La gravedad varía en todo el mundo. Aquí es donde más cambia

Según cuenta la historia, el matemático Sir Isaac Newton estaba sentado en un huerto después de cenar cuando vio caer una manzana de un árbol. Se preguntó por qué las manzanas siempre caen directamente al suelo, en lugar de hacerlo de lado o incluso hacia arriba. Más tarde desarrollaría la ley de la gravitación universal.

Pero la gravedad, esa fuerza invisible que atrae los objetos hacia el centro de la Tierra, no es uniforme en todo el planeta, según muestran los datos.

Newton descubrió que la gravedad depende en parte de la masa; Los objetos con más masa experimentan una atracción gravitacional más fuerte. En la Tierra, eso generalmente significa que la fuerza de la gravedad sobre un objeto puede ser más fuerte o más débil en diferentes lugares, dependiendo de la estructura interna y la topografía de la Tierra. Los lugares con más masa, como las montañas, tienen fuerzas gravitacionales más fuertes. Los lugares con menos masa subterránea, como valles y fosas oceánicas profundas, tienen fuerzas gravitacionales más débiles.

"La masa crea gravedad", dijo John Ries, investigador científico de la Universidad de Texas en Austin. "Si ves un cambio en la gravedad, ves un cambio en la masa".

También puedes pensar en los cambios de gravedad en términos de aceleración. En promedio, la aceleración de un objeto que cae a la Tierra debido a la gravedad es de alrededor de 9,8 metros por segundo al cuadrado. Pero en lugares con mayor o menor gravedad, esa aceleración puede ser ligeramente diferente.

Ries dijo que las personas no son capaces de notar estas variaciones tan pequeñas, pero que instrumentos científicos avanzados pueden medir las pequeñas anomalías. Él y sus colegas trabajan con una misión satelital de la NASA conocida como Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), que proporciona instantáneas globales del campo gravitatorio de la Tierra. Los científicos pueden utilizar esta información para rastrear los cambios de masa en el hielo polar y los depósitos de agua y ayudar a entender cómo los procesos debajo de la superficie de la Tierra afectan a los que están sobre la tierra.

Las mayores anomalías de la gravedad se deben a los movimientos de placas tectónicas, cuando grandes losas chocan o se separan unas de otras. Los cambios en el contenido de agua en la Tierra, como una sequía o lluvias persistentes, también pueden provocar cambios en la atracción gravitacional, aunque en menor grado.

"La gran cuestión es tratar de comprender cómo interactúan los océanos, la atmósfera y las áreas terrestres", dijo Byron Tapley, geofísico de la Universidad de Texas en Austin. "Todos están acoplados esencialmente en el sistema de la Tierra y tratan de comprender esas interacciones, cómo lo que le sucede a uno influye en el otro".

Aquí es donde la gravedad varía más en la Tierra.

A menudo dibujamos la Tierra como una esfera lisa, pero nuestro planeta tiene bultos y baches, una forma irregular llamada geoide. Utilizando datos satelitales, los científicos pueden estudiar las anomalías en la gravedad en la Tierra comparando la diferencia entre la atracción gravitacional real de este planeta con la de una Tierra hipotética uniformemente lisa.

Algunas de las fuerzas gravitacionales más fuertes de la Tierra se encuentran en el Pacífico, cerca de Australia e Indonesia, debido a los movimientos de placas tectónicas.

De hecho, los movimientos tectónicos de placas son la fuerza impulsora de casi todas las características que vemos en la superficie de la Tierra, desde montañas hasta trincheras. Estos movimientos de placas son impulsados ​​por la convección en nuestro manto, que transporta calor desde las profundidades de la Tierra hasta la superficie.

"La fricción de la corteza, a medida que el manto la atraviesa, junta o separa las placas", dijo Ries, que estudia la forma, la rotación y la gravedad de la Tierra utilizando datos del satélite GRACE. Los mapas de gravedad permiten a los científicos descifrar estos movimientos debajo de nuestra corteza.

En esta región, Ries explicó que la anomalía se produjo debido a la colisión de dos placas, donde la corteza oceánica fue empujada debajo de la placa continental. La corteza oceánica, explicó, es más antigua y más densa y se hunde debajo de la placa continental más clara para formar una fosa. Aparecen trincheras a lo largo de la placa del Pacífico a lo largo de las Islas Aleutianas, Japón y Tonga, donde los datos muestran fuerzas gravitacionales más débiles.

A medida que la corteza oceánica se sumerge, dijo, "suda" agua y la presión aumenta, lo que empuja al magma hacia arriba y hace que la corteza se levante y forme volcanes. El crecimiento de masa aumentó la fuerza gravitacional a lo largo de la cadena volcánica. Otras cadenas volcánicas, como las que rodean Hawaii, también muestran una gravedad más fuerte.

Este comportamiento de las placas tectónicas también es similar al que vemos en las montañas. En el caso de las montañas, dos placas continentales pueden chocar entre sí y provocar un levantamiento. Por ejemplo, los Himalayas se crearon cuando dos placas continentales igualmente densas convergieron y empujaron hacia arriba. Los datos muestran fuerzas gravitacionales más fuertes en la meseta tibetana del Himalaya. Ries dijo que las placas todavía están activas y que el Monte Everest todavía está creciendo lentamente en altura.

No todas las anomalías gravitacionales están relacionadas con el choque de placas continentales entre sí. Los cambios en la superficie también pueden afectar la gravedad.

Hace unos 2,6 millones de años, la capa de hielo Laurentide cubrió gran parte de Canadá y el norte de Estados Unidos. El peso de la enorme capa de hielo empujó la tierra hacia abajo, creando una depresión. Los datos muestran que la gravedad es ligeramente más débil en la región.

Desde entonces, la capa de hielo se ha derretido por completo y la tierra se está recuperando, pero muy lentamente. (Piense en poner el dedo en la masa y luego levantarlo; la masa finalmente vuelve a su forma original). Ries dijo que es posible que la tierra no se nivele hasta dentro de 1.000 años o más.

Una de las señales de gravedad más débiles de la Tierra aparece en una zona del océano al sur de la península india, que cubre 1,2 millones de millas cuadradas. Pero el fenómeno ha desconcertado a los científicos durante mucho tiempo.

La existencia del agujero de gravedad "es uno de los problemas pendientes en el campo de la geodinámica", dijo Debanjan Pal, geólogo del Instituto Indio de Ciencias. Debido a que el punto débil no estaba asociado con una trinchera o depresión de la capa de hielo, la causa de la fuerza gravitacional débil seguía siendo un misterio, hasta ahora.

En un estudio reciente, Pal y su colega Attreyee Ghosh demostraron que la anomalía está relacionada con columnas de rocas calientes y de baja densidad del manto que salieron a la superficie hace unos 20 millones de años.

Utilizando modelos informáticos, simularon los movimientos tectónicos de las placas de la Tierra desde hace 140 millones de años hasta la actualidad. Descubrieron que cuando el antiguo supercontinente Gondwana comenzó a fragmentarse, la placa india comenzó a moverse hacia el norte. Cuando la placa Índica se movió, el antiguo océano de Tetis adyacente comenzó a cerrarse y hundirse en el manto, perturbando el material más denso que se encontraba sobre el límite de nuestro núcleo y manto. Se formaron columnas del manto que trajeron material de menor densidad a la superficie, lo que ayudó a formar la baja gravedad.

Los investigadores dicen que es difícil saber si el agujero de gravedad eventualmente desaparecerá o se moverá.

Si bien muchas de las mayores anomalías gravitacionales se remontan a procesos antiguos y naturales, los humanos también están afectando la gravedad a través del movimiento del agua.

A lo largo de las estaciones, los investigadores observan cambios en ríos, lagos y otros cuerpos de agua que ocurren naturalmente a través del ciclo del agua. Pero a medida que nuestra atmósfera se calienta debido al aumento de los gases de efecto invernadero, esto ha impactado los depósitos de agua y los casquetes polares.

"El efecto en Groenlandia es muy grande", dijo Tapley. "Se ha dejado caer una gran cantidad de masa allí y hay una señal gravitacional notable asociada con ese cambio".

Tapley dijo que el hielo derretido sobre la superficie reduce la señal de gravedad inducida por el agua sobre la tierra y la escorrentía posterior se suma a la señal de gravedad en el océano.

Pero el derretimiento no significa que la señal sobre Groenlandia sea en general más baja. A medida que se reduce el peso del agua, las placas tectónicas se ajustan y permiten que el material del manto se mueva hacia adentro, agregando masa, dijo Tapley. Además, Groenlandia todavía se está recuperando y levantándose de la última Edad de Hielo (muy parecido al proceso con la capa de hielo Laurentide pero en una escala de tiempo más rápida).

Fuera de los casquetes polares, el bombeo de aguas subterráneas y las sequías también pueden eliminar agua de la superficie y provocar pequeños cambios en la gravedad. Estas desviaciones son mucho más pequeñas que las inducidas por columnas de magma subterráneas o movimientos de placas tectónicas, pero cambian mucho más rápidamente en escalas de tiempo más pequeñas y tendrán importantes implicaciones para las personas a medida que las temperaturas globales sigan aumentando. Estas mediciones son fundamentales para que los científicos puedan rastrear los suministros de agua para consumo general, agricultura, acuíferos subterráneos y más.

"Todo lo que estamos analizando es el ciclo del agua y los cambios en el ciclo del agua", dijo Tapley.