Mars had vroeger een dikkere atmosfeer. In de vroege geschiedenis van Mars bedroeg de druk ongeveer 1% van die van de aarde (equivalent aan 1 millibar, waarbij 1013,25 millibar 1 atm is) en de samenstelling van deze atmosfeer was vergelijkbaar met die van Venus, voornamelijk CO2 en H2O. Modellen geven aan dat de temperatuur van het oppervlak onder een dergelijke oppervlaktedruk grotendeels boven het vriespunt lag, wat betekent dat er vloeibaar water op het oppervlak aanwezig was.

De belangrijkste vraag die hier wordt beantwoord is hoeveel van deze atmosfeer Mars heeft verloren in de ruimte en waarom? Dit houdt verband met de vraag of het vroege Mars potentieel bewoonbaar was.

Met behulp van een nieuw atmosferisch ontsnappingsmodel ontdekken we dat het grootste deel van de vroege dichte atmosfeer verloren is gegaan als gevolg van sterke en langdurige impacterosie in de eerste paar honderd miljoen jaar, in plaats van door Jeans-ontsnappingsprocessen. Jeansontsnapping wordt beschouwd als het belangrijkste mechanisme voor de atmosferische ontsnapping van Mars naar de ruimte, vooral tijdens de eerste 1 Gyr van zijn geschiedenis. De Jeans-ontsnappingstheorie voorspelt dat de ontsnappingssnelheid sterk afhankelijk is van de temperatuur, zodat hoe heter de atmosfeer is, hoe sneller deze ontsnapt.

Traditioneel werd aangenomen dat de vroege atmosfeer van Mars warm was en daarom gemakkelijk naar de ruimte kon ontsnappen. Er bestaat echter steeds meer scepsis over de hoge temperatuur die in de meeste eerdere onderzoeken wordt voorgesteld. In dit onderzoek hebben we verschillende omstandigheden overwogen, zelfs hogere temperaturen dan de meeste eerdere onderzoeken, maar we constateren dat de totale massa van het atmosfeerverlies door het Jeans-ontsnappingsproces klein is, zelfs onder extreem warme omstandigheden.

Integendeel, we ontdekken dat het impact-erosiemechanisme zeer effectief is bij het verwijderen van de vroege Mars-atmosfeer. We berekenden het atmosferische verlies als gevolg van inslagerosie voor verschillende omstandigheden, inclusief de variaties in de grootteverdeling en de inslaghoeken van botslichamen. We ontdekken dat de erosiesnelheid van de vroege atmosfeer als gevolg van impacterosie extreem hoog was, en dat het grootste deel van de vroege dichte atmosfeer (meer dan 99% van de oorspronkelijke hoeveelheid) verloren had kunnen gaan in de ruimte door het impacterosieproces in de eerste 500 jaar. Mijn.

Deze bevindingen ondersteunen het argument dat het vroege klimaat van Mars alleen bewoonbaar kon zijn als de watervoorziening meer dan twee ordes van grootte hoger was dan die van de ontgassing van de Marsmantel.