Marsin lämmin sisäosa: etelä noin 200–400°C kuumempi nyt

Jokin hitaan uunin kaltainen hyrisee Marsin eteläisen pallonpuoliskon alla. Hiljainen. Näkymätön. Laaja.

Pienien kolmesta pitkäikäisestä avaruusaluksesta johtuvien radan nykäysten avulla planeettatieteilijät ovat paljastaneet, että Punainen planeetta ei ole lämpötilaltaan yhtenäinen. Eteläinen sisäosa näyttää olevan noin 200–400 °C pohjoista kuumempi ja voi olla osittain sula kuoren alla.

Tämä paljastus perustuu tekniikkaan, joka kohtelee Marsia kuin soivaa kelloa. Kun planeetta liikkuu elliptisellä radallaan ja kallistuu akselinsa ympäri, Auringon vetovoima Marsiin vaihtelee hienovaraisesti vuodenaikojen mukaan. Nuo vuorovesivetävät muutokset muokkaavat painovoimakenttää ajan myötä. Seuraamalla Mars Global Surveyorin, Mars Odysseyn ja Mars Reconnaissance Orbiterin nopeuksissa esiintyviä mitättömiä vaihteluita tutkijat rekonstruoivat, miten Mars muotoutuu, ja sen avulla kurkistivat planeetan sisälle.

Alexander Berne, joka aloitti tämän gravitaatiomallin rakentamisen Caltechin tohtoriopiskelijana ja toimii nyt postdoc-tutkijana Arizonan yliopistossa, johti työtä, joka julkaistiin 27. elokuuta Nature-lehdessä. Menetelmä, vuorovesitomografia, antaa tutkijoille mahdollisuuden siirtyä yksinkertaisista pallomaisista malleista ja kartoittaa kolmiulotteisia lämpö- ja mekaanisia eroja syvällä planeetan pinnan alla.

Eteläinen vaippa näyttää olevan noin 200–400 °C kuumempi kuin pohjoinen vaippa ja voi sisältää osittain sulaisia alueita. Lyhyt lause. Suuri merkitys.

Mars on pinnallaan aina näyttänyt kahtia jakautuvaa persoonaa: korkeammat, voimakkaasti kraatteroituneet eteläiset ylängöt vastaan matalammat, sileämmät pohjoiset tasangot. Huomattavaa on, että kontrasti jatkuu paljon syvemmällä. Lämpö näyttää olevan keskittynyt etelään.

Miksi tämän pitäisi kiinnostaa meitä? Koska syvyyksien lämpötila säätelee kaikkea siitä, miten kivet muotoutuvat, siihen, voiko planeetta ylläpitää magneettikenttää ja missä vesi on voinut ajoittain kertyä pinnalle muinaisina aikoina. Eteläisen kuoren kivilajien säilyttämät magneettipoikkeamat, jotka ovat pitkään olleet mysteeri tutkijoille, voisivat olla fossiloitunut merkintä voimakkaammasta muinaisesta magneettikentästä, jonka muotoon eteläisen sisäosan korkeampi lämpötila on vaikuttanut.

Seismiikka tukee ajatusta. NASA:n InSight-laskeutuja raportoi aiemmin, että seismiset aallot heikkenevät nopeammin eteläisillä alueilla ja menettävät energiaa odotettua voimakkaammin. Kuumemmat, osittain sulaiset materiaalit sironnat ja absorboivat seismistä energiaa; ne tekevät alueesta ääneltään vaimentuneen. Gravimetriaan perustuva lämpökartta tarjoaa siistin selityksen, joka yhdistää gravitaation, magneettisuuden ja seismologian outoudet.

Miten etelä sitten on kuumentunut näin paljon? Tutkijat suhtautuvat varovaisesti. Muutama hypoteesi kilpailee selityksestä. Jättimäinen törmäys Marsin varhaisessa historiassa on voinut ohuentaa pohjoista kuorta ja antaa lämmön purkautua siellä, jolloin se jäähtyi suhteellisesti. Vaihtoehtoisesti voimakas vaipan konvektio on voinut keskittää lämmintä ylösvirtausta eteläiseen pallonpuoliskoon. Paksu, eristävä litosfääri pohjoisessa on myös voinut korostaa lämpöeroa estämällä lämmön tasoittumista. Kukin skenaario kertoo hyvin erilaisia lukuja Marsin geologisesta elämäkerrasta.

Syyjen täsmällinen selvittäminen on tärkeää, koska sillä on vaikutuksia muuhunkin kuin geologiaan. Kuumempi eteläinen vaippa on voinut muuttaa pinnan eroosiomalleja, vaikuttaa siihen, missä altaat muodostuivat ja täyttyivät vedellä, ja muuttaa kemiaa, joka olisi ollut käytettävissä mahdolliselle varhaiselämälle. Toisin sanoen: sisäosa muokkaa pintaa tavoilla, jotka ovat merkityksellisiä astrobiologialle ja tutkimuslentojen suunnittelulle.

Lisää gravitaatiodataa auttaa. Samoin laajempi seisminen peitto ja ihanteellisesti uuden sukupolven kiertäjät tai laskeutujat, jotka on suunniteltu testaamaan näitä lämpömalleja suoraan. Toistaiseksi meillä on vaikuttava kuva Marsista planeettana, jonka sisäinen persoona on jakautunut kahtia.

Tuo jako herättää taas vanhan ja vastustamattoman kysymyksen: mitä muita salaisuuksia pölyisten tasankojen ja korkeiden eteläisten massiivien alla on kätkettynä, odottamassa tarpeeksi älykkäitä mittalaitteita, jotka osaavat kuunnella?