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C’è un’enorme anomalia termica sepolta nelle profondità di Marte, e riguarda metà del pianeta: l’interno dell’emisfero australe risulta tra i 200 e i 400 gradi centigradi più caldo di quello settentrionale, con porzioni di materiale probabilmente ancora parzialmente fuse. Non è un dettaglio da poco, perché una differenza di temperatura di quella portata cambia il modo in cui si legge la storia geologica del Pianeta Rosso, comprese le fasi in cui potrebbe aver ospitato ambienti compatibili con la vita.
Lo studio è stato guidato da Alexander Berne, che ha completato il dottorato al Caltech ed è oggi ricercatore postdottorale all’Università dell’Arizona. I risultati sono stati pubblicati il 27 agosto su Nature, con un titolo che dice già tutto: la tomografia di marea rivela un’anomalia termica sotto la dicotomia crostale marziana. La ricerca è stata finanziata dalla NASA e vede coinvolti gruppi sparsi tra Stati Uniti, Europa e Taiwan, dalla Brown University alla Delft University of Technology, passando per la Sapienza di Roma.
Come si pesa l’interno di un pianeta senza scavare
Il metodo è ingegnoso. Durante il dottorato, Berne ha messo a punto un modello che sfrutta le variazioni minime del campo gravitazionale per ricostruire la struttura interna di un corpo planetario. Poi lo ha applicato a Marte, mettendo insieme decenni di osservazioni raccolte da tre missioni: Mars Global Surveyor, Mars Odyssey e Mars Reconnaissance Orbiter.
L’idea di fondo è semplice da raccontare e complicatissima da realizzare. Le sonde in orbita rallentano e accelerano di quantità infinitesime a seconda di come è distribuita la massa sotto di loro. Tracciando quei cambiamenti di velocità, il gruppo ha ricostruito il campo gravitazionale attorno al pianeta. A questo si aggiunge un altro ingrediente: l’attrazione del Sole su Marte varia nel corso dell’anno marziano, perché l’orbita è leggermente ellittica e l’asse di rotazione è inclinato. Studiare come cambiano nel tempo quelle firme gravitazionali, appunto con la tomografia di marea, permette di costruire un modello tridimensionale dell’interno.
“Gli scienziati normalmente danno per scontato che gli interni dei corpi planetari siano più o meno simmetrici rispetto al centro, ma non è necessariamente vero”, spiega Berne. “Più dati gravitazionali abbiamo, più riusciamo a ricostruire le complessità tridimensionali della struttura interna di un pianeta. E queste deduzioni ci danno un progetto di riferimento per disegnare le missioni future e l’esplorazione scientifica di questi mondi.”
La grande frattura tra nord e sud
Che Marte abbia due facce diverse si sapeva da tempo. Al sud domina un terreno alto, montuoso, martellato dai crateri. Al nord si estendono pianure ampie e basse. Questa dicotomia crostale è uno dei tratti più riconoscibili del pianeta, ma finora si pensava fosse soprattutto una questione di superficie. Il nuovo lavoro suggerisce invece che il contrasto scenda molto più in profondità e riguardi anche la temperatura.
Il calore nascosto potrebbe aiutare a sistemare qualche conto lasciato aperto. Nell’emisfero meridionale sono state rilevate firme magnetiche insolite in minerali ricchi di ferro: un mantello più caldo al sud farebbe pensare a un antico campo magnetico abbastanza intenso da generare differenze di magnetismo tra i due emisferi. E poi c’è il dato della missione InSight, che aveva visto le onde sismiche perdere energia più rapidamente nella metà australe. Temperature più alte spiegherebbero anche quello.
“La dicotomia che osserviamo tra nord e sud è importante da capire perché ci dà informazioni su processi che potrebbero avere influenzato l’idrologia di Marte, compresa la formazione di bacini che potrebbero avere contenuto acqua”, osserva Amirhossein Bagheri, ricercatore postdottorale al Caltech, coautore dello studio ed ex membro del team InSight. Sulle cause dell’anomalia, per ora, si ragiona per ipotesi. La prima chiama in causa un impatto gigantesco che avrebbe liberato calore dal nord. La seconda immagina che nel mantello meridionale si sia innescata in passato una convezione spontanea. La terza punta su strutture geologiche particolarmente spesse al sud, capaci di intrappolare il calore e impedirgli di disperdersi in modo efficiente.
