugatra. A NASA Jet Propulsion Laboratory kutatói sorba állították a kelet-nyugati ingadozások adatait és összehasonlították a kontinentális vízkészletek változásával. Azt az időszakot vizsgálták, amikor a GRACE információi hozzáférhetőek voltak. Úgy tűnt, hogy a sarki jégtakaró mértékében zajló változások nem befolyásolták az ingadozást, csak a szárazföldi vízkészletek módosulása. A száraz eurázsiai évek például keleti irányú elmozdulásnak feleltek meg, míg a nedvesebb évek nyugati irányú kilengéshez vezettek.

earth20160408c

Összefüggés a kontinentális víztömeg és a Föld forgási tengelyének kelet-nyugati ingázása között. Az eurázsiai vízveszteség az axis keleti irányú vándorlását eredményezi (felső ábra), azonban víztömeg szerzése során a forgási tengely nyugati irányba mozdul (alsó ábra). Forrás: link

Amikor a kutatók a GRACE szárazföldi vízmennyiségre vonatkozó adatait fizikai egyenletekbe illesztették, hogy megjósolják a pólusok pozícióját, az eredmények egyeztek a megfigyelt kelet-nyugati irányú elmozdulással. A társszerző, Ivins szerint „Ez sokkal több, mint egy egyszerű korreláció. Izoláltuk a kiváltó okot.”

A felfedezés felveti a lehetőségét annak, hogy a Föld tengelyének kelet-nyugati ingázásáról rendelkezésre álló 115 évnyi adat dokumentálja bolygónk szárazföldi vízkészleteinek változását. „Információt kaphatunk a korábbi klímáról – vajon idővel a szárazság vagy a nedvességtartalom fokozódott? Ha igen, akkor hol?” mondta Adhikari.

Forrás: NASA Jet Propulsion Laboratory weboldala

Borítókép forrása: NASA Earth Images