Antartide, dove la gravità più debole stimola la ricerca

Siamo abituati a pensare che la forza di gravità sia uguale su tutta la superficie della Terra. In realtà, la fisica ci dice che non è così. Montagne, oceani e materia sotterranea modificano leggerissimamente il campo gravitazionale. Se una persona di 90 kg si mettesse su una bilancia molto sensibile in Antartide, vedrebbe il proprio peso scendere di 5 o 6 grammi. Pochissimo, ma abbastanza perché gli scienziati chiamino una vasta zona del continente all’estremo sud “buco gravitazionale”, o più formalmente Antarctic Geoid Low. Recentemente, due ricercatori dell’Institut de Physique du Globe de Paris (Istituto di fisica del globo di Parigi, Francia) hanno sfruttato le anomalie del campo gravitazionale dell’Antartide per ricostruire la storia del mantello terrestre a oltre 1000 km di profondità negli ultimi 70 milioni di anni. 

Lo studio, pubblicato su Scientific Reports, ha rivelato che l’anomalia gravitazionale non è una caratteristica stazionaria presente fin dalla formazione del pianeta, ma è nata dai movimenti del materiale nel sottosuolo, migliaia di chilometri sotto la superficie. Sebbene a tutti noi una variazione di pochi grammi nel peso di una persona possa sembrare un’inezia, dal punto di vista scientifico l’anomalia è profonda e rivela come la distribuzione delle rocce si sia evoluta nel corso dell’ultima era geologica, il Cenozoico. 

«Immaginate di fare una TAC dell’intera Terra, ma senza i raggi X che si usano in uno studio medico. Noi abbiamo i terremoti», ha spiegato in un comunicato stampa Alessandro Forte, coautore dello studio e anche professore all’University of Florida (Stati Uniti). «Le onde sismiche forniscono la “luce” che illumina l’interno del pianeta.» 

I terremoti sono continuamente monitorati in quasi tutto il pianeta da servizi come lo United States Geological Survey degli Stati Uniti d’America e se ne registrano oltre 50 al giorno. Naturalmente zone sensibili come il Sud Europa, la California o il Giappone hanno un maggior numero di stazioni di rilevamento rispetto alle profondità oceaniche, dove solo i più forti vengono rilevati dai dispositivi posti a migliaia di km di distanza. 

I ricercatori hanno così potuto ricavare immagini sismiche del mantello terrestre attuale attraverso le onde generate dai terremoti che attraversano il pianeta. Poi le informazioni sono state combinate al computer con quanto conosciamo sulla fisica del sottosuolo, ovvero su come si muovono le rocce del mantello, per ricostruire a ritroso l’evoluzione tellurica. 

Le aree in cui la gravità è leggermente più intensa coincidono con regioni profonde del mantello - lo strato della Terra sotto la crosta ma sopra al nucleo - in cui le onde sismiche rallentano, segno che lì le rocce hanno caratteristiche diverse, ad esempio sono più calde o meno dense. Al contrario, dove la gravità è un po’ più debole, le onde sismiche viaggiano più velocemente, indicando la presenza di materiali differenti. 

Capire questo legame tra gravità e struttura interna è stato uno degli obiettivi principali della geofisica negli ultimi quarant’anni, perché aiuta gli scienziati a ricostruire i movimenti e le trasformazioni che avvengono nelle profondità della Terra nel corso di milioni di anni. Il “buco gravitazionale” dell’Antartide sembra essersi intensificato 34 milioni di anni fa, nello stesso periodo in cui il continente è diventato ricoperto di ghiacci in modo permanente.  

Possiamo osservare direttamente l’attrazione gravitazionale della Terra attraverso il livello degli oceani: dove la gravità è più debole, l’acqua si trova più vicina al centro del pianeta. La geometria tridimensionale che descrive questa relazione si chiama “geoide”.  Immaginando un pianeta interamente coperto da un oceano immobile, privo di venti e correnti, la superficie dell’acqua non sarebbe perfettamente piatta, ma risulterebbe modellata dalla forza di gravità, creando vaste ondulazioni simili a colline e valli. L’Antarctic Geoid Low, dove il livello del mare determinato dalla gravità si colloca circa 120 metri al di sotto della media globale, rappresenta la più bassa ed estesa di queste depressioni.  È una prospettiva affascinante e ricca di informazioni per guardare il nostro pianeta una mappa diversa.