Vloeibaar water is niet stabiel op het oppervlak van Mars omdat de atmosfeer van de planeet te dun is en de temperaturen te koud zijn. Echter, ooit was Mars een warme en natte oppervlakteomgeving die mogelijk bevorderlijk was voor het leven. Een belangrijke onbeantwoorde vraag in de planetaire wetenschap is wanneer Mars deze dramatische verandering in klimaatomstandigheden onderging.

Nieuw onderzoek door Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) kosmochemicus Bill Cassata laat zien dat, door te kijken naar opgesloten gassen in oude Marsmeteorieten, de timing en effectiviteit van atmosferische ontsnappingsprocessen die het klimaat van Mars hebben gevormd, kunnen worden vastgesteld. Het onderzoek verschijnt in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven .

Cassata analyseerde het atmosferische gas xenon van Mars (Xe, in twee oude Mars meteorieten, ALH 84001 en NWA 7034. De gegevens geven aan dat er vroeg in de geschiedenis van Mars een voldoende concentratie atmosferische waterstof was om gefractioneerd Xe (selectief verwijderde lichte isotopen) massaal te maken via een proces dat bekend staat als hydrodynamische ontsnapping. Echter, de metingen suggereren dat dit proces culmineerde binnen een paar honderd miljoen jaar na de vorming van planeten (meer dan 4 miljard jaar geleden), en sindsdien is er weinig verandering in de atmosferische Xe-isotopensamenstelling opgetreden.

Dit verschilt aanzienlijk van de aarde, waar Xe isotopenfractionering een geleidelijk proces was dat gedurende een groot deel van de planetaire geschiedenis plaatsvond, wat aangeeft dat de atmosferische dynamiek op de twee planeten vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel uiteenliep.

Het feit dat de Xe-fractionering op Mars meer dan 4 miljard jaar geleden ophield, suggereert dat, op Mars, de waterstofontsnappingsflux overschreed niet de drempel die nodig is om atmosferisch Xe continu te fractioneren, zoals het op aarde deed, mogelijk omdat Mars niet over voldoende atmosferisch water beschikte om atmosferische waterstof te genereren via fotodissociatie.

"Deze gegevens suggereren dat vloeibaar water mogelijk niet overvloedig aanwezig was op het oppervlak van Mars sinds een paar honderd miljoen jaar na de vorming van planeten, en daarom is Mars het grootste deel van zijn geschiedenis een koude en droge planeet geweest, ' zei Cassata.