Riassunto:
Gli scienziati hanno scoperto che potrebbe esserci un'enorme differenza di temperatura all'interno di Marte che non era stata riconosciuta prima: la temperatura nelle profondità sotterranee dell'emisfero meridionale potrebbe essere da 200 a 400 gradi Celsius più alta rispetto all'emisfero settentrionale, e parte del mantello nell'emisfero meridionale potrebbe trovarsi in uno stato parzialmente fuso. Questa scoperta non solo fornisce nuovi indizi per spiegare le enormi differenze geologiche di lunga data tra gli emisferi settentrionale e meridionale sulla superficie di Marte, ma potrebbe anche aiutare gli scienziati a comprendere meglio il campo magnetico, il ciclo dell’acqua e la storia dell’evoluzione geologica di Marte.
La ricerca è stata condotta da Alexander Byrne, alunno del Caltech. Byrne, che come studente di dottorato al Caltech ha sviluppato un metodo per utilizzare piccoli cambiamenti nella gravità di un pianeta per dedurre la sua struttura interna, è passato a una borsa di studio post-dottorato presso l'Università dell'Arizona. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista "Nature" il 26 agosto 2026.
Una delle caratteristiche più sorprendenti di Marte sono le differenze estremamente evidenti tra gli emisferi settentrionale e meridionale. L'emisfero meridionale è dominato da altipiani, montagne e densi antichi crateri da impatto, e l'elevazione della superficie complessiva è maggiore; l'emisfero settentrionale è composto principalmente da pianure basse, pianeggianti e relativamente giovani. Gli scienziati conoscono da tempo questo fenomeno, noto come “dicotomia crostale”, ma come si formi esattamente questa enorme differenza non è mai stato spiegato in modo soddisfacente.
Le ricerche più recenti mostrano che questa differenza nord-sud potrebbe non fermarsi alla superficie di Marte, ma si estende fino alle profondità di Marte. Attraverso l'analisi dei cambiamenti gravitazionali all'interno di Marte, i ricercatori hanno scoperto che anche la struttura interna del sottosuolo nell'emisfero meridionale è significativamente diversa nelle proprietà termiche da quella dell'emisfero settentrionale, e la sua temperatura potrebbe essere da 200 a 400 gradi Celsius più alta.
Per ottenere questo risultato, i ricercatori non si sono basati sulle tradizionali osservazioni sismiche di Marte, ma hanno utilizzato un metodo chiamato "tomografia delle maree". L'idea di base è simile a una TAC medica, ma l'oggetto della scansione non è il corpo umano, ma l'intero Marte.
La gravità del sole continuerà ad agire su Marte. Poiché l'orbita di Marte è leggermente ellittica e il suo asse di rotazione è inclinato, l'effetto mareale esercitato dal Sole su Marte cambia nel tempo. Sebbene Marte non abbia acqua liquida che possa ondulare in modo significativo come gli oceani terrestri, l’intero pianeta sarà comunque soggetto a stiramenti e deformazioni estremamente lievi.
La temperatura e lo stato della materia all'interno di Marte influenzeranno questa deformazione. Le rocce fredde e dure sono meno suscettibili alla deformazione, mentre le rocce calde, morbide o anche parzialmente fuse sono più suscettibili ai cambiamenti causati dalle forze di marea. Pertanto, finché possiamo misurare con precisione la minuscola risposta di Marte all’azione delle maree, possiamo a nostra volta dedurre lo stato e la temperatura dei suoi materiali sotterranei.
Il problema è che questa deformazione è troppo piccola per essere osservata direttamente. Ma quando Marte si deforma, anche il suo campo gravitazionale produrrà cambiamenti estremamente deboli, e un rilevatore in orbita attorno a Marte può registrare indirettamente questa differenza gravitazionale attraverso sottili cambiamenti nella sua stessa velocità.
Il gruppo di ricerca ha quindi recuperato i dati di tracciamento radio accumulati da diversi orbiter su Marte nel corso di decenni, tra cui il Mars Global Surveyor lanciato nel 1996, il Mars Odyssey lanciato nel 2001 e il Mars Reconnaissance Orbiter lanciato nel 2005. Analizzando le piccole perturbazioni gravitazionali nella velocità di queste sonde durante il loro funzionamento a lungo termine, i ricercatori hanno ricostruito i cambiamenti nel campo gravitazionale di Marte nel tempo.
Dopo aver condotto un'analisi di "tomografia delle maree" su questi dati, i ricercatori hanno finalmente ottenuto un modello della struttura tridimensionale dell'interno di Marte e hanno scoperto che ci sono significative asimmetrie termiche nel sottosuolo degli emisferi settentrionale e meridionale.
La scoperta potrebbe anche spiegare altri due misteri di Marte di vecchia data.
Il primo mistero è legato al campo magnetico di Marte. Il Marte di oggi non ha più un forte campo magnetico globale come la Terra, ma tracce di magnetizzazione locale molto forti sono conservate nell'antica crosta dell'emisfero meridionale di Marte. Si ritiene che queste anomalie magnetiche siano reliquie dell'esistenza precoce di un campo magnetico globale su Marte e significano anche che Marte una volta aveva un meccanismo generatore in grado di generare un campo magnetico globale.
L'emisfero meridionale di Marte è ricco di tale crosta magnetizzata, mentre il suo emisfero settentrionale è vistosamente privo di strutture simili, una differenza che è stata a lungo sconcertante. Se il mantello nell’emisfero meridionale di Marte avesse una storia termica completamente diversa, ciò potrebbe aiutare a spiegare perché l’antica documentazione magnetica di Marte mostra una distribuzione così asimmetrica tra i lati nord e sud.
Il secondo mistero deriva dalla missione InSight della NASA. Il sismometro trasportato da InSight ha osservato continuamente l'interno di Marte. I ricercatori hanno scoperto che quando le onde sismiche si propagano nella regione meridionale di Marte, il tasso di perdita di energia è significativamente più alto che nella regione settentrionale.
Le rocce ad alta temperatura sono generalmente più morbide delle rocce a bassa temperatura e hanno maggiori probabilità di assorbire l'energia delle onde sismiche. Se effettivamente esiste un mantello ad alta temperatura o addirittura parzialmente fuso nel sottosuolo dell’emisfero meridionale, allora questo ambiente può spiegare l’anormale attenuazione delle onde sismiche precedentemente osservate da InSight.
Ciò significa che diversi misteri di Marte precedentemente apparentemente non correlati - le differenze geologiche tra gli emisferi settentrionale e meridionale, la magnetizzazione anomala dell'emisfero meridionale e l'attenuazione più rapida delle onde sismiche nel sud - potrebbero ora puntare tutti allo stesso fattore nascosto: un interno più caldo e morbido sotto l'emisfero meridionale di Marte.
I ricercatori ritengono inoltre che questo risultato possa essere correlato all'ambiente acquatico del passato di Marte. Le enormi differenze topografiche tra gli emisferi settentrionale e meridionale di Marte non solo determinano l'odierno paesaggio superficiale, ma potrebbero anche influenzare la formazione di antichi bacini e il modo in cui l'acqua scorre e si raccoglie sulla superficie marziana. Comprendere questa differenza nord-sud aiuterà gli scienziati a rintracciare ulteriormente da dove proveniva l’acqua su Marte, dove scorreva e quali aree potrebbero aver avuto acqua liquida per molto tempo.
Ciò è significativo anche per scoprire se Marte aveva un ambiente adatto alla vita in passato. Marte potrebbe aver avuto un'atmosfera più spessa, un clima più caldo e una grande quantità di acqua superficiale nei suoi primi giorni, e queste condizioni sono strettamente correlate alle attività geologiche all'interno di Marte. Se fosse possibile determinare il tempo e la causa della formazione delle strutture termiche sotterranee negli emisferi settentrionale e meridionale, sarebbe possibile ricostruire ulteriormente il processo di graduale evoluzione di Marte da un pianeta giovane più attivo e potenzialmente abitabile al mondo freddo e secco che è oggi.
Tuttavia, i ricercatori non sono ancora in grado di rispondere alla domanda più critica: cosa rende così caldo l'interno dell'emisfero meridionale di Marte?
Ci sono almeno diverse possibili spiegazioni. Una possibilità è che si sia verificato un evento di impatto massiccio nei primi giorni di Marte. Un oggetto gigante che avesse colpito Marte avrebbe potuto alterare la sua struttura termica interna e creare un enorme bacino pianeggiante nell’emisfero settentrionale, causando le differenze osservate oggi tra gli emisferi settentrionale e meridionale.
Un'altra possibilità è che una volta si verificasse una convezione interna asimmetrica nel mantello marziano. Il materiale caldo all'interno del pianeta salirà e il materiale raffreddato affonderà. Questo processo di convezione non mantiene sempre la perfetta simmetria. Se il mantello nell’emisfero meridionale di Marte mantiene per lungo tempo una speciale struttura di convezione, potrebbe causare un ulteriore accumulo di calore lì.
La terza possibilità è legata alla composizione dei materiali sotterranei. Se nelle profondità dell’emisfero australe esistessero strutture geologiche ricche di elementi radioattivi, questi elementi continuerebbero a rilasciare calore durante il loro decadimento a lungo termine e potrebbero mantenere le regioni sotterranee insolitamente calde. Allo stesso tempo, se al di sopra sono presenti spesse strutture geologiche che impediscono il rilascio di calore, il calore potrebbe rimanere intrappolato nel sottosuolo per lungo tempo.
Nessuna spiegazione ha ancora ricevuto prove conclusive. I ricercatori hanno affermato che il prossimo passo sarà quello di combinare più dati sismici, gravitazionali e geologici della superficie marziana per determinare ulteriormente in quale fase della storia di Marte si è formata questa anomalia termica e se è apparsa contemporaneamente alla dicotomia topografica nord-sud.
Questo studio dimostra inoltre il valore dell'accumulo a lungo termine dei dati di rilevamento. Il Mars Global Surveyor è stato lanciato già nel 1996 e ha concluso la sua missione nel 2006, ma i dati raccolti quell'anno possono ancora essere utilizzati per risolvere domande all'avanguardia sulla struttura interna di Marte. Rianalizzando le osservazioni di decenni fa, i ricercatori hanno ottenuto nuovi risultati scientifici che potrebbero non essere stati previsti durante la fase di progettazione della missione.
Se in futuro sarà possibile confermare ulteriormente l'esistenza di aree sotterranee su larga scala ad alta temperatura o addirittura parzialmente fuse nell'emisfero meridionale di Marte, ciò significherà che l'interno di Marte è molto più irregolare di quanto si pensasse in precedenza. Per questo pianeta apparentemente “morto”, potrebbero esserci ancora enormi differenze termodinamiche nascoste nelle sue profondità, e questo mistero di temperatura da 200 a 400 gradi Celsius potrebbe essere una chiave importante per comprendere la formazione, l’evoluzione e l’antico ambiente abitabile di Marte.
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