Исследователи выявили свидетельства того, что область мантии, расположенная под южными возвышенностями Марса, демонстрирует температуру на несколько сотен градусов Цельсия выше по сравнению с температурой, наблюдаемой в северных равнинах. Данное наблюдение способно внести ясность в одну из ключевых тайн Красной планеты – существенные различия между её северным и южным полушариями.

Строение марсианской коры отличается нетипичностью. Северная часть планеты характеризуется преобладанием низменностей, тогда как южная область имеет более сложный рельеф с обилием кратеров. Отмечаются также различия в магнитных свойствах коры, а сейсмические данные указывают на разную степень затухания сейсмических волн. Причины такой двойственности до сих пор являются предметом дискуссий: она могла быть вызвана либо крупным столкновением на ранних этапах формирования Марса, либо масштабными перемещениями горячих пород внутри мантии.

Для получения более полной картины авторы нового исследования провели анализ данных радиослежения, полученных с трех космических аппаратов – Mars Global Surveyor, Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter – за период в 16 лет. Важно отметить: под воздействием приливных сил Солнца недра Марса подвергаются незначительной деформации, что приводит к изменениям в гравитационном поле планеты. Эти изменения могут быть обнаружены по движению аппаратов, находящихся на орбите.

В случае однородности внутренней структуры Марса, её гравитационное поле реагировало бы на приливное воздействие Солнца предсказуемым образом. Однако наблюдения показали, что некоторые компоненты этого сигнала отклоняются от расчетных значений для однородной планеты примерно на 300 процентов. Это свидетельствует о неоднородности внутри Марса и позволяет ученым реконструировать особенности его внутреннего строения с помощью метода, напоминающего «томографию».

Применение компьютерного моделирования мантии позволило ученым проанализировать потенциальные внутренние неоднородности, которые могли бы быть причиной зафиксированного сигнала. Полученные результаты продемонстрировали выраженную разницу в структуре вдоль меридиана: согласно моделям, мантия под северными равнинами характеризуется повышенной жесткостью, тогда как под южными возвышенностями она оказалась более податливой.

Следует отметить, что снижение прочности материала не обязательно указывает на наличие обширного слоя расплавленной породы под южными возвышенностями. Скорее всего, это связано с температурными факторами: при медленных сезонных деформациях свойства горных пород мантии демонстрируют высокую чувствительность к нагреву. Проведенные расчеты показали, что обнаруженная разница может быть объяснена температурной аномалией в диапазоне от 200 до 400 градусов Цельсия.

Предполагается, что более длительное удержание тепла произошло под более массивной южной корой, и дополнительный вклад мог исходить от подъема горячих веществ из глубин мантии. Также нельзя исключить одновременное влияние нескольких факторов, включая древнее крупномасштабное столкновение.

Результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature, что подтверждается и другими данными, полученными при изучении Марса, в частности, информацией о марсотрясениях. показали, поскольку сейсмические колебания в отдельных областях южных возвышенностей ослабевают заметнее, чем на северной территории. Подобное различие, возможно, обусловлено более высокими температурами горных пород. При этом проведенное исследование не подтверждает наличие непрерывного слоя расплавленного вещества: исследователи лишь предположили, что локальные участки частично расплавленной мантии могут присутствовать на значительной глубине.

Следовательно, обычное различие между северным и южным полушариями Марса может быть не ограничено только поверхностными особенностями. Оно, скорее всего, простирается на сотни километров вглубь планеты и продолжает сохраняться до настоящего времени. Таким образом, анализируя незначительные сезонные колебания гравитационного поля, мы получаем шанс реконструировать процессы, определившие облик Красной планеты миллиарды лет назад.