Forskare som använder ett instrument ombord på NASA:s Mars Atmosphere och Volatile Evolution, eller MAVEN, rymdfarkoster har upptäckt att vattenånga nära den röda planetens yta lyfts högre upp i atmosfären än vad någon förväntat sig var möjligt. Där, den förstörs lätt av elektriskt laddade gaspartiklar – eller joner – och går förlorad till rymden.

Forskare sa att fenomenet de avslöjade är ett av flera som har lett till att Mars har förlorat motsvarande ett globalt hav av vatten upp till hundratals fot (eller upp till hundratals meter) djupt under miljarder år. Rapporterar om deras fynd den 13 november i tidskriften Vetenskap , forskare sa att Mars fortsätter att förlora vatten idag eftersom ånga transporteras till höga höjder efter att ha sublimerats från de frusna polarmössorna under varmare årstider.

"Vi blev alla förvånade över att hitta vatten så högt i atmosfären, sade Shane W. Stone, doktorand i planetarisk vetenskap vid University of Arizonas Lunar and Planetary Laboratory i Tucson. "Mätningarna vi använde kunde bara ha kommit från MAVEN när den svävar genom Mars atmosfär, högt över planetens yta."

För att göra sin upptäckt, Stone och hans kollegor förlitade sig på data från MAVENs neutrala gas- och jonmasspektrometer (NGIMS), som utvecklades vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Masspektrometern andas in luft och separerar jonerna som består av den med sin massa, vilket är hur forskarna identifierar dem.

Stone och hans team spårade överflödet av vattenjoner högt över Mars i mer än två Mars-år. Genom att göra så, de fastställde att mängden vattenånga nära toppen av atmosfären på cirka 93 miles, eller 150 kilometer, över ytan är högst under sommaren på södra halvklotet. Under denna tid, planeten är närmast solen, och därmed varmare, och dammstormar är mer sannolikt att inträffa.

De varma sommartemperaturerna och starka vindar i samband med dammstormar hjälper vattenånga att nå de översta delarna av atmosfären, där det lätt kan brytas upp i dess beståndsdelar syre och väte. Vätet och syret flyr sedan ut i rymden. Tidigare, forskare trodde att vattenånga var instängd nära Mars yta som på jorden.

"Allt som gör det till den högre delen av atmosfären förstörs, på Mars eller på jorden, " sa Stone, "eftersom detta är den del av atmosfären som utsätts för solens fulla kraft."

Forskarna mätte 20 gånger mer vatten än vanligt under två dagar i juni 2018, när en allvarlig global dammstorm omslöt Mars (den som satte NASA:s Opportunity-rover ur drift). Stone och hans kollegor uppskattade att Mars förlorade lika mycket vatten på 45 dagar under den här stormen som den vanligtvis gör under ett helt Marsår, som varar två jordår.

"Vi har visat att dammstormar avbryter vattnets kretslopp på Mars och driver vattenmolekyler högre upp i atmosfären, där kemiska reaktioner kan frigöra sina väteatomer, som sedan går förlorade till rymden, sa Paul Mahaffy, chef för Solar System Exploration Division vid NASA Goddard och huvudutredare för NGIMS.

Andra forskare har också funnit att dammstormar från mars kan lyfta vattenånga långt över ytan. Men ingen insåg förrän nu att vattnet skulle ta sig hela vägen till toppen av atmosfären. Det finns rikligt med joner i denna region av atmosfären som kan bryta isär vattenmolekyler 10 gånger snabbare än de förstörs på lägre nivåer.

"Det som är unikt med den här upptäckten är att den ger oss en ny väg som vi inte trodde fanns för vatten att undkomma Marsmiljön, sa Mehdi Benna, en Goddard-planetforskare och medutredare av MAVENs NGIMS-instrument. "Det kommer i grunden att förändra våra uppskattningar av hur snabbt vatten rinner ut idag och hur snabbt det flydde förr."