高度誇張的地球重力圖

衛星探測到加拿大上空的重力場變化

騰訊科技訊　據國外媒體5月12日報道，加拿大上空重力神秘下降成一些科學家談論的重要話題。5月11日出版的美國《科學》雜誌載文說，加拿大多倫多大學的科學家發現，在北美地區特別是加拿大出現了重力低下的增加現象，如今，衛星數據表明，這是由於在上一次冰河時代覆蓋加拿大全境3公里厚的冰層融化所產生的延遲效益引起的。此現象被稱作重力異常。

科學家是在分析了重力復得與氣候實驗衛星（GRACE）4年來採集的數據後得出上述結論的。這組衛星的任務之一是測量地球的重力場，以確定地球上的質量正在以何種方式重新分佈。

通過分析數據，研究人員發現，加拿大區域重力場的微小變化反映出，受冰被重量壓迫的地球外殼在冰被消失之後，地球外殼開始處於反彈上升，從而對重力場產生了影響。

科學家已經知道加拿大哈得遜灣地區的重力比周圍地區較低。但一直沒有好的解釋。新研究首次向人們展示了一張由於冰河時代的延遲效益影響，北美地區重力場目前正發生變化的地圖。研究人員還首次還原了已消失許久的勞倫泰德冰被的幾何結構圖像：巨大厚重的冰聯合體呈現出兩個主拱頂，一個位於哈得遜灣的東部，另一個位於其西部。當這個冰被消失後，它將海平面提高了60米。結果是，現在融化的冰留下了地球外殼還在反彈上升的烙印，也給此異常重力的出現留下了印記。

研究論文作者之一、多倫多大學物理學教授傑裡-米特洛維卡（Jerry Mitrovica）表示，有關最後一次冰河時期及其對地球產生的影響，還有許多未解之謎。他們的研究顯示出冰河時期的"幽靈"仍然遊走在北美的上空。米特洛維卡教授還擔任加拿大高級研究所地球演化項目的主任。

其實，最早於上個世紀60年代發現這裡的重力低，當時，地球的首張全球重力場圖正好繪成。科學家開始懷疑是最後的冰河時期覆蓋其上面的勞倫泰德冰被導致的。這裡的冰被厚達3公里多，深入地殼下面。當大約2萬年前冰河時期結束時，這裡的冰迅速融化。而地殼卻在慢慢反彈上升，現在的上升速度為一年大約12毫米。

但在最近的10年左右中，科學家開始懷疑地幔的對流可能也起了重要作用。他們認為，即使地殼的反彈完全因為冰層融化，但此地區重力低可能歸因於地幔對流。這將意味著大陸的某些部位遠離構造版塊的邊界也可能是受地幔對流所致。

監測地球重力場的GRACE衛星

三百多年前，牛頓開始思索蘋果為何會掉落，並因此而發現了萬有引力。現在，美國宇航局2002年發射的這項命名為GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)的任務，就持續記錄了地球重力場的變化。GRACE包含兩個完全相同的衛星，在軌道上相距220公里，並且在距離地面500公里的軌道上運行。當重力發生變化時，重力的微小變化將首先影響到前面的一顆衛星，例如把它略微拉向地球，因此它就稍微遠離身後的夥伴。衛星上的微波測距儀將以微米級的精確度監測兩顆衛星之間的距離，每天至多向地面站報告5次。每30天衛星就能掃過地球足夠多的面積，從而繪製出一幅完整的行星重力圖。

研究人員表示，重力有兩項迷人的特質。首先就是它的恆常性。地球是一顆十分均勻的球體，重力幾乎在各處都相同。在地球上不同地點，你所量到的體重都差不多。不過，如果你仔細觀察，你會發現其中有些許變化。GRACE就是對重力場的變化進行非常高精度的測量，這樣的測量對於海洋學家來說十分重要。他們想要知道所見的海洋地形，其中有多少是由重力而非洋流塑造而成。

另一個讓科學家感興趣的特質就是，重力不是永久不變的，而是會隨著時間而改變。在地球內部一些極為緩慢的過程會造成重力場發生變化。例如，地球極區的冰在過去比較多，這些冰的重量讓地球在兩極的方向較為扁平。現在由於部分的冰融化，原本被重壓的陸地反彈而上升，例如加拿大北部就正在上升中。這使得地球變得更接近完美的球體，這點可由重力場的變化而得到印證。

美國哈佛-史密森尼天體物理學中心的馬克-塔米西（Mark Tamisiea）及其同事在2002年4月至2006年4月期間，他們收集了GRACE的數據。GRACE的優勢是測量一個地區的重力是與此地區的質量成比例。新結果將幫助科學家瞭解冰層變化動態和氣候變化如何影響地球上質量和冰層的分佈，更好地瞭解陸地是如何隨時間形成和發展的。(王金元)