Científicos descubrieron el mayor agujero gravitacional del planeta usando supercomputadoras para modelar setenta millones de años de dinámica interna.
Aunque la gravedad suele ser más intensa en los polos debido al achatamiento terrestre, bajo la Antártida existe una vasta zona que desafía esta norma localmente. Este fenómeno fue descrito en el estudio “Cenozoic evolution of Earth’s strongest geoid low illuminates mantle dynamics beneath Antarctica” (Evolución cenozoica del geoides bajo más fuerte de la Tierra ilumina la dinámica del manto bajo la Antártida), publicado en Nature.
La investigación de Petar Glišović, del Instituto de Física del Globo de París, y Alessandro M. Forte, de la Universidad de Florida, identifica que bajo el hielo se encuentra la mayor anomalía negativa de gravedad del planeta, conocida coloquialmente como “agujero de gravedad”.
Esta irregularidad no se debe a la forma externa de la Tierra, sino a gigantescos movimientos de rocas en el manto profundo. Estas variaciones de densidad han evolucionado durante millones de años, alterando el campo gravitatorio esperado para esa latitud.
La física detrás de la gravedad terrestre según Newton
La gravedad es mayor en los polos debido a la formulación newtoniana, que la hace inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al centro. El radio ecuatorial es de 6.378 km, mientras que el polar es de solo 6.357 km.
Esta diferencia geométrica provoca que la aceleración estándar sea de 9,78 m/s² en el ecuador y sea 9,83 m/s² en los polos. La anomalía geológica estudiada reduce localmente este valor esperado en la zona antártica.
El geoide es la superficie equipotencial del campo de gravedad terrestre que coincide con el nivel medio del mar en reposo. Representa la forma física ideal que adoptaría el océano global si solo estuviera sometido a la atracción gravitatoria y a la rotación del planeta, excluyendo vientos y mareas.
Para comprender la idea, planteemos el siguiente escenario:
Los investigadores utilizaron ondas generadas por terremotos de todo el mundo para visualizar el interior del planeta. Esta técnica, análoga a una tomografía médica, permite “ver” a través de la corteza y analizar la composición del manto terrestre.
Al procesar estos datos, validaron sus modelos con mediciones satelitales modernas del geoide. El estudio confirmó que existe un déficit de masa en las profundidades, provocado por rocas menos densas que ascienden lentamente hacia la superficie.
Como la gravedad es directamente proporcional a la masa, al haber menor masa, necesariamente esta debería disminuir.
En la siguiente figura se presentan dos situaciones:
Esta anomalía es crucial porque afecta el nivel del mar local, independientemente del volumen de agua. En las zonas de menor atracción relativa, el agua tiende a desplazarse hacia áreas con mayor gravedad, deprimiendo la superficie oceánica en esa región.
Mediante simulaciones computacionales, el equipo retrocedió en el tiempo geológico unos 70 millones de años. Descubrieron que esta anomalía de densidad no siempre fue tan pronunciada, sino que se intensificó notablemente hace entre 50 y 30 millones de años.
El crecimiento de la anomalía coincide temporalmente con el enfriamiento de la Antártida y la formación de sus capas de hielo. De aquí que la investigación sugiera una interacción en que la dinámica interna del mando terrestre pudo influir en los cambios climáticos de la superficie.
La investigación plantea una segunda etapa, que se centraría en dos puntos:
Mientras la geofísica explica las causas profundas mediante modelos, el proyecto SWAIS2C ha aportado pruebas tangibles desde la superficie. Un equipo internacional logró perforar el hielo profundo para extraer el registro geológico más extenso hasta la fecha.
La operación se realizó en el remoto campamento de Crary Ice Rise en la Antártida, superando desafíos logísticos extremos. Los investigadores recuperaron 228 metros de sedimentos ubicados bajo una capa de hielo de más de medio kilómetro de espesor.
El análisis preliminar de estas muestras ha arrojado interesantes datos:
La evidencia de la modelación mediante técnicas geofísicas y el proyecto SWAIS2C validan que la Antártida es mucho más sensible a los cambios, tanto atmosféricos como internos, de lo que se creía.
Este descubrimiento no es solo un triunfo de la geología, sino también de la fuerza bruta de cálculo. Simular la dinámica de fluidos de todo un planeta a lo largo de 70 millones de años requirió una infraestructura de hardware masiva.
El estudio no pudo ejecutarse en equipos convencionales. Los científicos utilizaron las instalaciones de alto rendimiento (HPC) de la Digital Research Alliance of Canada y de la Universidad de Florida.
Para lograr una imagen nítida, el modelo dividió el manto terrestre en una malla tridimensional de alta densidad. Alcanzaron una resolución horizontal de 64 kilómetros cerca del núcleo y una precisión vertical de apenas 0.4 kilómetros en los límites críticos.
El procesamiento no fue lineal. El equipo utilizó una técnica compleja llamada Back-and-Forth Nudging (BFN). En lugar de calcular todo de una vez, dividieron la historia en ventanas de 2.5 millones de años.
En cada bloque temporal, el superordenador calculaba hacia adelante y hacia atrás iterativamente, repitiendo el proceso unas 5 veces por segmento. Esto multiplicó la carga de trabajo, pero permitió reducir el error acumulado a menos del 2% , garantizando una precisión física sin precedentes.
