Marte solía tener una atmósfera más espesa. En la historia temprana de Marte, la presión era aproximadamente el 1% de la de la Tierra (equivalente a 1 milibar, donde 1013,25 milibares es 1 atm) y la composición de esta atmósfera era similar a la de Venus, principalmente CO2 y H2O. Los modelos indican que la temperatura de la superficie ha estado muy por encima del punto de congelación bajo tal presión superficial, lo que significa que había agua líquida en la superficie.

La pregunta principal que se aborda aquí es ¿cuánta atmósfera perdió Marte en el espacio y por qué? Esto está relacionado con la cuestión de si el Marte primitivo era potencialmente habitable.

Utilizando un nuevo modelo de escape atmosférico, encontramos que la mayor parte de la atmósfera densa temprana se perdió debido a una erosión por impacto fuerte y duradera en los primeros cientos de millones de años, en lugar de por procesos de escape de Jeans. El escape de los pantalones vaqueros ha sido considerado el principal mecanismo de escape atmosférico de Marte al espacio, especialmente durante el primer 1 Gyr de su historia. La teoría de escape de Jeans predice que la tasa de escape depende en gran medida de la temperatura, de modo que cuanto más caliente es la atmósfera, más rápido se escapa.

Tradicionalmente se ha considerado que la atmósfera del Marte primitivo era cálida y, por tanto, escapaba fácilmente al espacio. Sin embargo, existe un escepticismo creciente sobre la alta temperatura propuesta por la mayoría de estudios anteriores. En este estudio consideramos varias condiciones, incluso temperaturas más altas que la mayoría de los estudios anteriores, pero descubrimos que la masa total de la atmósfera perdida por el proceso de escape de Jeans es pequeña, incluso en condiciones de calor extremo.

Por el contrario, encontramos que el mecanismo de erosión por impacto es muy eficaz para eliminar la atmósfera primitiva de Marte. Calculamos la pérdida atmosférica debida a la erosión por impacto para diversas condiciones, incluidas las variaciones de la distribución de tamaño y los ángulos de impacto de los impactadores. Encontramos que la tasa de erosión de la atmósfera primitiva debido a la erosión por impacto fue extremadamente alta, y la mayor parte de la atmósfera densa temprana (más del 99% de la cantidad inicial) podría haberse perdido en el espacio por el proceso de erosión por impacto en los primeros 500 años. Mir.

Estos hallazgos respaldan el argumento de que el clima del Marte primitivo podría ser habitable sólo si el suministro de agua fuera más de dos órdenes de magnitud mayor que el de la desgasificación del manto marciano.