Något enormt rör sig djupt under Mars yta
Långt under den röda planetens yta verkar något kolossalt sakta vakna till liv – och den tysta processen förändrar omärkligt längden på en Marsdag. Nya beräkningar visar att planeten morgon efter morgon roterar en aning snabbare. Inte på grund av en asteroidnedslag eller en yttre kraft, utan på grund av något som utspelar sig mer än tusen kilometer ner under den gigantiska vulkaniska platån Tharsis.
Marsdagen blir kortare: vad forskarna mäter
Planetforskare har följt Mars rotationshastighet sedan Viking-missionerna på 1970-talet. Tack vare extremt exakta radiosignaler från landare och rymdsonder har det blivit tydligt att rotationen accelererar. En Marsdag blir ungefär 7,6 × 10⁻⁴ millisekund kortare varje år. Det är mindre än en tusendels millisekund per år, men trenden håller i sig stadigt.
Mätningen bekräftades 2023 med data från NASA-uppdraget InSight, som använde radiosignaler för att spåra minimala förskjutningar i planetens rotation. På en mänsklig tidsskala märker man ingenting – men på geologisk skala pekar en sådan förändring på en djup förskjutning i planetens inre struktur.
Mars roterar lite som en konståkare: dras massan in mot mitten, går pirouetten snabbare.
Den underliggande fysiska principen är välkänd från isbanan. När en åkare drar in armarna roterar personen snabbare kring sin axel. Massan förblir densamma, men dess fördelning i förhållande till rotationsaxeln förändras. Exakt samma sak händer nu – långsamt men stadigt – i Mars inre.
En lätt ”skiva” djupt inne i Mars mantel
Ett internationellt forskarlag under ledning av nederländska forskare har omberäknat Mars tyngdfält från grunden. De kombinerade satellitmätningar med seismiska data från InSight. Deras modell avslöjar en anmärkningsvärd bild: under Tharsis ser det ut som om en enorm, relativt lätt massa rör sig uppåt.
Det handlar inte om ett hålrum, utan om bergarter som är mindre täta än den omgivande mantelbergarten. Enligt undersökningen befinner sig denna zon cirka 1 200 kilometer under ytan, med en diameter på omkring 1 500 kilometer och en tjocklek på ungefär 400 kilometer.
- Djup: cirka 1 200 km under ytan
- Diameter: omkring 1 500 km (större än Frankrike och Tyskland tillsammans)
- Tjocklek: cirka 400 km
- Täthet: ca 60 kg/m³ lägre än det omgivande materialet
Forskarna jämför strukturen med en sorts gigantisk, varm skiva, tre fjärdedelar av vägen ner mot kärnan. Eftersom detta material är lättare, beter det sig som en luftbubbla i vatten och rör sig långsamt uppåt. Den stigande massan förskjuter viktfördelningen mot rotationsaxeln, vilket gradvis får planeten att rotera snabbare.
Tharsis: vulkaniskt megaområde som en gång tippade hela planeten
Tharsis-regionen är redan ökänd bland planetforskare. Det är den största vulkaniska platån i hela solsystemet, ungefär lika stor som Afrika. Här ligger kolossala sköldvulkaner, med den mest kända, Olympus Mons, som når mer än 21 kilometer upp i höjden.
Den mängd lava som i fjärran forntid strömmade ut här är så enorm att Tharsis massa sannolikt har förskjutit Mars tyngdpunkt. Studier tyder på att hela planeten därför en gång fick en annan orientering av sin rotationsaxel.
Satelliter som flyger över Tharsis accelererar en aning på grund av den extra gravitationen och sänker farten igen när de passerar förbi. Dessa minimala hastighetsförändringar används för att kartlägga gravitationsavvikelser. Det avslöjar en central ”puckel” med en ringformad gravitationsdal runt om – en signal som inte helt kan förklaras med bara jordskorpans tjocklek och dess form.
Även när alla kända egenskaper hos skorpan och litosfären justeras, kvarstår en ihållande avvikelse under Tharsis.
Den återstående signalen pekar enligt det nederländska laget på en process djupare inne i manteln, bortom den styva litosfären. Den mest sammanhängande förklaringen är en bred, uppstigande mantelplumeström: varm, relativt lätt bergart som långsamt migrerar mot ytan.
InSight: från skakande undergrund till komplett inre modell
Innan InSight landade på Mars var modellerna av planetens inre fyllda med osäkerheter. Skorpans tjocklek kunde variera med nästan en faktor tre från studie till studie. Även litosfärens djup och kärnans egenskaper var dåligt avgränsade.
InSights seismometerpaket registrerade skalv efter skalv, orsakade av små ”marsskalv” och nedslag. Utifrån hastigheten och avböjningen av de seismiska vågorna kunde forskarna härleda hur tjocka och styva lagren i det inre är.
Det gav bland annat dessa nyckeltal:
| Egenskap | Värde (genomsnitt) |
|---|---|
| Skorpans tjocklek | cirka 55 km |
| Litosfär (hårda skalet) | cirka 500 km djup |
| Kärntillstånd | delvis flytande |
| Genomsnittlig skorptäthet | cirka 3 050 kg/m³ |
Med dessa siffror kunde den nya gravitationsmodellen kalibreras långt mer exakt. När skorpans tjocklek, litosfärens styvhet och mantelströmmar alla beaktas samtidigt, stämmer Mars totala tyngdfält mycket bättre med mätningarna än vid äldre tillvägagångssätt. Kvar står en stor, djup signal – precis under Tharsis – som låter sig förklaras av den uppstigande, lättare mantelzonen.
Är Mars trots allt inte en död planet?
Många läroböcker framställer Mars som en i stort sett utbränd värld: avsvalnad, stilla och med vulkaner som inte har sprutat lava på miljontals år. Den nya studien ifrågasätter den bilden.
En fortfarande aktiv mantelplumeström under Tharsis skulle betyda att Mars har hållit sig varm och dynamisk långt längre invändigt än man hittills trott. Ytan kan gott se lugn ut idag, men djupt nedanför kan planeten fortfarande transportera energi via långsamt strömmande bergart.
Geologiska spår understödjer detta. Vissa Mars-meteorittyper, de så kallade shergottiterna, visar att det i geologiskt nyare tid har förekommit vulkanism – möjligen för mindre än 200 miljoner år sedan. Det är ganska färskt när man kommer ihåg att solsystemet är över 4,5 miljarder år gammalt.
En stabil mantelplumeström kan förse cykler av vulkanisk aktivitet, även när ytan visar långa pauser.
Om plumeströmmen fortsätter att stiga kan det i den avlägsna framtiden åter blossa upp vulkanisk aktivitet kring Tharsis. Det behöver inte betyda apokalyptiska superutbrott, utan snarare episodiska lavaflöden och gasutsläpp som lokalt kan förändra klimatet och atmosfären.
Vad det betyder för framtida forskning och uppdrag
Nuvarande data tecknar en övertygande, men ännu inte definitiv bild. Forskarna argumenterar för ett dedikerat Mars-uppdrag som uteslutande fokuserar på att spåra förändringar i tyngdfältet över tid. En aktiv mantelplumeström skulle långsamt förskjuta detta fält – mätbart med en konstellation av exakta satelliter.
För framtida bemannade Mars-uppdrag är kunskap om intern aktivitet relevant. En planet med intern värme kan på längre sikt ha zoner där det är lättare att smälta is, eller där vulkaniska gaser hjälper till att bygga upp skyddande lager i atmosfären. Samtidigt är risken för kraftigare skalv eller vulkaniska episoder något som bör ingå i uppdragsplaneringen – även om chanserna för tillfället är små.
Den större bilden: varför Mars, Venus och jorden är så olika
Jämförelsen av de tre stenplaneterna nära solen förblir ett centralt tema. Jorden är idag tektoniskt och vulkaniskt mycket aktiv med en tjock, beboelig ytmiljö. Venus liknar en sorts tryckkokare med möjligen episodiska, storskaliga utbrott och ett extremt växthusklimat. Mars ser stilla, torr och tunnluftig ut.
Om det fortfarande finns mantelplumeströmmar på Mars förskjuts bilden mot ett kontinuum: inte död eller levande, utan långsamt avsvalnad med kvarstående aktivitet. Det ger teoribilningen om planeternas utveckling mer nyans. I vilken grad en planet bevarar sin inre värme verkar hänga direkt samman med chanserna för en stabil atmosfär och långvariga vattenreservoarer.
För framtida generationer av forskare och Mars-resenärer blir planeten därmed mindre ett fruset fossil och mer en långsam, men inte utslocknande brasa. Utifrån är glöden nästan osynlig – men djupt inuti rör det sig fortfarande något som ganska långsamt omskriver längden på en Marsdag.
