Nejnovější analýzy dat z misí NASA ukazují, že červená planeta už rozhodně není mrtvým světem. V jejím nitru se něco pohybuje, přesouvá hmotu a doslova dotáčí kosmický chronometr Marsu.
Od dob sond Viking v sedmdesátých letech minulého století vědci měří rychlost rotace Marsu s velmi vysokou přesností. Série měření z posledních desetiletí odhaluje jasný trend: planeta se točí stále rychleji a její den se minimálně zkracuje.
Marsovský den se zkracuje přibližně o 7,6 × 10⁻⁴ milisekundy ročně – je to zlomek tisíciny milisekundy, ale trend je stabilní a potvrzený. Pro člověka je to rozdíl absolutně nepostřehnutelný, ale v geologickém měřítku takový efekt vyžaduje vážné přesuny 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 totéž dělá krasobruslař, který přitáhne ruce k tělu, aby provedl rychlejší piruetu.
Na Marsu to znamená jediné: hmota uvnitř planety se přesouvá způsobem, který byl dosud podceňován. Aby pochopili, co se vlastně děje, spojil tým z Delft University of Technology a Univerzity v Utrechtu gravitační data z orbiterů se seismickými informacemi z mise InSight. Výsledek geofyziky pořádně překvapil.
Pod plošinou Tharsis se vznáší gigantická bublina lehčí než okolí
Klíč k záhadě leží pod oblastí Tharsis – kolosální vulkanickou plošinou, která rozlohou zhruba odpovídá Africe. Právě tam se nachází Olympus Mons, nejvyšší známá hora ve Sluneční soustavě, tyčící se do výšky přes 21 kilometrů.
Tak obrovské seskupení hmoty deformuje gravitační pole Marsu. Satelity na oběžné dráze jemně zrychlují, když přeletí nad Tharsis, a pak zpomalují, když se vzdalují. Z těchto subtilních změn se dá vyčíst struktura hmoty uvnitř planety.
Modely vypracované vědci se dlouho nedokázaly shodnout s pozorováními. Bez ohledu na to, jak badatelé upravovali tloušťku a tuhost kůry, vždy zůstával gravitační zbytkový signál, který se nedal vysvětlit mělkými strukturami. To naznačovalo, že zdroj leží hluboko v plášti planety.
Nejlépe vyhovující řešení představuje obrovská oblast s menší hustotou než okolní plášť. Podle odhadů:
- nachází se v hloubce přibližně 1200 kilometrů
- má průměr kolem 1500 kilometrů
- její tloušťka dosahuje zhruba 400 kilometrů
- je asi o 60 kilogramů na metr krychlový méně hustá než okolní materiál
- připomíná disk teplejší, lehčí hmoty
- chová se jako bublina vzduchu ve vodě snažící se vystoupat nahoru
- struktura odpovídá pláštovému panáči známému ze Země
- napájí vulkanickou aktivitu vertikálním proudem teplejšího materiálu
Vznášející se hmota pod Tharsis mění rozmístění materiálu uvnitř Marsu. Právě tato přestavba vysvětluje pozorované zrychlování rotace planety. Výzkumníci z nizozemských univerzit dokázali propojit tato zjištění s dlouhodobými měřeními a vytvořit konzistentní model dynamického nitra červené planety.
Jak mise InSight pomohla nahlédnout do středu Marsu
Než přistávací modul InSight dosedl v roce 2018 na rovinu Elysium Planitia, připomínaly modely vnitřní stavby Marsu spíše hadání z kávové sedliny. Chyběla tvrdá data: odhady tloušťky kůry se pohybovaly od 24 až do 72 kilometrů, což dávalo obrovskou volnost při přizpůsobování gravitačních modelů.
Situaci změnil precizní seismometr InSight. Analýza marsovských zemětřesení umožnila odhadnout průměrnou tloušťku kůry, hustotu pláště i velikost jádra planety. Díky těmto měřením bylo možné zpřesnit model planety konkrétními čísly. Z analýzy citlivosti vyplývá, že průměrná tloušťka marsovské kůry činí přibližně 55 kilometrů a její hustota dosahuje asi 3050 kilogramů na metr krychlový.
Litosféra neboli pevná vnější slupka má elastickou tloušťku blízkou 100 kilometrům. Spojení těchto dat s mapami gravitačního pole přineslo zcela novou kvalitu. Model zohledňující jak prohnutí litosféry, tak proudění v plášti mnohem lépe reprodukuje globální gravitační pole Marsu.
A co je důležitější, zanechává charakteristický zbytkový signál v oblasti Tharsis, který vyžaduje přítomnost hluboké, lehčí struktury. Vědci z NASA a evropských institucí využili kombinaci orbitálních a povrchových dat k vytvoření nejpřesnějšího obrazu marsovského nitra v historii planetárního výzkumu.
Mars může být stále živou geologicky aktivní planetou
Návod, že pod Tharsis pracuje aktivní pláštový panáč, výrazně mění obraz Marsu. Po léta mnozí badatelé viděli v červené planetě spíše zkamenělý svět: dávno vyhaslé sopky, sporadické otřesy a pomalu chladnoucí nitro.
Pokud se v plášti stále vznáší teplý materiál, může příběh vypadat jinak. Sopky, které mlčí miliony let, nemusely nutně ukončit činnost navždy. Tempo vzestupného pohybu takové struktury se zdá být v souladu s rytmem epizod vulkanismu zaznamenávaných v geologii Marsu.
Některé marsovské meteority, takzvané shergotity, naznačují relativně mladé erupce počítané v desítkách milionů let. Právě takový panáč v plášti může být jejich společným zdrojem. Výzkumníci z Institut de Physique du Globe de Paris a dalších institucí zkoumají, zda tyto meteority nesou stopy teplejšího materiálu z hlubin planety.
Otázka zní: probíhá tento proces stále, nebo pozorujeme už jen jeho doznívající fázi? Současná data nedovolují jednoznačně odpovědět. Autoři studií navrhují další misi: sondu zaměřenou výhradně na velmi přesná měření změn gravitačního pole Marsu v čase. Pohyb tak velké, méně husté struktury by měl pomalu modifikovat gravitaci planety, což by poskytlo přímý test této hypotézy.
Proč to má význam pro budoucí mise a život ve vesmíru
Vědomost, 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 následně ovlivňuje cirkulaci potenciální vody v kůře a plášti, dlouhodobé skladování geotermální energie i chemickou stabilitu hornin mających význam pro vznik a přežití života.
Aktivnější nitro také znamená, že krajina Marsu se ve velmi dlouhém časovém měřítku stále může měnit. Další generace sond a jednou i pilotovaných misí tak dorazí na planetu méně předvídatelnou, než se předpokládalo. Drobná zemětřesení, lokální zóny zvýšeného tepelného toku nebo dokonce vzdálená reaktivace vulkanismu představují scénáře, které budou muset inženýři misí brát v úvahu.
Z hlediska planetární vědy se Mars stává skvělou srovnávací laboratoří. Země, Venuše a Mars představují tři odlišné cesty vývoje kamenitých planet. Pochopení, proč Mars výrazně vychladl, ale ne úplně, může pomoci posoudit, jaké podmínky podporují dlouhověkou geologickou aktivitu a zda se dá spojit s šancemi na život.
Stojí také za zmínku, že zrychlení rotace, byť mikroskopické, je trvalým signálem procesů probíhajících pod povrchem. Pro vědce je to něco jako puls planety. Dokud se mění, uvnitř Marsu se dějí věci, které lze při dostatečně citlivých přístrojích sledovat v čase.
Co tyto objevy znamenají pro budoucí osídlení rudé planety
Pro budoucí obyvatele Marsu, pokud se jednou objeví, mohou tyto procesy představovat jak hrozbu, tak příležitost. Geotermální energie by mohla napájet základny v místech se zvýšeným tepelným tokem. Na druhé straně tektonická nebo vulkanická aktivita vždy nese riziko.
Nové výzkumy ukazují, že plánování kolonií na věčně mrtvém Marsu může být klam. Planeta neustále provádí jemný, ale reálný pohyb směrem k větší dynamice – doslova i obrazně. Badatelé z California Institute of Technology a Jet Propulsion Laboratory zdůrazňují, že pochopení těchto procesů bude klíčové pro bezpečnost případných lidských sídel na Marsu.
