Астрономы получили данные, указывающие на наличие значительной температурной аномалии в мантии Марса. Согласно оценкам ученых, материал, расположенный под южными возвышенностями планеты, может быть нагрет на 200–400 градусов Цельсия по сравнению с температурой в противоположной полусфере. Описание исследования было опубликовано в журнале Nature.
Северное полушарие Марса характеризуется обширными низменными равнинами, в то время как южное полушарие представляет собой более возвышенную, древнюю и сильно кратерированную поверхность. Причины возникновения этой особенности являются предметом научных споров. Среди рассматриваемых гипотез – крупное столкновение на ранних этапах формирования планеты и процессы конвекции внутри мантии.
Для изучения внутреннего строения Марса ученые использовали метод приливной томографии. Солнечная гравитация вызывает сезонные деформации поверхности планеты, поскольку орбита Марса имеет заметный эксцентриситет, а ось вращения наклонена. Эти деформации приводят к небольшим изменениям в гравитационном поле планеты, которые зависят от характеристик ее внутренних слоев.
В ходе анализа данных радиослежения за аппаратами «Mars Global Surveyor,» «Mars Odyssey» и «Mars Reconnaissance Orbiter», собранных за 16 лет, исследователи выявили, что некоторые компоненты сезонных изменений гравитационного поля отклоняются от ожидаемых значений для однородного Марса примерно на 300%. Авторы исследования интерпретируют это как свидетельство неоднородности мантии.
Согласно результатам моделирования, величина эффективного модуля сдвига мантии демонстрирует заметные различия между полушариями – превышающие 20%. При этом выявленная граница этой неоднородности обнаруживает четкое соответствие границе дихотомии коры: под северными низменностями мантия характеризуется повышенной жесткостью, в то время как под южными возвышенностями она более податлива.
Планетологи предполагают, что ключевым фактором, обуславливающим подобный контраст, может являться температурный режим. На масштабах сезонных приливов свойства оливина проявляют значительно большую зависимость от температуры по сравнению с темпами быстрых сейсмических деформаций. В связи с этим, наблюдаемая гравитационная аномалия объясняется разницей температур в диапазоне 200–400 градусов Цельсия.
Представители научного сообщества не утверждают о получении окончательного ответа на вопрос о дихотомии Марса. Рассматриваются различные гипотезы, включая продолжительную конвекцию мантии и теплоизоляцию, создаваемую более массивной южной корой. Также допускается возможность существования комбинированного сценария, согласно которому древнее крупное столкновение стало причиной первоначальной асимметрии, впоследствии поддерживаемой внутренними геологическими процессами.
Теоретически, более высокая температура мантии под южными возвышенностями может стимулировать частичное плавление горных пород. Тем не менее, ученые акцентируют внимание на том, что для подтверждения их выводов не требуется наличие обширного слоя расплава. Планируемые электромагнитные исследования и новые гравитационные измерения позволят установить, существуют ли в глубине Марса локализованные карманы расплавленного вещества или же более протяженная зона плавления.
Исходя из этого, поверхность современной Марса потенциально способна хранить свидетельства о тех изменениях, которые происходили в его глубинах миллиарды лет назад. Технология приливной томографии предоставляет шанс изучать подобные глубоко расположенные геологические образования и на других планетах, а также спутниках, исключая необходимость отправки к ним посадочных модулей.
