Wetenschappers hebben lang waargenomen dat Mars elk jaar iets sneller draait, maar de oorzaak bleef onbekend. Nieuw onderzoek gepubliceerd op 18 februari in het Journal of Geophysical Research: Planets suggereert dat een enorme, drijvende rotspluim diep onder het oppervlak van de planeet de boosdoener zou kunnen zijn – en dat deze ontdekking de manier waarop we planetaire afkoeling begrijpen in twijfel trekt.
Het mysterie van de Mars-spin
Jarenlang heeft de subtiele maar meetbare versnelling van de rotatie van Mars onderzoekers in verwarring gebracht. Hoewel het oppervlak van de planeet geologisch oud lijkt, is de interne dynamiek nog lang niet dood. De heersende theorie was dat de planeet eenvoudigweg langzamer afkoelde dan verwacht, maar deze nieuwe studie stelt een actief mechanisme voor: een ‘negatieve massa-anomalie’ – een gebied van ongewoon licht materiaal – dat door de mantel van Mars opstijgt.
Waarom dit belangrijk is: Planetaire rotatie gaat niet alleen over snelheid; het onthult kernprocessen. Als we begrijpen waarom Mars sneller draait, krijgen we inzicht in de interne warmteverdeling, de geologische activiteit en zelfs de bewoonbaarheid op de lange termijn.
Een vulkaanvormige anomalie
Het onderzoek concentreert zich op de vulkanische provincie Tharsis, een kolossaal gebied dat zich 6.000 kilometer over het oppervlak van Mars uitstrekt. In tegenstelling tot de aarde ontbeert Mars actieve platentektoniek. In plaats daarvan zijn de vulkanen in de loop van miljarden jaren gegroeid, waarbij enorme structuren zijn opgestapeld omdat lava zich op één plek ophoopt. NASA’s InSight-lander, die vanaf 2018 het binnenland van Mars bestudeerde, leverde cruciale gegevens op over de dikte van de korst, wat het onderzoek ten goede kwam.
Onderzoekers gebruikten computersimulaties gebaseerd op de bevindingen van InSight om de ondergrondse structuur te modelleren die de dominantie van de Tharsis-regio aan de ene kant van de planeet zou kunnen verklaren. De modellen wezen naar een pluim van materiaal met een lage dichtheid in de mantel onder Tharsis.
“De negatieve of lichte massa-anomalie zal naar boven bewegen en de lithosfeer van Mars treffen, waardoor smeltzakken ontstaan die het potentieel hebben om de korst binnen te dringen en als vulkanen uit te barsten”, legt Bart Root, hoofdauteur van het onderzoek, uit.
Van vulkanen tot snelheid
De onderzoekers theoretiseren dat deze minder dichte pluim niet alleen de vulkanische activiteit aanwakkert; het beïnvloedt ook de draaiing van de planeet. Metingen van de Viking-landers in de jaren zeventig en InSight laten zien dat de dag van Mars met ongeveer 70 microseconden per jaar korter wordt, wat wijst op een lichte maar consistente toename van de rotatiesnelheid.
Het team voerde simulaties uit om te bepalen of de verschuivende massa van deze ondergrondse pluim de waargenomen versnelling zou kunnen verklaren. De resultaten suggereren dat het lichtere materiaal dat naar de evenaar opstijgt ervoor zorgt dat zwaardere massa naar de rotatieas zakt, waardoor de rotatie wordt versneld – vergelijkbaar met hoe een kunstschaatser versnelt door zijn armen naar binnen te trekken.
Implicaties voor de planetaire wetenschap
Deze ontdekking heeft bredere implicaties. Mars is kleiner dan de aarde, en wetenschappers gingen er eerder van uit dat het relatief snel zou afkoelen en geologisch inactief zou worden. Als een diepe mantelpluim echter kan aanhouden en vulkanische activiteit kan stimuleren, kunnen kleinere rotsachtige werelden langer actief blijven dan eerder werd gedacht.
Dit daagt de traditionele kijk op planetaire evolutie uit: Als Mars aanzienlijke interne warmte vasthoudt, suggereert dit dat andere kleine planeten en manen in ons zonnestelsel en daarbuiten geologisch dynamischer zouden kunnen zijn dan we beseffen.
Het onderzoek is nog gaande, maar deze bevindingen kunnen de manier waarop we de interne processen van rotsachtige planeten begrijpen fundamenteel veranderen. Verder onderzoek zal de modellen verfijnen en meer overtuigend bewijs opleveren, maar voorlopig verandert de verborgen motor onder het oppervlak van Mars onze kijk op de Rode Planeet.
