研究团队采用了伯恩开发的一种名为“潮汐层析成像”的技术。该方法还考虑了火星沿椭圆轨道绕太阳运行时，太阳引力对火星产生的不断变化的影响。借助这一技术，研究人员得以推测火星内部的结构和温度分布。
研究发现，各探测器所经历的火星引力场随时间发生的变化，与火星内部完全呈球对称结构时的理论预期存在明显差异。
为解释这种差异，研究人员认为，火星南半球下方的地幔温度必须比北半球高出约 390 至 750 华氏度（约 200 至 400 摄氏度）。南半球地幔的温度甚至可能高到部分区域至今仍处于熔融状态。
事实上，火星南北内部存在差异或许并不令人意外，因为科学家早已知道，这颗星球的表面本身就高度不对称。
火星北部主要由广阔的低地平原组成，而南部则覆盖着大量陨石坑高地。平均来看，火星南部的地壳比北部厚约 15.5 英里（25 公里）。科学家还认为，北部低地在远古时期可能曾经存在过一片巨大的海洋。
论文第二作者、加州理工学院的阿米尔侯赛因 · 巴盖里表示：“理解火星南北之间的这种二分现象非常重要，因为它能够帮助我们了解影响火星水文环境的各种过程，包括那些可能形成并曾经储存液态水的盆地。”
美国宇航局的“洞察号”火星着陆器于 2022 年 12 月结束任务，其搭载的地震仪曾发现，地震波在火星南部衰减得更快，而较高的地下温度可以解释这一现象。
如今的火星已经没有全球性磁场，但在 40 多亿年前，这颗星球曾拥有全球磁场。如果来自更高温南部地幔的上涌物质加热地壳，使其温度超过所谓的“居里温度”，那么材料就会失去自身固有的磁性，其内部残留磁化状态也会发生变化。
伯恩表示：“了解行星天体的内部结构，有助于我们揭示塑造它们形成和演化过程的机制。”
不过，火星南北差异的真正起源仍然没有答案。科学家甚至还无法确定，火星表面的南北差异是否与内部结构的差异由同一种机制造成。
按照这一理论，火星北部低地实际上是一个规模极其庞大的撞击盆地。那次撞击在火星北部挖出了一个巨大的凹陷，同时释放了大量内部热量，使北半球地幔的冷却速度快于南半球。
另一种可能是，火星南部较厚的地壳形成了一层高效的“盖子”，阻止地幔内部的大量热量向外散失。
这一假设实际上可以通过未来的观测进行验证。如果岩浆从地下向上涌动时遇到厚重且致密的南部地壳，其上升过程可能会受到阻碍，并在地表下形成熔融岩浆侵入体。未来更高分辨率的火星重力数据，或许能够帮助科学家寻找这些地下结构。
这些问题仍有待未来的火星探测任务进一步解答。不过，研究人员开发的“潮汐层析成像”技术也可以应用于其他天体，从水星到木星的大型卫星，都可能成为研究对象。