重力と周回探査機を利用して火星の「温かい内部」を解明(Researchers reveal warm heart of Mars, with help from gravity and orbiting spacecraft)

2026-09-14 ブラウン大学

米ブラウン大学などの研究チームは、火星南半球のマントル内部に、北半球より約200~400℃高温と推定される大規模な熱異常を発見した。研究では、火星を周回する3機の探査機から約16年間にわたって取得したデータを用い、太陽の重力によって火星が周期的に変形する際の、探査機の速度変化を解析する「潮汐トモグラフィー」を適用した。その結果、南半球は北半球より約20%柔らかく、内部温度の差によって説明できることが示された。この熱的不均衡が火星形成時から存在したのか、初期の巨大衝突や南半球の厚い地殻による断熱で生じたのかは未解明である。内部熱構造は火星の地質進化や、かつて表面に液体の水が存在した条件を理解する手掛かりとなる。研究チームは同じ手法を月にも適用する計画である。

<関連情報>

潮汐トモグラフィーにより、火星の地殻二分構造の下に熱異常が存在することが明らかになった Tidal tomography reveals a thermal anomaly beneath Mars’s crustal dichotomy

Alexander Berne,Nicholas Wagner,Isamu Matsuyama,Sander Goossens,Antonio Genova,Marc Rovira-Navarro,Amirhossein Bagheri,Chuan Qin,Angela Marusiak,Douglas Hemingway,Harriet C. P. Lau,Kar Wai Cheng,Shijie Zhong & Francis Nimmo
Nature  Published:26 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10893-x

重力と周回探査機を利用して火星の「温かい内部」を解明(Researchers reveal warm heart of Mars, with help from gravity and orbiting spacecraft)

Abstract

Mars undergoes seasonal tidal forcing as a result of its eccentric orbit and the tilt of its rotation axis relative to the Sun1. Response to this forcing produces temporal variations in the Martian gravity field and is sensitive to the internal structure of the planet2,3,4. Using tracking data from the Mars Global Surveyor (MGS), Mars Odyssey (ODY) and Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) spacecraft5,6,7, we demonstrate that degree-3 components of the time-variable gravity field of Mars differ by up to 300% from predictions for a spherically symmetric planet8,9,10. These deviations can be explained if the effective shear modulus of the mantle varies by >20% over a roughly north–south pattern that closely aligns with the surface expression of the Martian crustal dichotomy11. On the basis of this correlation, we infer preservation of a 200–400 °C thermal anomaly in the present-day mantle below the southern highlands of Mars. This temperature variation could reflect regional mantle convection12,13 or insulation by the thick southern highlands crust of Mars that has persisted over several billion years14,15.

1702地球物理及び地球化学
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