Il mantello marziano sotto gli altopiani meridionali sarebbe tra 200 e 400 gradi più caldo rispetto a quello dell’emisfero nord. La scoperta, ottenuta studiando minuscole variazioni del campo gravitazionale del pianeta, potrebbe aiutare a spiegare alcuni dei più grandi misteri della storia geologica di Marte.
Marte non è soltanto diverso in superficie tra nord e sud. La profonda divisione che caratterizza il Pianeta Rosso sembra continuare per centinaia di chilometri sotto la sua crosta. Un gruppo internazionale di ricercatori ha infatti individuato una sorprendente anomalia termica nel mantello marziano meridionale, che potrebbe essere tra 200 e 400 °C più caldo rispetto alla stessa regione dell’emisfero settentrionale.
La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature, suggerisce quindi che l’interno di Marte sia molto meno uniforme di quanto si pensasse. Lo studio è stato guidato da Alexander Berne, ricercatore formatosi al California Institute of Technology e oggi all’Università dell’Arizona.
Un pianeta diviso in due, anche nelle profondità
La cosiddetta dicotomia marziana è uno dei grandi enigmi della geologia planetaria. L’emisfero settentrionale di Marte è dominato da vaste pianure relativamente basse e uniformi, mentre quello meridionale presenta terreni più elevati, antichi, accidentati e ricchi di crateri.
Anche la crosta è differente: in media quella delle regioni meridionali potrebbe essere circa 25 chilometri più spessa. Finora non era però chiaro quanto questa divisione continuasse nelle profondità del pianeta.
I nuovi risultati indicano che la differenza è presente anche nel mantello. Secondo le ricostruzioni, sotto gli altopiani meridionali esiste una vasta regione più calda, nella quale le proprietà delle rocce risultano significativamente diverse rispetto al nord.
Guardare dentro Marte usando la gravità
Naturalmente non è possibile perforare Marte per centinaia di chilometri e misurarne direttamente la temperatura. Gli scienziati hanno quindi utilizzato un metodo molto più sofisticato: la tomografia mareale gravitazionale.
Il principio ricorda, almeno concettualmente, quello delle tecniche utilizzate per ricostruire l’interno del corpo umano o della Terra. In questo caso, però, gli scienziati osservano come Marte risponde alle variazioni della forza gravitazionale esercitata dal Sole.
L’orbita marziana è leggermente ellittica e l’asse del pianeta è inclinato. Nel corso dell’anno la forza esercitata dal Sole cambia quindi leggermente e Marte subisce piccole deformazioni. Queste deformazioni modificano a loro volta il suo campo gravitazionale.
Per rilevare effetti tanto minuscoli, il gruppo ha analizzato decenni di dati provenienti da tre missioni orbitali: Mars Global Surveyor, Mars Odyssey e Mars Reconnaissance Orbiter. Piccolissime variazioni nella velocità delle sonde permettono infatti di ricostruire con grande precisione il campo gravitazionale del pianeta.
I ricercatori hanno scoperto che alcune componenti delle variazioni gravitazionali risultano fino al 300% differenti da quelle previste assumendo un Marte perfettamente simmetrico. I modelli indicano che queste anomalie possono essere spiegate con variazioni superiori al 20% nella rigidità effettiva del mantello, compatibili proprio con una differenza di temperatura di circa 200-400 °C.
Perché il sud di Marte è così caldo?
La domanda più importante rimane aperta: da dove arriva tutto questo calore?
Gli studiosi stanno considerando diverse possibilità. Una riguarda i giganteschi eventi che potrebbero aver modellato Marte miliardi di anni fa, compreso un enorme impatto capace di contribuire alla formazione della dicotomia tra nord e sud.
Un’altra ipotesi chiama in causa la convezione del mantello: enormi masse di materiale caldo potrebbero essere risalite lentamente dall’interno del pianeta, producendo una struttura asimmetrica che in qualche forma sarebbe sopravvissuta fino a oggi.
C’è poi una possibilità particolarmente interessante. La crosta molto più spessa degli altopiani meridionali potrebbe avere agito per miliardi di anni come una sorta di coperta termica, rallentando la dispersione del calore proveniente dall’interno. I modelli mostrano che questo meccanismo potrebbe effettivamente produrre differenze superiori ai 200 °C.
Un indizio per altri misteri marziani
L’anomalia potrebbe inoltre mettere in relazione fenomeni che finora apparivano separati.
Le regioni meridionali di Marte presentano, ad esempio, forti anomalie magnetiche conservate nelle rocce più antiche. Inoltre, i dati della missione InSight hanno mostrato che le onde generate dai terremoti marziani tendono a dissiparsi in maniera diversa nelle regioni meridionali rispetto a quelle settentrionali.
Un mantello più caldo potrebbe contribuire a spiegare entrambe le caratteristiche. Lo studio suggerisce inoltre che nelle zone più calde possa essersi verificata, o possa essere favorita, una fusione parziale delle rocce, con materiale capace di risalire verso la crosta senza necessariamente raggiungere la superficie sotto forma di eruzione.
Cosa c’entra tutto questo con l’acqua e la vita?
Comprendere la storia termica di Marte significa anche comprendere quella della sua acqua.
Oggi il Pianeta Rosso appare freddo e arido, ma numerose prove geologiche indicano che miliardi di anni fa possedeva fiumi, laghi e probabilmente grandi bacini d’acqua. La struttura interna e l’attività del mantello influenzano direttamente vulcanismo, formazione della crosta, circolazione dell’acqua e stabilità dell’atmosfera.
La dicotomia tra nord e sud potrebbe quindi avere avuto conseguenze anche sull’antica idrologia marziana, determinando la posizione e l’evoluzione di bacini nei quali l’acqua liquida avrebbe potuto persistere. Sono ambienti particolarmente importanti quando si cerca di ricostruire se e quando Marte abbia posseduto condizioni favorevoli alla comparsa della vita.
La scoperta non dimostra naturalmente che esista o sia mai esistita vita su Marte. Mostra però quanto la storia del pianeta sia ancora custodita nelle sue profondità.
Per molto tempo gli scienziati hanno descritto Marte come un mondo geologicamente quasi spento. La nuova ricerca racconta invece qualcosa di più complesso: sotto la superficie congelata del Pianeta Rosso, il calore del suo passato potrebbe non essersi ancora completamente disperso. E quella gigantesca regione calda nascosta sotto l’emisfero meridionale potrebbe diventare una delle chiavi per capire come Marte sia passato da un mondo potenzialmente abitabile al deserto che osserviamo oggi.
Stefano Camilloni
