Учёные обнаружили огромную тепловую аномалию в недрах Марса

Художественная концепция тёплых южных недр Марса. Источник: NASA / Theophilus Britt Griswold

Учёные обнаружили значительную температурную аномалию в недрах Марса: южное полушарие планеты оказалось заметно горячее северного.

Данные гравитационных измерений показывают, что недра под южным полушарием Марса примерно на 200–400 градусов Цельсия теплее, чем под северным, и могут быть частично расплавлены. Это открытие открывает новые возможности для изучения геологической истории Красной планеты, включая периоды, когда на Марсе могли существовать условия, пригодные для поддержания жизни.

Исследование возглавил выпускник Калтеха Александр Берн (PhD '26), ныне постдокторант Университета Аризоны. Результаты были опубликованы 27 августа в журнале Nature.

Картирование Марса по гравитации

Во время работы над диссертацией в Калтехе Берн разработал модель, которая использует тонкие вариации гравитации для оценки внутренней структуры планетарного тела. Позже он и его коллеги применили этот подход к Марсу.

Исследователи проанализировали десятилетия наблюдений трёх марсианских миссий: Mars Global Surveyor, Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter. Отслеживая чрезвычайно малые изменения скорости космических аппаратов, команда смогла реконструировать гравитационное поле вокруг Марса.

Гравитационное притяжение Солнца к Марсу меняется в течение сезонов, поскольку планета движется по слегка эллиптической орбите и вращается вокруг наклонённой оси. Исследователи использовали метод, известный как приливная томография, чтобы изучить, как эти гравитационные сигнатуры меняются со временем, и построить модель внутреннего строения планеты.

«Учёные обычно предполагают, что недра планетарных тел в целом сферически симметричны, но это не обязательно так, — говорит Берн. — По мере получения большего количества гравитационных данных мы можем определить трёхмерные особенности внутренней структуры планеты. Эти выводы, в свою очередь, дают нам основу для планирования будущих миссий и научных исследований этих миров. Понимание внутренней структуры планетарных тел помогает нам разгадать процессы, которые сформировали их образование и эволюцию».

Глубокий разлом между севером и югом

Давно известно, что Марс выглядит очень по-разному в двух своих полушариях. Южная поверхность характеризуется высокими горами и сильно кратерированной местностью, в то время как северное полушарие в основном состоит из обширных низменных равнин.

Новые результаты показывают, что этот контраст может простираться далеко под поверхность. Исследователи были удивлены, обнаружив, что Марс также термически неоднороден внутри: южные недра на сотни градусов горячее северных.

Эта скрытая теплота может помочь объяснить несколько других загадочных особенностей Марса.

Учёные обнаружили необычные магнитные сигнатуры в богатых железом минералах в южном полушарии. Более горячая южная мантия может указывать на то, что у Марса когда-то было магнитное поле, достаточно сильное, чтобы создать различия в магнетизме между двумя полушариями.

Миссия NASA InSight ранее также обнаружила, что сейсмические волны теряют энергию быстрее на юге. Более высокие температуры в этом регионе могут объяснить такое поведение.

Ключи к водному прошлому Марса

«Дихотомия, которую мы наблюдаем между севером и югом, важна для понимания, поскольку она даёт информацию о процессах, которые могли повлиять на гидрологию Марса, включая формирование бассейнов, которые могли содержать воду», — говорит Амирхоссейн Багери, постдокторант Калтеха и соавтор статьи. Багери также бывший член команды InSight.

Понимание разницы температур может дать новые ключи к разгадке того, как Марс эволюционировал и как формировался его ландшафт в периоды, когда на поверхности могла существовать жидкая вода.

Исследователи пока не знают, что вызвало тепловую аномалию. Рассматривается несколько возможностей.

Одна гипотеза предполагает, что гигантский удар высвободил тепло с севера. Другая предполагает, что в южной мантии Марса когда-то могла происходить спонтанная конвекция. Третья возможность заключается в том, что толстые геологические структуры на юге удерживали тепло и препятствовали его эффективному выходу.

Новый взгляд на недра Марса

Статья озаглавлена «Приливная томография выявляет тепловую аномалию под коровой дихотомией Марса».

Помимо Берна и Багери, соавторами являются Николас Вагнер и Харриет Лау из Университета Брауна, Исаму Мацуяма и Анжела Марусяк из Университета Аризоны, Сандер Гуссенс из Центра космических полётов NASA имени Годдарда, Карвай Ченг из Института астрономии и астрофизики Академии Синика на Тайване, Антонио Дженова из Римского университета в Италии, Марк Ровира-Наварро из Делфтского технологического университета в Нидерландах, Чуань Цинь из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Дуглас Хемингуэй из Техасского университета в Остине, Шиджи Чжун из Университета Колорадо в Боулдере и Фрэнсис Ниммо из Калифорнийского университета в Санта-Круз.

Исследование финансировалось NASA.

Источники:

Материалы предоставлены Калтехом.

Alexander Berne, Nicholas Wagner, Isamu Matsuyama, Sander Goossens, Antonio Genova, Marc Rovira-Navarro, Amirhossein Bagheri, Chuan Qin, Angela Marusiak, Douglas Hemingway, Harriet C. P. Lau, Kar Wai Cheng, Shijie Zhong, Francis Nimmo. Tidal tomography reveals a thermal anomaly beneath Mars’s crustal dichotomy. Nature, 2026; 656 (8129): 848 DOI: 10.1038/s41586-026-10893-x