Mars krije iznenađenje ispod površine: Temperatura do 400 stepeni

Jedna od najvećih zagonetki Marsa decenijama je vidljiva na njegovoj površini: sjeverna polovina planete uglavnom je niska i ravna, dok je južna uzdignuta, surova i prepuna kratera. Naučnici su nastojali objasniti tu podjelu kore i reljefa, ali nova studija ukazuje na to da njeni korijeni sežu mnogo dublje – do samog omotača planete.

Istraživanje, objavljeno pri kraju ljeta u magazinu Nature, pokazalo je da omotač Marsa ispod južnih visoravni ima područje koje je danas od 200 do 400 stepeni Celzija toplije nego odgovarajuće područje na sjeveru.

Nalazi upućuju na to da bi ta temperaturna razlika mogla postojati milijardama godina te da je dijelove južnog omotača učinila slabijim i podložnijim djelomičnom topljenju.

Kako su naučnici ‘zavirili’ ispod površine?

Tim je do zaključka došao bez bušenja i neposrednog mjerenja temperature Marsove unutrašnjosti. Umjesto toga, precizno je pratio kretanje tri letjelice NASA-e – Mars Global Surveyora, Mars Odysseyja i Mars Reconnaissance Orbitera – koristeći gotovo dvije decenije njihovih podataka praćenja.

Istraživači su se oslonili na tehniku nazvanu plimna tomografija. Ona koristi sitne promjene gravitacijskog polja planete, koje nastaju pod utjecajem Sunčeve gravitacije.

Mars kruži oko Sunca po putanji koja je blago nagnuta i nije savršeno kružna, a nagnuta je i njegova osa rotacije. Zbog toga je izložen periodičnim promjenama plimnih sila. Odgovor planete ostavlja trag u njenom gravitacijskom polju, na osnovu kojeg se mogu zaključivati svojstva materijala u njenoj unutrašnjosti.

Istraživanje je predvodio Alexander Byrne, postdoktorski istraživač na Univerzitetu Arizona i alumnus Kalifornijskog tehnološkog instituta. Tokom postdiplomskih studija razvio je model za zaključivanje o unutrašnjoj građi planeta na osnovu promjena gravitacije.

Byrne navodi da naučnici često pretpostavljaju kako su unutrašnjosti planeta približno simetrične oko njihovog središta, no precizniji gravitacijski podaci omogućavaju otkrivanje složenijih trodimenzionalnih detalja.

Toplina juga otkriva historiju Marsa

Najtoplije područje omotača podudara se s poznatom geološkom podjelom između dvije polovine Marsa. Južna kora je deblja i uzdignutija, dok nizine prekrivaju veći dio sjevera. Model pokazuje da se razlika u krutosti omotača između tih područja velikim dijelom može objasniti temperaturnom razlikom od 200 do 400 stepeni Celzija, uz mogućnost manjeg odstupanja i u njegovom sastavu.

Otkriće bi moglo pomoći u objašnjenju više pojava koje su dugo zbunjivale naučnike. Stijene bogate željezom na jugu Marsa nose tragove nekadašnjeg magnetskog polja planete, a podaci NASA-ine letjelice InSight pokazali su razliku u načinu na koji seizmički valovi gube energiju pri prolasku kroz južna područja.

Naučnici su decenijama pretpostavljali da se razlike između sjevera i juga Marsa zaustavljaju na površini, ali novi podaci NASA-inih letjelica ukazuju na neobične procese stotinama kilometara u dubini planete.

Viša temperatura može izmijeniti način širenja tih valova kroz omotač, povezujući tako procese u dubini s mjerenjima obavljenim na površini.

Šta je stvorilo temperaturnu razliku?

Naučnici još nemaju konačan odgovor o porijeklu dodatne topline. Među mogućim objašnjenjima su drevna i dugotrajna konvekcija u omotaču, deblja južna kora koja bolje zadržava toplotu i otežava njen gubitak, ili trajni učinci znatno starijih geoloških procesa.

I dalje je aktuelna i pretpostavka o ogromnom udaru koji je možda promijenio građu Marsa u ranom razdoblju njegove historije i doveo do podjele između njegovih polovina. Taj događaj, ili drugi procesi poput kretanja vrelog materijala u omotaču, možda su ostavili unutrašnju strukturu čije posljedice traju i danas.

Amir Hossein Bagheri, postdoktorski istraživač na Caltechu i jedan od autora studije, ističe da je razumijevanje te podjele važno jer pruža uvid u procese koji su utjecali na historiju vode na Marsu, uključujući nastanak bazena u kojima je nekada možda bilo vode.

Značaj rezultata nije ograničen samo na Mars. Studija pokazuje da praćenje promjenjive gravitacije može otkriti detalje o unutrašnjosti planeta do kojih je teško doći neposrednim mjerenjem. Razvojem budućih misija namijenjenih gravitacijskim mjerenjima moglo bi biti moguće izraditi preciznije karte unutrašnje građe Marsa i drugih tijela Sunčevog sistema.

Mars, koji iz daljine izgleda mirno, tako i dalje u svojoj dubini čuva tragove procesa započetih prije nekoliko milijardi godina. Kako se naučni instrumenti usavršavaju, razlike vidljive na njegovoj površini postaju ključevi za razumijevanje dublje historije planete – podsjećajući da vrijednost istraživanja svemira nije samo u otkrivanju novih svjetova nego i u razumijevanju načina na koji su nastali oni koje već poznajemo.