Ukryty olbrzym pod powierzchnią Marsa może przyspieszać obrót całej planety

Przez lata sądziliśmy, że Mars to jedynie mroźny, geologiczny cmentarz, jednak najnowsze dane rzucają zupełnie nowe światło na jego wnętrze. Głęboko pod gigantycznymi wulkanami regionu Tharsis przebudził się potężny strumień materii, który dosłownie „podkręca” tempo wirowania planety. To sensacyjne odkrycie udowadnia, że pod zaskorupiałą powierzchnią Czerwonej Planety wciąż tętni ukryte życie, zmuszając nas do zrewidowania wiedzy o ewolucji światów skalistych.

Mars nie jest tak spokojny, jak przez lata sądzili naukowcy.

Głęboko pod słynnym pasmem wulkanów coś ogromnego zaczyna się poruszać.

Nowe analizy danych z misji InSight i sond krążących wokół Czerwonej Planety wskazują na gigantyczną strukturę w płaszczu Marsa. Ten powolny ruch materii, niewidoczny z orbity ani z powierzchni, wydaje się dosłownie „podkręcać” obrót całej planety.

Przeczytaj również: Astronomowie zaskoczeni dziwnym sygnałem radiowym powtarzającym się co 36 minut

Mars przyspiesza: doba staje się coraz krótsza

Od czasów sond Viking w latach 70. astronomowie dokładnie mierzą, jak szybko wiruje Mars. Porównanie archiwalnych danych z najnowszymi pomiarami pokazało coś zaskakującego: doba marsjańska robi się stopniowo krótsza.

Tempo zmian wynosi około 7,6 × 10⁻⁴ milisekundy rocznie. To ułamek ułamka sekundy, ale efekt jest stabilny, zmierzony niezależnie i potwierdzony w 2023 roku dzięki misji InSight.

Dla człowieka ta różnica jest nieodczuwalna. Z perspektywy geologicznej oznacza jednak, że w głębi planety zaszło poważne przetasowanie masy. Fizyka jest tutaj bezlitosna: jeśli masa przesuwa się bliżej osi obrotu, moment bezwładności maleje, a rotacja przyspiesza. To dokładnie ten sam efekt, gdy łyżwiarz przyciąga ręce do ciała i zaczyna wirować szybciej.

Przeczytaj również: Obserwowałem kosmiczny bolid nad Francją, przebił dach i zostawił deszcz odłamków

Żeby Czerwona Planeta obracała się odrobinę szybciej, w jej wnętrzu musi nastąpić zauważalne przesunięcie ogromnych ilości materii. I wszystko wskazuje na to, że klucz do zagadki leży pod gigantycznym rejonem wulkanicznym Tharsis.

Tharsis – wulkaniczny kontynent, który zdradza ruch w głębi planety

Tharsis to jeden z najbardziej imponujących obszarów geologicznych w całym Układzie Słonecznym. Rozległa wyżyna wielkości mniej więcej Afryki kryje największe znane wulkany tarczowe. Olympus Mons wznosi się na ponad 21 kilometrów, czyli trzykrotnie wyżej niż Mount Everest liczony od poziomu morza.

Przeczytaj również: Astronomowie pierwszy raz widzą narodziny magnetara na żywo

Masa tej struktury już raz znacząco wpłynęła na Marsa – jej powstanie miliardy lat temu przesunęło oś obrotu planety. Teraz ta sama okolica znów zwraca na siebie uwagę, tym razem dzięki precyzyjnym pomiarom pola grawitacyjnego.

Orbiter krążący wokół Marsa minimalnie przyspiesza, gdy przelatuje nad Tharsis, i delikatnie zwalnia, gdy się oddala. Zmiana jest mikroskopijna, ale daje się odczytać z danych radarowych. Mapy grawitacji pokazują w tym regionie charakterystyczną „górkę” otoczoną „dołkiem” – sygnał, że coś dużego i nietypowego kryje się głęboko pod powierzchnią.

Anomalia, której nie da się wyjaśnić zwykłą skorupą

Zespół badaczy z Niderlandów i innych ośrodków postanowił sprawdzić, czy ten sygnał da się wytłumaczyć samą budową skorupy i sztywnej części płaszcza. Do dyspozycji mieli dokładne dane grawitacyjne z orbity i informacje sejsmiczne z misji InSight.

Symulacje były bezlitosne: żadne sensowne ustawienie grubości skorupy, jej gęstości czy sztywności nie dawało takiego rozkładu grawitacji, jaki faktycznie mierzą sondy. Modele konsekwentnie nie trafiały w obserwacje. Coś musiało dziać się głębiej, daleko poniżej litosfery.

Najlepiej z danymi zgadza się scenariusz, w którym na głębokości około 1200 kilometrów unosi się ogromny „bąbel” lżejszego, cieplejszego materiału płaszcza o średnicy około 1500 kilometrów i grubości około 400 kilometrów.

Taka struktura byłaby mniej więcej o 60 kilogramów na metr sześcienny lżejsza niż otaczający ją płaszcz. W praktyce oznacza to kolosalną masę, która zachowuje się trochę jak pęcherz gorącej lawy w chłodniejszym otoczeniu – bardzo powoli wspina się ku górze.

To właśnie ten ruch, według autorów pracy, wystarcza, by wytłumaczyć obserwowane przyspieszanie rotacji Marsa. Innymi słowy: planeta wiruje szybciej, ponieważ wnętrze pozostaje ruchliwe.

Misja InSight: sejsmometr, który „zajrzał” w głąb Marsa

Bez InSight taki scenariusz trudno byłoby obronić. Lądownik, który osiadł na równinie Elysium Planitia w 2018 roku, przez kilka lat nasłuchiwał drgań gruntu i uderzeń meteoroidów. Te pozornie niepozorne sygnały dostarczyły brakującego „szkieletu” dla modeli wnętrza planety.

• oszacowana grubość skorupy pod lądownikiem: około 39 km (z marginesem błędu rzędu kilku kilometrów),
• głębokość litosfery: mniej więcej 500 km,
• wnętrzny rdzeń Marsa pozostaje częściowo płynny.

Dzięki tym liczbowym ograniczeniom naukowcy mogli zawęzić zakres sensownych modeli grawitacyjnych. Zamiast setek równoprawdopodobnych układów, pojawił się jeden, który realistycznie opisuje zarówno pomiary sejsmiczne, jak i pole grawitacyjne.

W tym ujednoliconym modelu średnia grubość skorupy Marsa wynosi około 55 kilometrów, a jej gęstość oscyluje w okolicach 3050 kilogramów na metr sześcienny. Takie wartości dają dobre dopasowanie do danych, a jednocześnie zostawiają w mapach grawitacji wyraźny „resztkowy” sygnał pod Tharsis. I właśnie ten sygnał najlepiej tłumaczy wspomniany „bąbel” cieplejszego płaszcza.

Czy Mars wciąż żyje geologicznie?

Jeżeli w płaszczu Marsa faktycznie działa aktywny, wznoszący się strumień gorącej materii, obraz Czerwonej Planety jako zupełnie martwej bryły rocka wyraźnie traci sens. Taka struktura w języku geologii nazywa się pióropuszem płaszcza i kojarzy się z wielkimi prowincjami wulkanicznymi także na Ziemi.

Ślady młodego, stosunkowo niedawnego wulkanizmu na Marsie już wcześniej budziły wątpliwości co do jego „śmierci”. Niektóre meteoryty marsjańskie, tak zwane shergotyty, wskazują na erupcje sprzed zaledwie kilkudziesięciu milionów lat. Dla geologa to wciąż bardzo świeża historia.

Jeżeli uniesiony region płaszcza pod Tharsis jest nadal aktywny, może stanowić źródło takich młodych erupcji, a w dłuższej perspektywie – doprowadzić do kolejnych okresów wulkanicznej przebudowy powierzchni.

Nie oznacza to, że jutro zobaczymy fontanny lawy przed obiektywami marsjańskich łazików. Skala czasowa procesów w płaszczu liczona jest w milionach lat. Sama świadomość, że pod zaskorupiałą na pierwszy rzut oka powierzchnią coś się jeszcze dzieje, zmienia jednak sposób, w jaki planujemy przyszłe misje i szukamy miejsc potencjalnie korzystnych dla załogowych baz.

Jak to sprawdzić bardziej jednoznacznie

Autorzy badania podkreślają, że potrzebne są kolejne misje. Idealnym narzędziem byłby orbiter zaprojektowany specjalnie do śledzenia zmian w polu grawitacyjnym Marsa w czasie. Taki satelita, latający na niskiej orbicie i mierzący z dużą dokładnością subtelne różnice przyspieszenia, mógłby wykryć stopniowe przesuwanie się lżejszej masy w płaszczu.

Dodatkowe stacje sejsmiczne, rozmieszczone w różnych rejonach planety, pozwoliłyby z kolei zobaczyć Marsa „w przekroju” w kilku miejscach, a nie tylko pod jednym lądownikiem. To przybliżyłoby nas do odpowiedzi na pytanie, czy Tharsis to jedyny aktywny obszar, czy raczej najbardziej wyrazisty element większego, wciąż pulsującego układu.

Co ruch w głębi Marsa mówi o planetach skalistych

Historia Marsa interesuje geologów i astrobiologów nie tylko z ciekawości, jak wygląda sąsiednia planeta. To także laboratorium, na którym można sprawdzać teorie o tym, jak chłodną i ewoluuje wnętrze różnych światów skalistych. Ziemia, Wenus i Mars startowały z podobnych składników, a mimo to każda poszła w inną stronę.

Zrozumienie, dlaczego na Ziemi wciąż działają silne płyty tektoniczne, na Wenus dominuje ekstremalny, prawdopodobnie epizodyczny wulkanizm, a na Marsie widzimy ślady wygasania z możliwymi dogasającymi ogniskami aktywności, pomaga ustalić, w jakich warunkach planeta może przez miliardy lat utrzymać stabilne, sprzyjające życie środowisko.

Przyspieszający obrót Marsa staje się ciekawym, bardzo konkretnym wskaźnikiem tego, co dzieje się tysiące kilometrów pod powierzchnią. Dla planowania przyszłych misji – robotycznych i ewentualnie załogowych – taka wiedza ma również praktyczne znaczenie. Aktywność wewnętrzna to nie tylko wulkany, lecz także możliwe pozostałości ciepła, które w pewnych rejonach ułatwia utrzymanie wody w stanie ciekłym w podpowierzchniowych rezerwuarach.

Jeśli więc w kolejnych latach usłyszysz, że Mars „przyspiesza”, nie chodzi o rosnącą liczbę wysyłanych tam sond. To subtelny sygnał, że planeta, którą tak chętnie nazywamy martwą, w środku wciąż na swój sposób oddycha.