Mars avait autrefois une atmosphère plus épaisse. Au début de l'histoire de Mars, la pression était d'environ 1 % de celle de la Terre (équivalent à 1 millibar, où 1 013,25 millibars correspondent à 1 atm) et la composition de cette atmosphère était similaire à celle de Vénus, principalement du CO2 et du H2O. Les modèles indiquent que la température de la surface était largement supérieure au point de congélation sous une telle pression de surface, ce qui signifie que de l'eau liquide était présente à la surface.

La principale question abordée ici est de savoir quelle part de cette atmosphère Mars a perdue dans l’espace et pourquoi ? Ceci est lié à la question de savoir si la planète Mars était potentiellement habitable.

En utilisant un nouveau modèle d'évasion atmosphérique, nous constatons que la majeure partie de l'atmosphère dense initiale a été perdue en raison d'une érosion d'impact forte et durable au cours des premières centaines de Myr, plutôt que par des processus d'évasion de Jeans. L'évasion de Jeans a été considérée comme le principal mécanisme de fuite atmosphérique de Mars vers l'espace, en particulier au cours du premier Gyr de son histoire. La théorie de l'évasion de Jeans prédit que le taux d'évasion dépend fortement de la température, de sorte que plus l'atmosphère est chaude, plus elle s'échappe rapidement.

On considère traditionnellement que l'atmosphère des premiers Mars était chaude et qu'elle pouvait donc facilement s'échapper dans l'espace. Cependant, il existe un scepticisme croissant quant à la température élevée proposée par la plupart des études antérieures. Dans cette étude, nous avons considéré diverses conditions, des températures encore plus élevées que la plupart des études précédentes, mais nous avons constaté que la masse totale de perte d'atmosphère par le processus d'échappement de Jeans est faible, même dans des conditions extrêmement chaudes.

Au contraire, nous constatons que le mécanisme d’érosion par impact est très efficace pour éliminer l’atmosphère primitive de Mars. Nous avons calculé la perte atmosphérique due à l'érosion par impact pour diverses conditions, y compris les variations de la distribution granulométrique et les angles d'impact des impacteurs. Nous constatons que le taux d'érosion de l'atmosphère primitive dû à l'érosion par impact était extrêmement élevé et que la majeure partie de l'atmosphère dense primitive (plus de 99 % de la quantité initiale) aurait pu être perdue dans l'espace par le processus d'érosion par impact au cours des 500 premières années. Mon Dieu.

Ces découvertes soutiennent l'argument selon lequel le climat des débuts de Mars ne pourrait être habitable que si l'approvisionnement en eau était de plus de deux ordres de grandeur supérieur à celui provenant du dégazage du manteau martien.