Descoperirea ar putea oferi noi explicații pentru una dintre marile enigme ale planetei Marte: diferența pronunțată dintre câmpiile joase și relativ plate din emisfera nordică și regiunile înalte și puternic craterizate din sud.
„Oamenii de știință presupun de obicei că interiorul corpurilor planetare este în general simetric sferic, dar acest lucru nu este neapărat adevărat”, a declarat Alexander Berne, fost cercetător la Caltech și în prezent la Universitatea din Arizona, autorul principal al studiului.
Berne și echipa sa au analizat date de arhivă provenite de la trei sonde NASA: Mars Global Surveyor, Mars Odyssey și Mars Reconnaissance Orbiter.
Cercetătorii au urmărit modificări foarte mici ale vitezei orbitale a sondelor, care pot reflecta variații ale câmpului gravitațional al planetei.
Pentru analiză, echipa a folosit o tehnică dezvoltată de Berne, denumită „tomografie mareică”. Metoda ia în calcul inclusiv modificarea influenței gravitaționale a Soarelui asupra planetei Marte în timpul deplasării acesteia pe orbita sa eliptică.
Rezultatele au arătat că variațiile câmpului gravitațional nu pot fi explicate dacă se presupune că interiorul planetei este perfect simetric.
Pentru ca datele să poată fi explicate, mantaua aflată sub emisfera sudică trebuie să fie cu aproximativ 200 până la 400 de grade Celsius mai fierbinte decât cea din nord.
Temperaturile ar putea fi atât de ridicate încât porțiuni ale mantalei sudice să fie încă parțial topite.
Descoperirea ar putea avea implicații pentru istoria vulcanică a planetei și pentru studiile privind posibilitatea ca Marte să fi oferit în trecut condiții favorabile vieții.
Diferența din interiorul planetei pare să reflecte ceea ce oamenii de știință observă deja la suprafață.
Nordul planetei Marte este dominat de vaste câmpii joase, în timp ce emisfera sudică are o crustă care este, în medie, cu aproximativ 25 de kilometri mai groasă și este acoperită de regiuni înalte și numeroase cratere.
Cercetătorii consideră că vastele câmpii din nord ar fi putut găzdui în trecut un ocean.
„Dihotomia pe care o observăm între nord și sud este importantă de înțeles, deoarece oferă informații despre procesele care ar fi putut influența hidrologia planetei Marte, inclusiv formarea bazinelor care ar fi putut conține apă”, a declarat Amirhossein Bagheri, cercetător la Caltech și coautor al studiului.
Diferența de temperatură dintre cele două emisfere ar putea explica și alte rezultate obținute în ultimii ani de misiunile NASA.
Sonda InSight, care și-a încheiat activitatea în decembrie 2022 și era dotată cu un seismometru, a observat că undele seismice se disipă mai rapid în sudul planetei.
O manta mai fierbinte ar putea explica acest comportament.
Noua descoperire ar putea ajuta și la interpretarea anomaliilor magnetice detectate în mineralele cu fier din emisfera sudică.
Marte nu mai are în prezent un câmp magnetic global, dar oamenii de știință cred că planeta avea unul în urmă cu peste patru miliarde de ani.
Dacă mantaua sudică a rămas mai fierbinte, aceasta ar fi putut încălzi scoarța peste așa-numita „temperatură Curie”, pragul la care anumite materiale își pierd proprietățile magnetice.
Originea diferenței dintre nordul și sudul planetei rămâne însă necunoscută.
Una dintre principalele ipoteze presupune că Marte a fost lovită de un corp cosmic gigantic în urmă cu peste patru miliarde de ani.
În acest scenariu, vastele câmpii din emisfera nordică ar reprezenta, de fapt, urmele unui bazin de impact uriaș.
Impactul ar fi îndepărtat o parte importantă a scoarței nordice și ar fi permis căldurii din interiorul planetei să se disipeze mai rapid. Astfel, mantaua nordică s-ar fi răcit mai repede decât cea sudică.
Există însă și o altă explicație.
Crusta mult mai groasă din sud ar fi putut funcționa ca un capac izolator, împiedicând pierderea căldurii din manta.
În acest caz, magma care urca spre suprafață ar fi fost oprită de crusta groasă și ar fi format acumulări de material topit în subteran. Viitoarele măsurători gravitaționale de rezoluție mai mare ar putea confirma sau infirma această ipoteză.
Cercetătorii consideră că metoda tomografiei mareice ar putea fi aplicată și altor corpuri din Sistemul Solar, de la Mercur până la marile luni ale lui Jupiter.
„Pe măsură ce obținem mai multe date gravitaționale, putem determina complexitățile tridimensionale ale structurii interioare a unei planete”, a explicat Alexander Berne.
Potrivit cercetătorului, asemenea informații ar putea ajuta inclusiv la stabilirea obiectivelor viitoarelor misiuni spațiale.
„Aceste deducții ne oferă, la rândul lor, un plan pentru proiectarea viitoarelor misiuni și explorarea științifică a acestor lumi”, a adăugat Berne.