摘要:
据地球物理学最新研究披露,我们所居住的行星正在经历一场看似自相矛盾的形变过程:在不同的测量维度下,地球正在“同时变得更圆与更扁”。
由希腊塞萨洛尼基亚里士多德大学地质学家克里斯托弗·科察基斯(Christopher Kotsakis)主导的研究团队在《地球物理研究杂志:固体地球》(Journal of Geophysical Research: Solid Earth)上发表论文指出,这一形态重塑进程正在显著加速,而极地冰盖的加剧消融是驱动该现象的核心推手之一。
受自转离心力影响,地球本就并非完美球体,而是呈现赤道略微隆起、两极稍有扁平的椭球体特征。长久以来,地球表层还在经历冰川均衡调整(GIA)——自约1.1万年前末次冰期结束冰川消退后,曾承受巨大冰盖重压的地壳一直在极其缓慢地弹性反弹回升。上世纪八九十年代的观测曾表明,地球的大地水准面整体正随着这一反弹过程向更接近球体的方向缓慢演变。

然而,最新的全球卫星导航系统(GNSS)实测数据打破了这一平缓趋势。科研人员通过对比1997年至2015年的高精度监测记录发现,两极地区固态地壳的上升速率在不到20年内翻了一番,从最初的每年约0.5毫米加速至每年1毫米;与此同时,赤道周边区域的固态陆地则以逐步增加的速率持续下沉。极地上扬配合赤道下沉,意味着以岩石为代表的“固态地球”外壳实际上正在变高、变陡,其几何扁率在减小,整体形态正在加速变得“更圆”。

令人费解的是,与固态地壳几何轮廓变圆截然相反,表征地球质量分布与重力等位面的“大地水准面”(Geoid)却在同期展现出了不断扁平化的趋势。研究团队解释称,这看似冲突的“双重变形”在物理学上完全契合。伴随全球气候变暖,格陵兰岛与南极洲的巨量冰川急剧融化,原本被压制在极地的岩石地壳卸去重荷后迅速向上回弹,塑造了更圆的固态地表;但融化产生的海量冰水并没有留在两极,而是大量流向了中低纬度洋区,导致地球表层的质量重心向赤道聚集转移。

由于引力场直接响应质量分布的变化,大量水体质量汇入低纬度使得赤道附近的引力异常隆起加剧,从而拉扯大地水准面变得更加扁平。科学家指出,这一研究不仅清晰揭示了气候变化对地球物理形状的深远重构,也为高精度卫星轨道测算、全球海平面上升基准校准以及极地地壳形变监测提供了关键的动力学模型修正依据。
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