Den röda planeten är långt ifrån ett dött världsrum
De senaste analyserna av data från NASAs uppdrag visar att Mars definitivt inte längre är en livlös planet. Något rör sig djupt inne i dess inre, förflyttar massa och snurrar bokstavligen upp den kosmiska tidmätaren.
Sedan Viking-sondernas tid på sjuttiotalet har forskare mätt Mars rotationshastighet med exceptionell precision. Mätningar från de senaste decennierna avslöjar ett tydligt mönster: planeten snurrar allt fortare och dess dag blir gradvis kortare.
En marsdag förkortas med ungefär 7,6 × 10⁻⁴ millisekunder per år – en bråkdel av en tusendels millisekund, men trenden är stabil och välbekräftad. För en människa är skillnaden helt omärklig, men i geologisk skala kräver en sådan förändring betydande omfördelning av massa inne i planeten. Fysiken är obeveklig: när massa förflyttas närmre rotationsaxeln minskar tröghetsmomentet och planeten börjar snurra fortare. Det är exakt samma sak som en konståkare gör när hen drar armarna intill kroppen för att snurra snabbare.
På Mars innebär detta en sak: massa inuti planeten omfördelas på ett sätt som länge underskattats. För att förstå vad som faktiskt händer kombinerade ett forskarlag från Delft University of Technology och Utrechts universitet gravitationsdata från omloppsbansatelliter med seismisk information från InSight-uppdraget. Resultaten förvånade geofysikerna ordentligt.
Under Tharsisplatån svävar en gigantisk bubbla lättare än sin omgivning
Nyckeln till gåtan finns under Tharsis – en kolossal vulkanisk platå ungefär lika stor som Afrika. Det är just där Olympus Mons reser sig, solsystemets högsta kända berg, med en höjd på över 21 kilometer.
En så enorm masskoncentration deformerar Mars gravitationsfält. Satelliter i omloppsbana accelererar svagt när de passerar över Tharsis och saktar sedan ned när de rör sig bort. Ur dessa subtila förändringar går det att utläsa hur massan är fördelad inne i planeten.
Forskarnas modeller lyckades länge inte stämma överens med observationerna. Oavsett hur man justerade skorpans tjocklek och styvhet återstod alltid en gravitationsrest som inte kunde förklaras av grunda strukturer. Det tydde på att källan låg djupt nere i planetens mantel.
Den bäst passande lösningen är ett enormt område med lägre densitet än den omgivande manteln. Enligt uppskattningarna:
- befinner det sig på ungefär 1 200 kilometers djup
- har en diameter på omkring 1 500 kilometer
- är ungefär 400 kilometer tjockt
- är cirka 60 kilogram per kubikmeter mindre tätt än omgivande material
- liknar en skiva av varmare, lättare massa
- beter sig som en luftbubbla i vatten som försöker stiga uppåt
- strukturen motsvarar en mantelplym liknande dem som känns igen från Jorden
- driver vulkanisk aktivitet genom ett vertikalt flöde av varmare material
Den svävande massan under Tharsis förändrar fördelningen av material inuti Mars. Det är precis denna omstrukturering som förklarar den observerade accelerationen i planetens rotation. Forskarna från de nederländska universiteten lyckades koppla samman dessa fynd med långtidsmätningar och skapa en konsekvent modell av den röda planetens dynamiska inre.
Hur InSight-uppdraget hjälpte oss blicka in i Mars kärna
Innan landningsmodulen InSight satte ned på Elysium Planitia år 2018 liknade modellerna av Mars inre struktur närmast kvalificerade gissningar. Hård data saknades: uppskattningarna av skorpans tjocklek varierade mellan 24 och 72 kilometer, vilket gav enorm frihet att anpassa gravitationsmodellerna.
InSights precisionseismometer förändrade läget. Analysen av marsskalv gjorde det möjligt att uppskatta genomsnittlig skorptjocklek, mantelns densitet och storleken på planetens kärna. Tack vare dessa mätningar gick det att fylla modellen med konkreta siffror. Känslighetsanalyserna visar att den genomsnittliga tjockleken på Mars skorpa är ungefär 55 kilometer och att densiteten ligger på cirka 3 050 kilogram per kubikmeter.
Litosfären, det vill säga det fasta yttre skalet, har en elastisk tjocklek nära 100 kilometer. Att kombinera dessa data med kartor över gravitationsfältet gav en helt ny kvalitet. En modell som tar hänsyn till både litosferböjning och mantelströmmar återger Mars globala gravitationsfält mycket bättre.
Och viktigast av allt: den lämnar ett karakteristiskt reststignal över Tharsis som kräver närvaron av en djup, lättare struktur. Forskare från NASA och europeiska institutioner använde kombinationen av orbitala och ytbaserade data för att skapa den mest exakta bilden av Mars inre i planetforskningens historia.
Mars kan fortfarande vara en geologiskt aktiv planet
Indikationen på att en aktiv mantelplym arbetar under Tharsis förändrar bilden av Mars dramatiskt. I många år betraktade forskarvärlden den röda planeten som ett förstenat landskap: länge utslocknade vulkaner, sporadiska skalv och ett långsamt avsvalnade inre.
Om varmt material fortfarande stiger i manteln kan historien te sig helt annorlunda. Vulkaner som tystnat i miljoner år behöver inte nödvändigtvis ha upphört med sin aktivitet för alltid. Takten i en sådan strukturs uppåtgående rörelse verkar stämma med rytmen i de vulkaniska episoder som finns dokumenterade i Mars geologi.
Vissa marsmeteoritter, så kallade shergottiter, antyder relativt unga utbrott för bara tiotals miljoner år sedan. En sådan mantelplym kan mycket väl vara deras gemensamma ursprung. Forskare undersöker om dessa meteoriter bär spår av varmare material från planetens djup.
Frågan är: pågår processen fortfarande, eller bevittnar vi bara dess avklingande fas? Nuvarande data tillåter inget entydigt svar. Studieförfattarna föreslår ett nytt uppdrag: en sond inriktad uteslutande på att mäta förändringar i Mars gravitationsfält över tid. Rörelsen hos en så stor och lättare struktur borde långsamt modifiera planetens gravitation, vilket skulle ge ett direkt test av hypotesen.
Varför dessa fynd spelar roll för framtida uppdrag och liv i rymden
Vetskapen om att Mars fortfarande döljer aktiva processer i sitt inre har flera praktiska dimensioner. Om planeten inte är helt utslocknad kan den längre bevara värme på djupet. Det påverkar i sin tur cirkulationen av eventuellt vatten i skorpa och mantel, långsiktig lagring av geotermisk energi samt den kemiska stabiliteten hos bergarter som är viktiga för livets uppkomst och överlevnad.
Ett mer aktivt inre innebär också att Mars landskap på en mycket lång tidsskala fortfarande kan förändras. Kommande generationer av sonder – och en dag bemannade uppdrag – kommer alltså att anlända till en planet som är mindre förutsägbar än man tidigare antagit. Smärre skalv, lokala zoner med förhöjt värmeflöde eller till och med en avlägsen reaktivering av vulkanism är scenarier som uppdragsingenjörer måste beakta.
Ur ett planetvetenskapligt perspektiv blir Mars ett utmärkt jämförelselaboratorium. Jorden, Venus och Mars representerar tre olika utvecklingsvägar för stenplaneter. Att förstå varför Mars svalnade kraftigt men inte helt kan hjälpa oss bedöma vilka förutsättningar som stöder långvarig geologisk aktivitet – och om det kan kopplas till möjligheterna för liv.
Det är också värt att nämna att rotationsaccelerationen, om än mikroskopisk, är en beständig signal om vad som pågår under ytan. För forskare är det något som liknar planetens puls. Så länge den förändras händer det saker inne i Mars som går att följa med tillräckligt känsliga instrument.
Vad dessa upptäckter innebär för en framtida kolonisering av den röda planeten
För framtida marsbor, om de en dag dyker upp, kan dessa processer innebära såväl hot som möjligheter. Geotermisk energi skulle kunna försörja baser i områden med förhöjt värmeflöde. Å andra sidan medför tektonisk eller vulkanisk aktivitet alltid risker.
Den nya forskningen visar att planering av kolonier på ett evigt dött Mars kan vara en villfarelse. Planeten genomgår ständigt subtila men reella rörelser mot ökad dynamik – bokstavligen såväl som bildligt. Forskare understryker att en djupare förståelse av dessa processer kommer att vara avgörande för säkerheten hos eventuella framtida mänskliga bosättningar på Mars.
