Mars se začíná otáčet rychleji než dřív
Nejnovější analýzy dat z misí NASA ukazují, že rudou planetu už nelze označovat za mrtvou. V jejím nitru se něco pohybuje, přesouvá hmotu a doslova dotahuje kosmické „hodiny" Marsu.
Od dob sond Viking v 70. letech vědci měří rychlost rotace Marsu s mimořádnou přesností. Výsledky posledních desetiletí odhalují jasný trend: planeta se otáčí stále rychleji a její den se nepatrně zkracuje.
Marsovský den se zkracuje přibližně o 7,6 × 10⁻⁴ milisekundy ročně – jde o zlomek tisíciny milisekundy, avšak tento trend je stabilní a opakovaně potvrzený.
Pro člověka je to rozdíl absolutně nepostřehnutelný, ale v geologickém měřítku takový efekt vyžaduje zásadní přesuny hmoty uvnitř planety. Fyzika je zde neúprosná: pokud se část hmoty přesune blíže k ose rotace, moment setrvačnosti klesá a planeta se začne točit rychleji. Přesně to samé dělá krasobruslař, který přitáhne paže k tělu, aby provedl rychlejší pirouetu.
Na Marsu to znamená jediné: látka uvnitř planety se přemisťuje způsobem, který byl dosud podceňován. Aby vědci pochopili, co se skutečně děje, spojil tým z Delft University of Technology a Utrechtské univerzity gravitační data z orbiterů se seismickými informacemi z mise InSight. Výsledek geofyziky pořádně překvapil.
Pod Tharsisem se vznáší obrovská „bublina" lehčí než okolí
Klíč k záhadě se skrývá pod Tharsisem – kolosální vulkanickou plošinou, která svou rozlohou přibližně odpovídá Africe. Právě tam leží Olympus Mons, nejvyšší známá hora ve Sluneční soustavě, tyčící se do výšky přes 21 kilometrů.
Takové obrovské soustředění hmoty deformuje gravitační pole Marsu. Družice na oběžné dráze se jemně zrychlují, když přelétají nad Tharsisem, a poté zpomalují, když se vzdalují. Z těchto subtilních změn lze vyčíst strukturu hmoty v nitru planety.
Modely vypracované vědci dlouho nechtěly souhlasit s pozorováními. Bez ohledu na to, jak se upravovala tloušťka a tuhost kůry, vždy zbýval gravitační „reziduální" signál, který nešlo vysvětlit mělkými strukturami. To naznačovalo, že zdroj leží hluboko v plášti planety.
Nejlépe odpovídající řešení představuje rozsáhlá oblast s nižší hustotou, než má okolní plášť. Podle odhadů tato struktura:
- leží v hloubce přibližně 1 200 km,
- má průměr kolem 1 500 km,
- její tloušťka dosahuje přibližně 400 km,
- je o přibližně 60 kg/m³ méně hustá než okolní materiál.
Lze si to představit jako disk teplejší, lehčí látky, která se podobně jako vzduchová bublina ve vodě snaží vyplout nahoru. Taková struktura připomíná plášťový panach známý ze Země – svislý proud teplejšího materiálu, který pohání vulkanickou aktivitu.
Vznášející se hmota pod Tharsisem mění rozložení látky uvnitř Marsu. Právě tato přestavba vysvětluje pozorované zrychlování rotace planety.
Jak mise InSight pomohla „nahlédnout" do nitra Marsu
Než přistál lander InSight v roce 2018 na planině Elysium Planitia, podobaly se modely vnitřní stavby Marsu spíše věštění z křišťálové koule. Chyběla tvrdá data: odhady tloušťky kůry se pohybovaly od 24 až po 72 km, což poskytovalo obrovský prostor pro přizpůsobování gravitačních modelů.
Situaci změnil přesný seismometr InSightu. Analýza marsovských „zemětřesení" umožnila odhadnout klíčové parametry:
| Parametr | Přibližná hodnota |
|---|---|
| Tloušťka kůry pod InSightem | přibližně 39 km (s nejistotou ± 8 km) |
| Rozsah litosféry | přibližně 500 km (± 100 km) |
| Stav jádra | částečně tekuté jádro |
Díky těmto měřením bylo možné model planety „ukotvit" konkrétními čísly. Z analýzy citlivosti vyplývá, že průměrná tloušťka marsovské kůry činí přibližně 55 km a její hustota je kolem 3 050 kg/m³. Litosféra – tuhý vnější obal – má efektivní tloušťku blízkou 100 km.
Propojení těchto dat s mapami gravitačního pole přineslo zcela novou kvalitu. Model zahrnující jak průhyb litosféry, tak proudění v plášti výrazně lépe reprodukuje globální gravitační pole Marsu. A co je důležitější, ponechává charakteristický „reziduální" signál v oblasti Tharsisu, který si vynucuje přítomnost hluboké, lehčí struktury.
Mars může být stále živou, geologicky aktivní planetou
Naznačení, že pod Tharsisem pracuje aktivní plášťový panach, zásadně mění obraz Marsu. Po léta jej mnozí badatelé vnímali jako zkamenělý svět: dávno vyhaslé sopky, občasné otřesy a pomalu chladnoucí nitro.
Pokud v plášti stále stoupá teplý materiál, může vypadat příběh planety docela jinak. Sopky, které mlčí miliony let, nemusely nutně skončit svou činnost navždy. Tempo vzestupu takové struktury se jeví jako slučitelné s rytmem vulkanických epizod zaznamenaných v geologii Marsu.
Některé marsovské meteority – tzv. shergottity – ukazují na relativně mladé erupce v řádu desítek milionů let. Takový plášťový panach může být jejich společným zdrojem.
Otázka zní: probíhá tento proces stále, nebo pozorujeme už jen jeho doznívající fázi? Stávající data neumožňují jednoznačnou odpověď. Autoři výzkumu navrhují další misi: sondu zaměřenou výhradně na velmi přesná měření časových změn gravitačního pole Marsu. Pohyb tak velké, méně husté struktury by měl postupně pozměňovat gravitaci planety, čímž by se hypotéza dala přímo ověřit.
Proč to má zásadní význam pro budoucí mise a život ve vesmíru
Poznání, že Mars stále skrývá aktivní procesy ve svém nitru, má několik praktických rozměrů. Pokud planeta není zcela „vyhaslá", může déle uchovávat teplo v hloubce. To ovlivňuje celou řadu faktorů:
- cirkulaci potenciální vody v kůře a plášti,
- dlouhodobé uchovávání geotermální energie,
- chemickou stabilitu hornin důležitých pro vznik a přežití života.
Aktivnější nitro rovněž znamená, že krajina Marsu se v velmi dlouhém časovém měřítku může stále proměňovat. Příští generace sond, a jednou snad i posádkových misí, narazí na planetu méně předvídatelnou, než se dosud předpokládalo. Drobná zemětřesení, lokální zóny zvýšeného tepelného toku nebo dokonce vzdálená reaktivace vulkanismu jsou scénáře, s nimiž budou muset inženýři misí počítat.
Z pohledu planetární vědy se Mars stává vynikající „srovnávací laboratoří". Země, Venuše a Mars představují tři různé vývojové cesty skalnatých těles. Pochopení toho, proč Mars výrazně vychladl, ale ne úplně, může pomoci posoudit, jaké podmínky podporují dlouhověkou geologickou aktivitu a zda ji lze spojit s šancemi na život.
Stojí za zmínku, že zrychlení rotace, byť mikroskopické, je trvalým signálem procesů probíhajících pod povrchem. Pro vědce jde o jakýsi „puls" planety. Dokud se mění, dějí se v nitru Marsu věci, které lze při dostatečně citlivých přístrojích sledovat v čase.
Pro budoucí obyvatele Marsu – pokud se někdy takoví objeví – mohou tyto procesy představovat jak hrozbu, tak příležitost. Geotermální energie by mohla napájet základny v místech se zvýšeným tepelným tokem. Na druhou stranu tektonická nebo vulkanická aktivita vždy nese rizika. Nový výzkum ukazuje, že plánování kolonií na „věčně mrtvém" Marsu by mohlo být iluzí. Planeta neustále vykonává jemný, ale skutečný pohyb směrem k větší dynamice – doslova i přeneseně.
