我們都知道地球自轉軸會飄移和擺動,但過去科學家認為冰期後反彈是導致地軸飄移的主因,直到現在,NASA 科學家收集整個 20 世紀的數據,確認共有 3 大原因造成地軸飄移:冰期後反彈、格陵蘭島冰蓋損失以及地函對流。其中,造成格陵蘭島冰蓋流失的罪魁禍首,正是人類活動引起的全球暖化。
地球除了奔跑在一條圍繞太陽公轉的軌道外,也會繞著自身軸轉動,這條穿過北極和南極的假想線就稱為地軸。長久以來,我們已經知道地軸有飄移與擺動現象,前者稱為極移(polar motion),指地軸相對於地表的位置會緩緩飄移;後者稱為章動(nutation),指地軸出現如「點頭」般的搖晃現象。
根據之前的研究數據,1900~2000 年間地軸每年飄移約 10 公分,到本世紀末總計將飄移 10 公尺多。過去,科學家認為極移現象起因於冰期後反彈(glacial rebound):想像地球是一顆球,當地球經歷冰河期時,大量冰川壓在地殼上導致球體變形,而隨著冰河期退卻、冰川開始融化,地球開始恢復原本形狀(即地殼重新擴張),導致地球質量重新分布,進而使地軸飄移,這過程自 1 萬 6,000 年前最後一次冰河期結束後便持續至今。
但新論文第一作者、 NASA 地球系統科學家 Surendra Adhikari 表示,改變地軸變化的關鍵因素可不只上述一個,因為冰期後反彈只能導致地軸每年飄移約 3.5 公分。
為了找出還有哪些未知因素導致地軸飄移,研究團隊設計出一套地球自旋物理學電腦模型,加入 20 世紀大陸冰川(冰蓋)與海水平衡變化的所有數據,終於找出影響地軸飄移至關重要的第 2 個原因:格陵蘭島冰蓋大量融化。
人類活動改變地球基本運作
目前地球上僅存的大陸冰川只剩下南極洲與格陵蘭島,南極冰蓋覆蓋範圍約 1,400 萬平方公里,一旦南極冰蓋融化,全球海平面將上升 61.1 公尺;格陵蘭冰蓋則占據格陵蘭島 82% 陸地面積,如果格陵蘭冰蓋融化,將導致海平面上升 7.2 公尺。
而隨著 20 世紀氣溫上升加劇,格陵蘭冰蓋至今已有約 7,500 億噸的冰融化進入海洋,這導致地球質量分布發生變化,進而使地軸飄移。
造成地軸飄移的最後一個原因則是地函對流。已知地函對流會影響地殼板塊運動,研究合著者 Eric Ivins 形容,就好像放在瓦斯爐上的一鍋湯,當湯(地函)被加熱時,湯裡的料(板塊)就會浮浮沉沉,當板塊分布發生變化時,或多或少也會影響到地軸。
現在科學家已經確定了這三大關鍵因素,未來就可以區分地球長期地質過程與氣候變遷引起的影響。不過團隊也指出,持續暖化可能會加速格陵蘭島冰蓋損失,進而加快地軸的飄移速度,這可能影響導航,但不會影響生態系統或日常生活。令人驚訝的只是,人類活動正在改變地球的基本性質及運作方式。
新論文發表在《地球與行星科學快報》。
Humans Are Causing Earth To Wobble More As It Spins, NASA Finds
Planet Earth Wobbles As It Spins, and Now Scientists Know Why
NASA study uncovers three factors responsible for Earth's irregular spin
(首圖來源:NASA)