Nyt indblik i, hvor meget atmosfære Mars mistede

Mars plejede at have en tykkere atmosfære. I Mars' tidlige historie var trykket omkring 1 % af Jordens (svarende til 1 millibar, hvor 1013,25 millibar er 1 atm), og sammensætningen af ​​denne atmosfære lignede Venus, for det meste CO2 og H2O. Modeller indikerer, at overfladens temperatur stort set har været over frysepunktet under et sådant overfladetryk, hvilket betyder, at der var flydende vand på overfladen.

Det vigtigste spørgsmål, der behandles her, er, hvor meget af denne atmosfære Mars mistede til rummet og hvorfor? Dette er relateret til spørgsmålet om tidlig Mars var potentielt beboelig.

Ved at bruge en ny atmosfærisk flugtmodel finder vi ud af, at det meste af den tidlige tætte atmosfære gik tabt på grund af stærk og langvarig støderosion i de første flere hundrede Myr, snarere end ved jeansflugtsprocesser. Jeansflugt er blevet betragtet som den vigtigste mekanisme for Mars atmosfæriske flugt til rummet, især i løbet af den første 1 Gyr af dens historie. Jeans-escape-teorien forudsiger, at flugthastigheden er meget afhængig af temperaturen, så jo varmere atmosfæren er, jo hurtigere slipper den ud.

Det er traditionelt blevet anset for, at den tidlige Mars atmosfære var varm og derfor let undslap til rummet. Der er dog stigende skepsis over for den høje temperatur, der er foreslået af de fleste tidligere undersøgelser. I denne undersøgelse overvejede vi forskellige forhold, endnu højere temperaturer end de fleste tidligere undersøgelser, men finder ud af, at den samlede masse af atmosfæretabet ved Jeans-escape-processen er lille, selv under ekstremt varme forhold.

Tværtimod finder vi, at støderosionsmekanismen er yderst effektiv til at fjerne den tidlige Mars-atmosfære. Vi beregnede det atmosfæriske tab på grund af støderosion for forskellige forhold, herunder variationerne i størrelsesfordelingen og stødvinklerne for stødlegemer. Vi finder ud af, at erosionshastigheden af ​​den tidlige atmosfære på grund af støderosion var ekstrem høj, og det meste af den tidlige tætte atmosfære (mere end 99% af den oprindelige mængde) kunne være gået tabt til rummet ved støderosionsprocessen i de første 500 Myr.

Disse resultater understøtter argumentet om, at det tidlige Mars klima kun kunne være beboeligt, hvis vandforsyningen var mere end to størrelsesordener højere end den fra Mars kappeafgasning.