Marte aveva un'atmosfera più densa. Agli albori della storia di Marte, la pressione era circa l'1% di quella terrestre (equivalente a 1 millibar, dove 1013,25 millibar corrispondono a 1 atm) e la composizione di questa atmosfera era simile a quella di Venere, principalmente CO2 e H2O. I modelli indicano che la temperatura della superficie era ampiamente al di sopra dello zero sotto tale pressione superficiale, il che significa che sulla superficie era presente acqua liquida.

La domanda principale affrontata qui è quanta atmosfera Marte ha perso nello spazio e perché? Ciò è legato alla questione se il primo Marte fosse potenzialmente abitabile.

Utilizzando un nuovo modello di fuga atmosferica, scopriamo che la maggior parte della prima densa atmosfera è andata perduta a causa dell'erosione da impatto forte e di lunga durata nelle prime centinaia di Myr, piuttosto che a causa dei processi di fuga di Jeans. La fuga dei jeans è stata considerata il meccanismo principale per la fuga atmosferica di Marte nello spazio, soprattutto durante il primo giro della sua storia. La teoria della fuga di Jeans prevede che la velocità di fuga dipenda fortemente dalla temperatura, quindi più calda è l’atmosfera, più velocemente fugge.

Si ritiene tradizionalmente che l'atmosfera primordiale di Marte fosse calda e quindi fuggisse facilmente nello spazio. Tuttavia, vi è un crescente scetticismo riguardo all’elevata temperatura proposta dalla maggior parte degli studi precedenti. In questo studio abbiamo considerato varie condizioni, anche temperature più elevate rispetto alla maggior parte degli studi precedenti, ma abbiamo scoperto che la massa totale della perdita di atmosfera dovuta al processo di fuga dei Jeans è piccola, anche in condizioni estremamente calde.

Al contrario, scopriamo che il meccanismo dell’erosione da impatto è altamente efficace nel rimuovere l’atmosfera primordiale di Marte. Abbiamo calcolato la perdita atmosferica dovuta all'erosione da impatto per varie condizioni, comprese le variazioni della distribuzione dimensionale e gli angoli di impatto dei dispositivi di simulazione. Abbiamo scoperto che il tasso di erosione della prima atmosfera dovuto all’erosione da impatto era estremamente alto, e la maggior parte della prima atmosfera densa (più del 99% della quantità iniziale) avrebbe potuto essere persa nello spazio a causa del processo di erosione da impatto nei primi 500 anni. Mir.

Questi risultati supportano la tesi secondo cui il clima del primo Marte potrebbe essere abitabile solo se l’approvvigionamento idrico fosse più di due ordini di grandezza superiore a quello derivante dal degassamento del mantello marziano.