N. Grigorie Lăcrița - IZOSTAZIA

 

IZOSTAZIA

Dacă gheața Antarcticii s-ar topi,

nivelul Oceanului Planetar ar crește cu aproape 60 m,

iar continentul antarctic s-ar înălța cu circa 500 m

 

Conf. univ. dr. N. Grigorie Lăcrița

 

 

Cuprins

1. O frază dintr-un atlas pentru elevi

2. Ce este izostazia

3. Misterul firului cu plumb

4. Antarctica, un continent afundat sub greutatea gheții

5. Ce s-ar întâmpla dacă toată gheața Antarcticii s-ar topi

6. Dovada vie a izostaziei: ținuturi care se înalță și astăzi

7. Izostazia și încălzirea globală

8. Pământul, o planetă în care fiecare schimbare aduce un nou echilibru

Note și surse

Bibliografie

Mic dicționar

 

1. O frază dintr-un atlas pentru elevi

 

În „National Geographic. Atlasul lumii pentru elevi” se află o frază care merită citită de două ori:

„Se estimează că dacă toată gheața Antarcticii s-ar topi, nivelul Oceanului Planetar ar crește cu peste 60 m. Continentul antarctic s-ar înălța cu peste 500 m din cauza pierderii greutății – un proces cunoscut sub numele de izostazie”. [1]

Prima parte a frazei o auzim relativ des: topirea întregii calote de gheață antarctice ar determina o creștere enormă a nivelului mărilor și oceanelor.

A doua parte este însă uimitoare. Un continent întreg s-ar ridica, singur, cu aproximativ o jumătate de kilometru, după ce ar fi eliberat de greutatea uriașei sale calote de gheață.

Cum este posibil ca uscatul, pe care îl considerăm simbolul a tot ceea ce este fix și neclintit, să urce și să coboare?

Răspunsul se numește „izostazie”.

 

2. Ce este izostazia

 

Izostazia reprezintă tendința spre echilibru gravitațional a litosferei, în condițiile în care regiunile cu mase și densități diferite se sprijină pe un interior al Pământului care, la scări de timp geologice, se poate deforma lent. [5]

Spunem, pentru simplificare, că scoarța „plutește” pe manta.

Imaginea este foarte utilă, dar trebuie înțeles că mantaua nu este un ocean de rocă lichidă.

Ea este solidă la scara timpului uman, însă se poate deforma și curge extrem de lent la scara miilor și milioanelor de ani.

Cuvântul izostazie provine din grecescul isos, „egal”, și stasis, „stare” sau „așezare”.

Termenul a fost consacrat de geologul american Clarence Edward Dutton, în 1889. [5]

Cea mai simplă imagine este aceea a unui aisberg.

Un bloc de gheață plutește pentru că este mai puțin dens decât apa, însă o mare parte din volumul său se află sub apă.

Dacă masa aisbergului se micșorează, el se ridică.

O imagine și mai apropiată de experiența noastră ne-o oferă o navă.

Un cargou încărcat cu containere stă mai adânc în apă decât același cargou după ce marfa a fost descărcată.

Când greutatea dispare, nava se ridică singură.

Într-o anumită măsură, același principiu se aplică și scoarței terestre.

O regiune încărcată cu o greutate foarte mare – de exemplu, cu o calotă de gheață – se poate afunda.

Când greutatea este îndepărtată, scoarța începe să se ridice.

În cazul gheții, acest proces poartă numele de „ajustare izostatică glaciară” sau „glacioizostazie”.

Fenomenul explică și existența „rădăcinilor” munților.

În modelul clasic al lui Airy, regiunile montane mai înalte sunt compensate de rădăcini de rocă mai puțin densă, care pătrund mai adânc în interiorul Pământului. [5]

De aceea, un munte nu este doar ceea ce vedem deasupra suprafeței terestre.

O parte importantă a structurii sale se află dedesubt.

 

3. Misterul firului cu plumb

 

Istoria izostaziei începe cu o problemă de măsurare.

În secolul al XVIII-lea, în timpul măsurătorilor geodezice efectuate în regiunea Anzilor, s-a observat că deviația firului cu plumb produsă de masa munților era mai mică decât ar fi rezultat din calculele bazate numai pe masa aparentă a reliefului.

O problemă asemănătoare a apărut în secolul al XIX-lea în India, în timpul măsurătorilor geodezice din regiunea Himalayei.

Dacă Himalaya ar fi fost pur și simplu o masă uriașă de rocă așezată pe un Pământ omogen, munții ar fi trebuit să atragă firul cu plumb mai mult decât se observa în realitate.

De aici a apărut întrebarea: Unde se află masa care lipsește?

În 1855 au fost formulate două explicații celebre.

John Henry Pratt a susținut că diferențele de densitate din interiorul scoarței pot compensa diferențele de relief.

George Biddell Airy a propus o altă imagine: munții au rădăcini adânci, alcătuite din materiale mai puțin dense, care pătrund în interior asemenea părții scufundate a unui aisberg. [5]

Cele două modele sunt diferite, dar pornesc de la aceeași idee fundamentală: relieful vizibil la suprafață este compensat de structura de dedesubt.

Ulterior, Clarence Dutton a consacrat termenul de „izostazie”. [5]

Astăzi, izostazia nu mai este doar o ipoteză istorică.

Deformările lente ale scoarței sunt măsurate prin metode geodezice moderne, inclusiv prin sisteme GNSS, altimetrie satelitară și observații gravimetrice.

 

4. Antarctica, un continent afundat sub greutatea gheții

 

Antarctica este acoperită de cea mai mare calotă de gheață de pe Pământ.

Gheața are, în multe regiuni, o grosime de ordinul kilometrilor, iar în anumite zone de aproape 5 kilometri.

O asemenea masă nu poate exista fără să deformeze scoarța terestră.

Greutatea gheții produce o apăsare asupra litosferei, iar Pământul răspunde printr-o deformare lentă a scoarței și mantalei.

În special în Antarctica de Vest, suprafața rocii de bază se află în numeroase regiuni sub nivelul actual al mării.

Dacă am îndepărta mental calota de gheață, nu am descoperi pur și simplu un continent solid, aflat pretutindeni deasupra nivelului oceanului.

Am descoperi un relief foarte accidentat, cu regiuni joase și bazine aflate sub nivelul mării.

Este ca un resort uriaș comprimat de o greutate pe care o poartă de foarte mult timp.

Dar comparația trebuie completată: Antarctica nu este un resort elastic care se destinde imediat.

Răspunsul Pământului este lent, deoarece mantaua se deformează vâscoplastic.

 

5. Ce s-ar întâmpla dacă toată gheața Antarcticii s-ar topi?

 

Dacă întreaga calotă de gheață antarctică ar dispărea, s-ar produce două schimbări uriașe: creșterea nivelului mediu global al mării și ridicarea terenului antarctic prin ajustare izostatică.

Aproape 60 de metri de creștere a nivelului mării

Estimările NASA indică aproximativ 58 de metri de creștere a nivelului mediu global al mării dacă întreaga calotă de gheață a Antarcticii ar ajunge în ocean. [2]

Valoarea de „aproape 60 m” este, prin urmare, o rotunjire potrivită pentru publicul larg.

Este important însă să precizăm că acesta este un experiment-limită, nu o predicție pentru viitorul apropiat.

Dar continentul s-ar ridica

Când greutatea gheții dispare, scoarța nu rămâne în poziția în care se afla sub încărcătură.

Ea începe să se ridice.

Un studiu publicat în Scientific Reports a calculat, pentru o deîncărcare completă și după reechilibrarea izostatică, o schimbare medie a altitudinii fundului Antarcticii de aproximativ 500 de metri, cu valori maxime de aproximativ 936 de metri. [3]

Această cifră arată de ce afirmația din atlas – „peste 500 m” – este impresionantă, dar trebuie înțeleasă ca ordin de mărime și nu ca o ridicare uniformă a întregului continent.

În unele zone, ridicarea ar putea fi considerabil mai mare; în altele, mai mică.

În plus, unele regiuni marginale pot avea răspunsuri diferite din cauza prăbușirii bombării periferice și a încărcării cu apă. [3]

Procesul nu s-ar produce instantaneu.

Gheața și roca nu ar „schimba locurile” într-o singură zi.

Răspunsul Pământului ar continua mult timp după dispariția încărcăturii de gheață.

În Antarctica de Vest, o parte dintre regiunile aflate astăzi sub nivelul mării ar putea rămâne pentru o perioadă inundate.

Apa însăși reprezintă o încărcătură, iar interacțiunea dintre ridicarea scoarței, gravitație, nivelul mării și topografia fundului marin este mai complicată decât simpla imagine a unui continent care „iese din apă”. [3]

Prin urmare, harta unei Antarcticii complet lipsite de gheață ar fi foarte diferită de harta actuală.

 

6. Dovada vie a izostaziei: ținuturi care se înalță și astăzi

 

Pentru a înțelege că acest fenomen este real, nu trebuie să așteptăm topirea Antarcticii.

Natura a făcut deja experimentul.

În timpul ultimei glaciațiuni, mari suprafețe din nordul Europei și Americii de Nord au fost acoperite de calote de gheață care apăsau asupra scoarței.

Când gheața s-a topit, terenul a început să se ridice.

Procesul continuă și astăzi.

În Scandinavia, de exemplu, anumite regiuni din Suedia și Finlanda se ridică cu viteze care pot ajunge la ordinul centimetrilor pe an.

Vechile țărmuri marine pot fi găsite astăzi la sute de metri deasupra nivelului actual al mării.

Este una dintre cele mai spectaculoase dovezi naturale ale ajustării izostatice.

Același fenomen este observat în regiunea Golfului Hudson, în Canada.

Ridicarea terenului modifică în timp relieful și linia țărmului.

Zone care au fost cândva insule pot deveni legate de uscat, iar foste porturi pot ajunge departe de apă.

În Antarctica, răspunsul scoarței la pierderea masei de gheață este, de asemenea, măsurabil.

Cercetările moderne arată că viteza ridicării depinde puternic de proprietățile mantalei din regiunea respectivă.

 

7. Izostazia și încălzirea globală

 

Aici izostazia devine mai mult decât o curiozitate geologică.

Antarctica pierde în prezent masă de gheață, iar măsurătorile satelitare arată o pierdere netă a masei calotei antarctice în ultimele decenii.

Datele GRACE și GRACE-FO indică, pentru intervalul 2002–2025, o pierdere medie de aproximativ 135 gigatone de gheață pe an, asociată cu circa 0,4 mm/an de creștere a nivelului global al mării. [6]

Când masa de gheață scade, scoarța răspunde prin ridicare.

Acesta este un exemplu modern de ajustare izostatică glaciară.

Dar aici lucrurile devin foarte interesante.

Ridicarea scoarței poate influența, la rândul ei, evoluția gheții.

În unele regiuni ale Antarcticii de Vest, roca de bază se ridică suficient de repede încât poate modifica geometria zonei în care ghețarul se sprijină pe fundul mării.

Această interacțiune poate constitui un mecanism de stabilizare a gheții.

Un studiu publicat în 2025 în Nature Communications a arătat, în modele cu structură tridimensională realistă a Pământului, că ridicarea rocii poate reduce contribuția Antarcticii la creșterea nivelului mării în anumite scenarii.

Pentru anul 2500, reducerea față de un Pământ rigid a fost de ordinul 12–23%, în funcție de scenariu și de modelul climatic. [4]

Prin urmare, valoarea de „aproape 40%” din versiunea inițială a manuscrisului nu trebuie prezentată ca o constantă generală.

Ea ar necesita indicarea explicită a modelului și scenariului care au produs-o.

Cu alte cuvinte, între gheață și Pământul solid există un dialog permanent.

Gheața apasă asupra scoarței.

Scoarța se deformează.

Gheața pierde masă.

Scoarța începe să se ridice.

Iar această ridicare poate modifica, la rândul ei, condițiile în care evoluează ghețarii.

Este un exemplu spectaculos de interacțiune între criologie, geologie, oceanografie și climatologie.

 

8. Pământul, o planetă în care

fiecare schimbare aduce un nou echilibru

 

Izostazia ne obligă să ne schimbăm felul în care privim pământul de sub picioarele noastre.

Uscatul nu este o temelie absolut nemișcată.

El poate coborî sub apăsarea unei mari încărcături și se poate ridica atunci când acea încărcătură este îndepărtată.

Mișcările sunt atât de lente încât omul nu le simte direct.

Le observăm prin efectele lor acumulate în timp sau prin instrumente capabile să măsoare deplasări foarte mici.

La scara timpului geologic, însă, Pământul pare să „respire”.

Se afundă când este încărcat.

Se ridică atunci când este eliberat.

Antarctica reprezintă unul dintre cele mai spectaculoase exemple ale acestui mecanism.

Calota de gheață este atât de grea încât a deformat scoarța pe care se sprijină.

Dacă întreaga gheață ar dispărea:

1) nivelul mediu global al Oceanului Planetar ar crește cu aproximativ 60 de metri, iar orașe întregi

de pe țărmurile mărilor și oceanelor ar fi acoperite de ape, de exemplu Veneția, Amsterdam, Londra,

New York, Shanghai etc.;

2) terenul antarctic ar răspunde printr-o ridicare izostatică de ordinul sutelor de metri; un model

complet de reechilibrare estimează o medie de aproximativ 500 de metri pentru Antarctica. [2][3]

Dar această ridicare nu ar fi nici uniformă, nici instantanee.

Pământul ar avea nevoie de timp pentru a-și regăsi noul echilibru.

Poate tocmai aceasta este lecția cea mai frumoasă a izostaziei:

Pământul nu este o planetă statică.

Este un sistem în permanentă căutare a echilibrului.

Iar ceea ce pentru om pare fix și nemișcat poate fi, la scara timpului geologic, într-o continuă mișcare.

 

Note și surse

 

[1] National Geographic, Atlasul lumii pentru elevi – formularea citată în manuscrisul autorului. Ediția exactă (an, editură, ISBN) trebuie completată după exemplarul consultat.

[2] NASA Sea Level Change Team: Antarctica contains enough ice to raise global mean sea level by approximately 58 m if all of it melted.

[3] Paxman, G. J. G., Austermann, J. & Hollyday, A. (2022), Scientific Reports 12, 11399. Pentru Antarctica, răspunsul izostatic total la deglaciarea completă are o valoare medie de aproximativ 500 m și un maxim de aproximativ 936 m.

[4] van Calcar, C. J. et al. (2025), Nature Communications 16, 10512. Modelele 3D ale Pământului indică reduceri de 12–23% ale contribuției antarctice la nivelul mării până în 2500, față de un Pământ rigid, în funcție de scenariu.

[5] Cambridge University Press, Isostasy and Flexure of the Lithosphere – capitolul privind dezvoltarea conceptului de izostazie; pentru Airy și Pratt, lucrările din 1855; pentru termenul «isostasy», Dutton, 1889.

[6] NASA/JPL-Caltech, GRACE și GRACE Follow-On: pentru 2002–2025, Antarctica a pierdut aproximativ 135 Gt de gheață pe an, contribuind cu aproximativ 0,4 mm/an la creșterea nivelului global al mării.

 

Bibliografie

 

1. National Geographic. Atlasul lumii pentru elevi. Ediție Litera. ISBN 978-606-33-2918-0

2. NASA Sea Level Change Team. How Ice-Shelf Loss Drives Sea Level Rise. NASA Sea Level Change Portal, 18 September 2023.

3. Paxman, Guy J. G.; Austermann, Jacqueline; Hollyday, Andrew. Total isostatic response to the complete unloading of the Greenland and Antarctic Ice Sheets. Scientific Reports, 12, 11399, 2022. DOI: 10.1038/s41598-022-15440-y.

4. van Calcar, C. J.; Bernales, J.; Berends, C. J.; van der Wal, W.; van de Wal, R. S. W. et al. Bedrock uplift reduces Antarctic sea-level contribution over next centuries. Nature Communications, 16, 10512, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-66435-y.

5. Cambridge University Press. Isostasy and Flexure of the Lithosphere. Chapter 1: The Development of the Concept of Isostasy.

6. NASA/JPL-Caltech. Antarctic Ice Mass Loss 2002–2025; GRACE and GRACE-FO polar ice mass loss. Updated December 2025.

7. Lowrie, W. Fundamentals of Geophysics. Cambridge University Press.

8. Kearey, P.; Klepeis, K. A.; Vine, F. J. Global Tectonics. Wiley-Blackwell.

 

Surse online verificate

NASA – Sea Level Change Portal: https://sealevel.nasa.gov/news/266/how-ice-shelf-loss-drives-sea-level-rise/

Paxman, Austermann & Hollyday (2022) – Scientific Reports: https://www.nature.com/articles/s41598-022-15440-y

van Calcar et al. (2025) – Nature Communications: https://www.nature.com/articles/s41467-025-66435-y

NASA – Antarctic Ice Mass Loss 2002–2025: https://svs.gsfc.nasa.gov/31158

NASA – Ice Sheets Earth Indicator: https://science.nasa.gov/earth/explore/earth-indicators/ice-sheets/

Cambridge University Press – Development of the Concept of Isostasy: https://www.cambridge.org/core/books/isostasy-and-flexure-of-the-lithosphere/development-of-the-concept-of-isostasy/D2B33633648A8F31B53A15B76B653C8E

 

Mic dicționar

 

Ajustare izostatică – ridicarea sau coborârea lentă a scoarței terestre ca răspuns la schimbarea greutății care apasă asupra ei.

Climatologie – știința care studiază clima și schimbările acesteia pe perioade lungi de timp.

Criologie – ramura științei care studiază gheața, zăpada, ghețarii și fenomenele legate de îngheț.

Geologie – știința care studiază Pământul: alcătuirea sa, rocile, structura, formarea și transformările sale de-a lungul timpului.

Glacioizostazie – ajustarea scoarței terestre produsă de încărcarea sau îndepărtarea unor mari mase de gheață.

Izostazie – tendința scoarței terestre de a se adapta la schimbările de greutate care apasă asupra ei. De exemplu, atunci când o mare cantitate de gheață se topește și greutatea dispare, terenul se poate ridica lent.

Litosferă – învelișul rigid și solid al Pământului, format din scoarța terestră și partea superioară a mantalei. Este stratul pe care se află continentele și fundul oceanelor.

Oceanografie – știința care studiază oceanele și mările, inclusiv apa, fundul oceanic, curenții, valurile și viața marină.

 

COMENTARII:

Răspunsul la mesajul Domnului Alexandru Cetățeanu

N. Grigorie Lăcrița

La articolul: „IZOSTAZIA: dacă gheața Antarcticii s-ar topi, nivelul Oceanului Planetar ar crește

cu aproape 60 m, iar continentul antarctic s-ar înălța cu peste 500 m”, postat pe mai multe site, am

primit următorul mesaj de la Distinsul Domn Alexandru Cetățeanu, din Canada:

*

„Alexandru Cetateanu

https://mail.yahoo.com/n/folders/00_1/messages/00_50422?.src=ym&reason=unexpected_ymv

To: me · Sun, Oct 4 at 3:52 AM

Message Body

Va multumesc domnule Profesor!

Foarte interesant!

Pe dealurile copilariei mele de la Amarasti, gaseam cochilii de scoici.

Ne explicam cu potopul lui Noe....

Dar cat timp au fost dealurile acoperite cu apa?

Toata stima!

Alex Cetateanu”

*

Mesajul domnului Alexandru Cetățeanu pune o întrebare foarte bună, iar răspunsul se leagă

direct de tema articolului despre izostazie.

De unde provin cochiliile de pe dealuri

Cochiliile de scoici găsite pe dealurile din zona comunei Amărăști, județul Dolj, din România nu

sunt o întâmplare locală.

Aproape tot sudul României, inclusiv Oltenia, a fost acoperit vreme îndelungată de ape.

La început a fost Paratethys, o mare întinsă care, cu zeci de milioane de ani în urmă, se întindea

din Europa Centrală până spre Marea Aral.

Treptat, aceasta s-a fragmentat.

Pe teritoriul actual al României a rămas Bazinul Dacic, o mare tot mai puțin sărată, care a

devenit în cele din urmă un lac imens, cu apă salmastră și apoi dulce.

Geologia românească este legată de acest bazin până și prin denumiri: două etaje geologice din

Pliocen, „Dacianul” și „Romanianul”, au fost definite pe baza depozitelor de aici.

Ele sunt pline de moluște fosile, adică de scoici și melci de apă.

Cât timp au fost acoperite cu apă

Nu 40 de zile și nici un an, ci milioane de ani.

Cu aproximație, apele au stăruit în zonă pe parcursul a mai multor milioane de ani din Miocen și

Pliocen.

Retragerea definitivă a avut loc acum circa 2 milioane de ani, la începutul Cuaternarului.

Datările exacte variază de la un autor la altul, dar ordinul de mărime este sigur.

De ce scoicile sunt acum pe dealurile

din zona comunei Amărăști, județul Dolj, din România

Aici intervine legătura cu articolul.

Pe de o parte, bazinul a fost umplut treptat cu sedimente cărate de râurile care coborau din

Carpați.

Pe de altă parte, ridicarea tectonică a Carpaților și a regiunilor din jur, însoțită de ajustări

izostatice, a înălțat vechiul fund de lac.

Râurile au tăiat apoi văile, iar fostele straturi de pe fundul apei au rămas sus, pe culmile

dealurilor.

Scoicile „au urcat” odată cu pământul, nu apa a coborât de pe ele într-un timp scurt.

Despre potop

2

Explicația prin potopul lui Noe a fost foarte răspândită timp de secole.

Încă Leonardo da Vinci a observat însă că scoicile fosile apar în straturi așezate unele peste

altele, uneori cu cele două jumătăți ale cochiliei încă prinse între ele, așa cum erau când scoica trăia,

și cu urme că au viețuit chiar în locul acela.

Asta arată că organismele au trăit acolo generații întregi, nu că au fost aduse de o singură

inundație.

Și textul biblic vorbește despre o acoperire a pământului de ordinul lunilor (Facerea 7–8), nu de

ordinul milioanelor de ani cerute de grosimea acestor depozite.

Așadar, scoicile de pe dealuri nu pot fi explicate prin potop.

Stimate domnule Cetățeanu,

Vă mulțumesc pentru aprecieri și pentru frumoasa amintire din copilărie!

Scoicile de pe dealurile de la Amărăști sunt mărturii ale Bazinului Dacic, o mare, devenită apoi

lac imens, care a acoperit sudul României timp de milioane de ani.

Apele s-au retras definitiv acum aproximativ 2 milioane de ani.

Scoicile se află azi pe dealuri pentru că bazinul a fost umplut cu sedimente, iar scoarța s-a înălțat

odată cu ridicarea Carpaților.

Este, într-un fel, tot o poveste despre ridicarea uscatului, ca în articolul despre izostazie.

Cu toată stima,

N. Grigorie Lăcrița