Priežastis, kodėl skysto vandens Marse nėra dabar, labai paprasta – atmosferos slėgis ir temperatūra ten yra tokie, kad vanduo arba išgaruoja, arba sustingsta. Taigi akivaizdu, kad senovėje atmosfera buvo tankesnė ir šiltesnė. Vėliau ji beveik visiškai pranyko dėl Saulės vėjo. Dar ir šiuo metu Marsas praranda maždaug po šimtą gramų atmosferos per sekundę.
Žemei tokia problema negresia, nes planetos magnetosfera atstumia Saulės vėją ir išsaugo atmosferą. O Marsas magnetosferą turėjo turbūt tik kokį pirmą milijardą metų. Vėliau planetos branduolys atvėso ir magnetinis laukas nusilpo; tai įvyko prieš 3,7–4,2 milijardo metų. Nuo to laiko Marso atmosfera nepaliaujamai retėjo iki dabartinės, kurios slėgis planetos paviršiuje atitinka Žemės atmosferos slėgį 33 km aukštyje.
Tačiau vien atmosferos slėgio neužtenka paaiškinti, kaip senovės Marse galėjo egzistuoti skystas vanduo. Šiandieninė Marso paviršiaus temperatūra svyruoja tarp -125 ir +20 Celsijaus laipsnių. Tanki atmosfera šias temperatūras padidintų – pavyzdžiui, Žemėje dėl atmosferos poveikio (šiltnamio efekto) vidutinė temperatūra yra 33 laipsniais aukštesnė, nei būtų be atmosferos. Jei dabar Marso atmosfera būtų tokia tanki, kaip Žemės, tai ir temperatūra ten būtų gerokai artimesnė mūsų planetai – vidutiniškai 10–20 laipsnių žemesnė. Tokiu atveju skystas vanduo galėtų egzistuoti, nors daugelyje platumų jis dažnai būtų sustingęs į ledą. Bet prieš keturis milijardus metų nebūtų pakakę ir tokios atmosferos, nes Saulė tada švietė daug blausiau.
Kiekviena žvaigždė laikui bėgant po truputį kaista ir ryškėja. Nors šis procesas yra labai lėtas, per milijardus metų susidaro reikšmingi pokyčiai. Prieš keturis milijardus metų Saulė švietė 30 proc. blausiau nei dabar. Esant tokiam menkam apšvietimui, sunku paaiškinti skysto vandens egzistavimą net ir Žemėje (nors idėjų yra), ką jau kalbėti apie Marsą. Visa Raudonoji planeta turėjo būti sustingusi į ledą, net jei jos atmosfera buvo tokia pat tanki, kaip ir šiandieninė Žemės. Kaip tuomet paaiškinti, kodėl Marse buvo skysto vandens?
Vienas galimas paaiškinimas – šiltnamio efektas Marse buvo žymiai stipresnis, nei dabar Žemėje.
Šiltnamio efektą sukelia įvairios dujos – anglies dvideginis, metanas, netgi vandenilis. Šiuo metu Marso atmosferoje daugiausiai yra būtent anglies dvideginio. Jei ši proporcija bent iš dalies atitinka senovinę atmosferą, tai planetos paviršių atmosfera šildyti galėjo daug stipriau, nei Žemės atmosfera. Visgi net ir tai nesukurtų tinkamos temperatūros. Bet padėti gali šiltnamio efektą kuriančių dujų tarpusavio sąveika: molekulių smūgiai sukuria laikinus atomų konfigūracijos pokyčius, kurie leidžia sugerti daugiau iš planetos sklindančių spindulių.
Naujame tyrime apskaičiuotas šio efekto stiprumas. Jei senovinėje Marso atmosferoje anglies dvideginio slėgis buvo bent pusė dabartinio Žemės atmosferos slėgio, tai jo sąveika su metanu ir vandeniliu galėjo pridėti dešimtis laipsnių prie vidutinės Marso paviršiaus temperatūros. Bendram atmosferos slėgiui esant 1,25–2 kartus didesniam, nei Žemėje dabar, jei atmosferoje buvo 2–10 proc. vandenilio ir metano, vidutinė paviršiaus metinė temperatūra galėjo viršyti ledo tirpimo temperatūrą. Metanas ir vandenilis galėjo atsirasti dėl ugnikalnių išsiveržimų, kurie į atmosferą išmesdavo įvairių dujų mišinį.
Šio tyrimo rezultatai publikuojami naujausiame „Geophysical Research Letters“ numeryje.
