Von außen wirkt der Mars geologisch zweigeteilt. Im Norden liegen vergleichsweise tiefe, glatte Ebenen; der Süden ist höher, stärker zerkratert und besitzt im Mittel eine deutlich dickere Kruste. Diese sogenannte Krustendichotomie gehört seit Jahrzehnten zu den großen Rätseln der Marsforschung. Eine am 26. August in Nature veröffentlichte Studie zeigt nun: Der Unterschied könnte viel tiefer reichen als bis zur Oberfläche.
Ein internationales Team hat Trackingdaten der Raumsonden Mars Global Surveyor, Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter ausgewertet. Aus winzigen zeitlichen Veränderungen des Schwerefelds schließen die Forschenden, dass der Mantel unter dem südlichen Hochland heute etwa 200 bis 400 Grad Celsius wärmer sein könnte als unter den nördlichen Tiefebenen.
Wie kann man Temperatur messen, ohne zu bohren?
Direkt gemessen wurde diese Temperatur nicht. Der Schlüssel ist die Reaktion eines Planeten auf wechselnde Kräfte. Die Marsbahn ist deutlich elliptischer als die Erdbahn, außerdem ist seine Rotationsachse geneigt. Dadurch verändert sich die Anziehung der Sonne im Jahreslauf. Der Planet wird minimal verformt – ähnlich wie Gezeiten die Erde verformen, nur dass Forschende hier nicht Wasserstände, sondern die Reaktion des gesamten Körpers betrachten.
Wie stark Gestein auf solche langsamen Belastungen reagiert, hängt von seinen Materialeigenschaften ab. Warmes Mantelgestein verhält sich über lange Zeiträume weniger starr als kühleres. Aus den zeitabhängigen Änderungen des Schwerefelds lässt sich deshalb indirekt auf Unterschiede in der effektiven Steifigkeit schließen.
Die Autoren nennen das Verfahren „tidal tomography“, also Gezeitentomografie. Die Analogie zur medizinischen Tomografie ist nützlich, aber nicht perfekt: Es entsteht kein direktes Foto des Marsinneren. Stattdessen werden Modelle gesucht, die die gemessenen Gravitationsänderungen am besten erklären.
Ein überraschend großer Unterschied
Die gemessenen Komponenten des zeitvariablen Schwerefelds wichen laut Studie um bis zu 300 Prozent von dem ab, was für einen perfekt kugelsymmetrischen Mars erwartet würde. Erklären lässt sich das Modell zufolge durch eine Nord-Süd-Variation der effektiven Mantelsteifigkeit von mehr als 20 Prozent.
Temperatur ist dabei nicht die einzige denkbare Ursache. Auch die chemische Zusammensetzung beeinflusst Gesteinseigenschaften. Die Forschenden modellieren deshalb beide Faktoren. Ihr Ergebnis: Eine Temperaturdifferenz von ungefähr 200 bis 400 Grad und möglicherweise eine begrenzte Eisenanreicherung im südlichen Mantel passen zu den Daten.
Warum könnte der Süden wärmer sein?
Eine Möglichkeit ist, dass die dickere südliche Kruste wie eine Isolationsschicht wirkt und Wärme im Mantel länger hält. Eine andere ist großräumige Mantelkonvektion – also sehr langsame Bewegung heißen Gesteins. Solche Prozesse könnten über Milliarden Jahre Spuren bewahren.
Das ist geologisch spannend, weil die Krustendichotomie selbst sehr alt ist. Zu ihren möglichen Ursachen gehören ein gewaltiger Einschlag in der Frühgeschichte des Mars oder großräumige Prozesse im Mantel. Wenn die heutige Temperaturstruktur mit der Oberflächengrenze zusammenfällt, liefert sie eine zusätzliche Information darüber, welche Szenarien plausibel sind.
Ist der Mars also innen flüssig?
Nein. „200 bis 400 Grad wärmer“ bedeutet nicht, dass die gesamte Südhalbkugel unterirdisch aus Magma besteht. Der Marsmantel ist überwiegend festes Gestein, das sich auf geologischen Zeitskalen dennoch verformen kann. Die Studie diskutiert, dass lokal partielle Schmelzen möglich sein könnten. Das ist etwas anderes als ein globaler Magmaozean.
Ebenso wenig beweist die Arbeit aktuellen Vulkanismus an der Oberfläche. Sie zeigt eine thermische Anomalie im Inneren, aus der sich mögliche geodynamische Folgen ableiten lassen.
Warum drei alte Raumsonden plötzlich Neues erzählen
Besonders bemerkenswert ist die Methode. Mars Global Surveyor startete 1996, Odyssey 2001, der Mars Reconnaissance Orbiter 2005. Keine dieser Missionen wurde primär gebaut, um Jahrzehnte später eine dreidimensionale thermische Struktur des Mantels zu rekonstruieren. Doch präzise Bahnverfolgung erzeugt Datensätze, die neue Modelle später für ganz andere Fragen nutzen können.
Das ist ein wiederkehrendes Muster in der Planetenforschung: Eine Raumsonde misst ihre eigene Bewegung – und diese Bewegung verrät etwas über einen Planeten, den niemand direkt aufschneiden kann.
Recherche- und Aktualisierungsstand: 27. August 2026, 08:45 Uhr. Die Studie ist peer-reviewed, Open Access und am 26. August in Nature veröffentlicht. Die Temperaturwerte sind modellbasierte Inferenz, keine direkte Thermometermessung.