Nova analiza gravitacijskih podataka upućuje na to da je Marsov plašt ispod južnih visoravni 200 do 400 Celzijevih stupnjeva topliji nego ispod sjevernih nizina. Istraživači temperaturu nisu mjerili izravno: zaključak proizlazi iz modela koji opisuje kako se planet deformira pod djelovanjem Sunčevih plimnih sila.
Rezultati, objavljeni u časopisu Nature, pružaju novi uvid u jednu od najvećih zagonetki Crvenog planeta: zašto se njegov sjever i jug toliko razlikuju. Sjevernu hemisferu uglavnom prekrivaju niže i ravnije ravnice, dok su južne visoravni više, starije i prepune kratera. Ta se podjela vidi na površini, a nova analiza upućuje na to da seže i u plašt.
Gravitacija kao prozor u dubinu
Tim je proučio približno 16 godina Dopplerovih mjerenja radijskih signala sa sondi Mars Global Surveyor, Mars Odyssey i Mars Reconnaissance Orbiter. Takva mjerenja bilježe sitne promjene u brzini letjelice dok kruži oko Marsa. Iz njih se može rekonstruirati gravitacijsko polje planeta i otkriti gdje je raspored mase drukčiji od očekivanog.
Istraživači su se usredotočili na promjene koje se ponavljaju tijekom Marsove godine. Sunčeve plimne sile mijenjaju se s udaljenošću, a blago izdužena Marsova putanja i nagnuta os dodatno utječu na njihov učinak. Planet se zbog toga neznatno deformira; način na koji reagira ovisi o temperaturi i krutosti njegova plašta.
Metoda se naziva plimna tomografija. Slično kao u medicinskoj tomografiji, iz niza se mjerenja sastavlja slika unutrašnjosti tijela — ovdje Marsa. Autori su podatke obradili Bayesovom inverzijom, postupkom koji uspoređuje velik broj mogućih modela i traži onaj koji najbolje odgovara opažanjima.
Južni plašt ponaša se drukčije
Uobičajeni modeli pretpostavljaju da je unutrašnjost planeta približno ujednačena u svim smjerovima. Podaci o Marsu ne uklapaju se dobro u tu pretpostavku: u odnosu na takav model, promatrane promjene u gravitacijskom polju odstupaju i do 300 posto.
Najbolje podudaranje s podacima daje model prema kojemu se efektivni modul smicanja u plaštu bočno mijenja za više od 20 posto, uz jasnu razliku između sjevera i juga. Taj modul opisuje koliko se stijena opire deformaciji; viša temperatura u pravilu znači podatniji materijal. Kada se takvo ponašanje usporedi s građom Marsove kore, model procjenjuje da je južni dio plašta danas 200 do 400 °C topliji od sjevernog.
Temperatura nije izmjerena u jednoj točki Marsove dubine. Procjena proizlazi iz modela koji povezuje odgovor planeta na plimne sile s toplinskim i mehaničkim svojstvima stijena. Studija tako prepoznaje regionalni obrazac u južnoj unutrašnjosti, a ne temperaturu jedne lokacije.
Što je zagrijalo Marsov jug?
Autori još ne mogu odrediti kako je nastala ta toplinska razlika. Jedno moguće objašnjenje jest golemi udar u ranoj povijesti planeta, koji je mogao osloboditi veliku količinu topline na sjeveru i dugoročno promijeniti njezinu raspodjelu. Drugo je da je u južnom plaštu nekoć postojalo snažno strujanje materijala koje je prenosilo toplinu prema površini.
Treća mogućnost ne pretpostavlja jedan dramatičan događaj. Južne visoravni imaju deblju koru, koja bi mogla djelovati kao izolacijski sloj i usporiti gubitak topline iz unutrašnjosti. Koja je od tih mogućnosti točna, pokazat će tek nova mjerenja.
Gravitacijska mjerenja već su pokazala da Mars ispod površine skriva strukture koje se ne vide na fotografijama. Nova analiza ide korak dalje jer ne traži samo razlike u gustoći, nego i razlike u tome kako se duboke stijene ponašaju pod promjenjivim opterećenjem. Takve gravitacijske anomalije ispod Marsove površine već su otkrile velike skrivene strukture, ali nova analiza gleda još dublje.
Ne znači da je cijeli plašt rastaljen
Topliji južni plašt mogao bi pomoći u objašnjenju drugih opažanja, od magnetskih zapisa u južnoj kori do bržeg prigušenja seizmičkih valova koje je zabilježila misija InSight. Svemirska mjerenja već su pokazala koliko se o procesima duboko ispod površine može saznati bez izravnog bušenja Marsa.
No, iz toga ne treba zaključiti da je južna polovica Marsa danas široko rastaljena. U radu se navodi da taljenje nije nužno za objašnjenje podataka, iako neki modeli dopuštaju lokalne džepove djelomično rastaljenog materijala. To bi moglo značiti izolirane zone magme, a ne globalni podzemni ocean ili neprekinuti sloj rastaljene stijene.
Za provjeru tih mogućnosti najviše bi pomogla elektromagnetska mjerenja, koja mogu razlikovati izolirane rastaljene zone od povezanijeg sloja. Takva bi mjerenja pokazala je li Marsov južni plašt doista topliji zbog dugotrajnog zadržavanja topline, drevnog strujanja ili posljedica velikog udara. Za sada podaci govore barem jedno: razlika između Marsova sjevera i juga nije samo površinska — asimetrija seže duboko ispod kore.
