Dag för dag snurrar den röda planeten en aning snabbare

Varje enskild dag roterar Mars lite grann snabbare kring sin egen axel. Det är inget du skulle kunna upptäcka med blotta ögat — men exakta mätningar avslöjar ett tydligt mönster. Djupt under ytan verkar det som om en gigantisk, dold struktur sakta förskjuts, och den interna rörelsen drar med sig Mars rotation.

Mars-dagarna blir kortare: vad händer egentligen?

Sedan Viking-uppdragen på 1970-talet har forskare noggrant följt Mars rotation. Dessa mätningar har blivit allt mer precisa under de senaste decennierna. De senaste analyserna, bekräftade av radiosignaler från NASA:s InSight-landare 2023, visar otvetydigt att en Mars-dag faktiskt blir kortare.

Förändringen är mikroskopisk: ungefär 7,6 × 10⁻⁴ millisekund per år. Det motsvarar en tusendel av en tusendels sekund. Men för rymdgeologer är det en klar och påtaglig signal. En sådan trend över flera år pekar på en långvarig process djupt inne i planeten.

Mars roterar inte som en perfekt biljardkula. Den lilla accelerationen avslöjar att något fortfarande rör sig långt därinne.

Fysiken bakom fenomenet är densamma som hos en konståkare. När åkaren drar in armarna mot kroppen minskas tröghetsmoment, och rotationen accelererar. För en planet innebär det: när massa förskjuts närmare rotationsaxeln ökar rotationshastigheten.

Tharsis-regionen: hemvist för jättevulkaner

Spåret leder direkt till Tharsis — en enorm vulkanisk platå på Mars. Området är storleksmässigt jämförbart med den afrikanska kontinenten och innehåller de största kända vulkanerna i hela solsystemet. Den mest kända, Olympus Mons, reser sig över 21 kilometer ovanför Mars yta.

Den enorma bergsmassan sätter ett tydligt avtryck på gravitationsfältet runt planeten. Satelliter som passerar över Tharsis accelererar lite när de flyger över tyngdpunkten och bromsar igen när de passerat. Därigenom uppstår över årtionden av banobservationer ett slags gravitationskarta över Mars.

På den kartan framträder Tharsis som en tung ”bula” omgiven av en sorts gravitationsgrav. Sådana långvågiga mönster pekar på strukturer som sträcker sig djupt in i planetens inre — långt under det stela yttre lagret.

En lätt skiva djupt nere i manteln

Ett internationellt forskarteam kombinerade gravitationsdata från ett helt nätverk av Mars-satelliter med seismiska data som InSight samlat in. Utifrån det byggde de en tredimensionell modell av planetens inre.

Det de fann var en anomali som de inte kunde förklara genom att bara justera skorpans tjocklek eller styvhet. Under Tharsis måste det finnas något som sträcker sig långt djupare än det hårda yttre lagret.

Den bästa förklaringen är en enorm zon i manteln som är lite lättare än omgivande bergarter. Siffrorna är konkreta:

Cirka 60 kilogram per kubikmeter lägre densitet än omgivningen
Placerad omkring 1 200 kilometer under ytan
Ett tvärsnitt på cirka 1 500 kilometer
En tjocklek på ungefär 400 kilometer

Föreställ dig det som en skiva av varmare, mindre tät bergart — ungefär lika stor som Västeuropa — belägen tre fjärdedelar av vägen ner mot kärnan. En sådan lättare massa kommer långsamt röra sig uppåt, precis som en luftbubbla i en lavalampa.

Den uppstigande ”mantelplumestrukturen” under Tharsis förskjuter massa till en position som gynnar rotationen — och får Mars att gradvis snurra snabbare.

InSight som röntgenbild av planetens inre

Innan InSight-landaren kom till Mars 2018 arbetade forskarna med stora osäkerheter om planetens exakta uppbyggnad. Skorpans tjocklek, litosfärens styvhet och kärnans storlek var alla förknippade med breda felmarginaler. Gravitationsmodeller kunde därför ge många olika möjliga lösningar.

InSight förändrade den bilden fundamentalt. Den extremt känsliga seismometern registrerade chockvågor från marsskalv och meteornedslag. Genom att analysera hur dessa vågor rörde sig genom planetens inre kunde forskarna bland annat fastställa följande:

En skorptjocklek vid landningsplatsen på cirka 39 ± 8 kilometer
Ett styvt yttre lager (litosfären) som sträcker sig till cirka 500 ± 100 kilometers djup
En kärna som fortfarande är delvis flytande

Med dessa konkreta siffror kunde teamet förankra sin gravitationsmodell i verkliga fysiska gränser. Den genomsnittliga skorptjockleken visade sig ligga på cirka 55 kilometer med en skorpdensitet på omkring 3 050 kilogram per kubikmeter. Litosfärens styvhet stämmer väl överens med detta och understödjer de seismiska tolkningarna.

Först när alla dessa pusselbitar föll på plats fanns det i gravitationsdata en tydlig rest kvar — exakt centrerad under Tharsis. Denna ”restvåg” pekar på den djupa, lätta mantelstrukturen och den interna massförskjutningen som accelererar Mars rotation.

Är Mars fortfarande vulkaniskt aktiv?

Konsekvenserna av en uppstigande mantelplumestruktur är vittgående. I åratal betraktade man Mars som en nästan helt utdöd stenklump vars vulkanism upphörde för miljoner år sedan. Den nya undersökningen utmanar den uppfattningen.

En aktiv mantelplumestruktur skulle indikera att planeten fortfarande transporterar värme via långsamt strömmande bergartmassor. Den processen kan försiggå i vågor, där perioder med vulkanisk aktivitet växlar med långa tysta faser. Spår av detta syns i åldern på lavamarker och i vissa Mars-meteoritfynd här på jorden.

Om plumestrukturen under Tharsis fortsätter tillräckligt länge kan det inte uteslutas att Mars vulkaner i en avlägsen framtid åter vaknar till liv.

Tillsvidare är det främst en teoretisk möjlighet. De befintliga data säger inget om lavaströmmar nära ytan. Men de visar klart att planeten internt ännu inte gått fullständigt i stå.

Vad betyder detta för framtida uppdrag och bebodlighet?

För att verkligen pröva hypotesen krävs nya mätningar. Forskare efterlyser ett uppdrag som kan övervaka Mars gravitationsfält extremt exakt över lång tid. Små tidsvariationer skulle kunna avslöja om den lätta mantelzonen faktiskt fortsätter röra sig uppåt.

Härmed berör Mars-berättelsen en bredare fråga: hur kyls stenplaneter ned, och varför försiggår det olika från planet till planet? På jorden håller mantelplumestrukturer — som de under Hawaii och Island — vulkanisk aktivitet igång och spelar en roll för långsiktig klimatstabilitet. Venus verkar följa ett helt annat mönster med våldsam och mer episodisk aktivitet.

Om Mars fortfarande har en långsam, intern ”hjärtrytm” via en sådan plumestruktur kan det berätta något om den minimiaktivitet som krävs för att hålla en planet dynamisk — och potentiellt beboelig — i miljarder år. Värme i planetens inre påverkar exempelvis dess magnetiska egenskaper och i vilken grad gaser släpper från det inre ut i atmosfären.

En ny blick på en gammal granne

För framtida bemannade uppdrag är detta scenario mer än akademiskt intressant. Kunskap om interna processer hjälper till att välja säkra landningsplatser, bedöma seismiska risker och förstå ytans långsiktiga stabilitet. En långsamt accelererande rotation utgör i sig inget praktiskt problem för astronauter — men den pekar på en planet som fortfarande lever, om än på låg låga.

Den som en dag vandrar runt på Mars står sannolikt inte på en fullständigt förstelnad, utdöd värld. Den tunna, rostfärgade skorpan döljer en mantel som fortfarande rör sig stilla och lugnt. Den subtila accelerationen av en Mars-dag avslöjar att dessa djupa processer långtifrån är färdiga med denna gamla grannplanet.