L'eau liquide n'est pas stable à la surface de Mars car l'atmosphère de la planète est trop mince et les températures sont trop froides. Cependant, à une certaine époque, Mars abritait un environnement de surface chaud et humide qui aurait pu être propice à la vie. Une question importante sans réponse en science planétaire est de savoir quand Mars a subi ce changement dramatique des conditions climatiques.

Une nouvelle recherche du cosmochimiste Bill Cassata du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) montre que, en regardant les gaz piégés dans les anciennes météorites martiennes, le moment et l'efficacité des processus d'échappement atmosphérique qui ont façonné le climat de Mars peuvent être déterminés. La recherche apparaît dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes .

Cassata a analysé le xénon du gaz atmosphérique martien (Xe, dans deux anciennes météorites martiennes, ALH 84001 et NWA 7034. Les données indiquent qu'au début de l'histoire martienne, il y avait une concentration suffisante d'hydrogène atmosphérique pour fractionner en masse le Xe (isotopes légers sélectivement éliminés) grâce à un processus connu sous le nom d'échappement hydrodynamique. Cependant, les mesures suggèrent que ce processus a culminé en quelques centaines de millions d'années de formation planétaire (il y a plus de 4 milliards d'années), et peu de changement dans la composition isotopique du Xe atmosphérique s'est produit depuis cette époque.

Cela diffère considérablement de la Terre, où le fractionnement isotopique du Xe était un processus graduel qui s'est produit pendant une grande partie de l'histoire de la planète, indiquant que la dynamique atmosphérique sur les deux planètes a divergé au début de l'histoire du système solaire.

Le fait que le fractionnement du Xe sur Mars ait cessé il y a plus de 4 milliards d'années suggère que, sur Mars, le flux d'échappement d'hydrogène n'a pas dépassé le seuil requis pour fractionner en continu le Xe atmosphérique, comme sur Terre, potentiellement parce que Mars n'avait pas suffisamment d'eau atmosphérique disponible pour générer de l'hydrogène atmosphérique par photodissociation.

"Ces données suggèrent que l'eau liquide n'a peut-être pas été abondante sur la surface martienne depuis quelques centaines de millions d'années après la formation planétaire, et donc Mars a peut-être été une planète froide et sèche pendant la grande majorité de son histoire, " dit Cassata.