A Mars felszíne ma egy fagyos sivatag, de korábban kifejezetten nedves világ volt. A szakértők azt még mindig nem tudják, hogy hideg és nedves, vagy inkább meleg és nedves volt-e, de a víz bőséges volt a bolygón. Vajon hová tűnt ez a sok folyadék? Egy része a felszín alá került, másik része pedig a bolygó légkörének nagy részével együtt az űrbe szökött. A kutatók megpróbálták számszerűsíteni, hogy mennyi víz került az űrbe, de a válasz megtalálása bonyolultabb, mint gondolnánk.

„A víz csak két helyre mehet a Marson. Belefagyhat a talajba, vagy a vízmolekulák atomokra bomolhatnak, és az atomok a légkör felső részéből az űrbe távozhatnak” – mondja az eredményekről beszámoló tanulmány egyik szerzője, John Clarke, a Bostoni Egyetem Űrfizikai Központjának munkatársa. „Ahhoz, hogy megértsük, mennyi víz volt a bolygón, és mi történt vele, meg kell értenünk, hogyan szöknek el az atomok az űrbe.”

A Mars kisebb, mint a Föld, ritka légkörrel rendelkezik, és nincs mágneses mezeje. A legegyszerűbb modell szerint a vízgőz felszáll a légkörben, ahol a napfény hidrogénre és oxigénre bontja, majd a könnyebb hidrogént a napszél „elfújja” a bolygóról. A Mars azonban nem egy statikus világ, ahogy a Naprendszer se az. A vízgőz koncentrációja, a napfény mennyisége és a napszél hatása évszakonként jelentősen változik.

„Az elmúlt években a kutatók rájöttek, hogy a Mars éves ciklusa sokkal dinamikusabb, mint ahogy azt 10–15 évvel ezelőtt hittük” – magyarázza Clarke. „Az egész légkör nagyon turbulens, rövid, akár pár órás időskálákon melegszik és hűl le. A légkör kitágul és összehúzódik, a napfény mennyisége pedig egy marsi év alatt 40 százalékot ingadozik.”

A hidrogén három formában létezik az univerzumban: a szokásos egy protonos és egy elektronos változatban, valamint olyan verziókban, ahol a protonhoz egy vagy két neutron társul. Egy proton és egy neutron kombinációját deutériumnak hívják, amely ugyanazokkal a kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a „sima” hidrogén, így képes oxigénhez kötődni és vizet képezni, de nehezebb nála, így nehezebben tud elszökni.

A kutatók úgy gondolták, hogy mind a hidrogén, mind a deutérium lassan szökik el, de a megfigyelések azt mutatják, hogy a szökés sebessége gyorsan változhat, különösen akkor, amikor a Mars a Naphoz közelebb jár pályáján. Ráadásul mindez nem magyarázható meg a légkör hőmérsékletével. A kutatócsoport úgy véli, hogy vagy a napszél – a Napból érkező töltött részecskék áramlása – ad extra lökést ezeknek az atomoknak, vagy talán valamilyen kémiai reakció zajlik a felső légkörben, ami segíti a szökésüket.

A kutatás tovább bővíti a Marson található vízről alkotott képet, amely a bolygó távoli múltjában létező élet lehetőségébe kínál bepillantást, de arról is árulkodik, hogy a Naprendszeren túl található világokon hogyan létezhet víz. A vizsgálatot a NASA Mars körüli MAVEN űrszondája, valamint a Hubble adatai tették lehetővé, amely 1991-től végzett méréseket az elszökő deutérium atomokról.