L’anidride carbonica costituisce il 95,3% dell’atmosfera in peso (vedi tabella), nove volte la quantità ora nell’atmosfera molto più massiccia della Terra. Gran parte dell’anidride carbonica terrestre, tuttavia, è chimicamente bloccata nelle rocce sedimentarie; la quantità nell’atmosfera marziana è inferiore a un millesimo del totale terrestre. L’equilibrio dell’atmosfera marziana è costituito da azoto molecolare, vapore acqueo e gas nobili (argon, neon, krypton e xeno)., Ci sono anche tracce di gas che sono stati prodotti dai costituenti primari da reazioni fotochimiche, generalmente elevate nell’atmosfera; questi includono ossigeno molecolare, monossido di carbonio, ossido nitrico e piccole quantità di ozono.
L’atmosfera inferiore fornisce gas alla ionosfera del pianeta, dove le densità sono basse, le temperature sono alte e i componenti si separano per diffusione in base alle loro masse. Vari costituenti nella parte superiore dell’atmosfera vengono persi nello spazio, il che influenza la composizione isotopica dei gas rimanenti., Ad esempio, poiché l’idrogeno viene perso preferenzialmente rispetto al suo isotopo più pesante deuterio, l’atmosfera di Marte contiene cinque volte più deuterio di quella terrestre.
Sebbene l’acqua sia solo un costituente minore dell’atmosfera marziana (poche molecole per 10.000 al massimo), principalmente a causa delle basse temperature atmosferiche e superficiali, svolge un ruolo importante nella chimica atmosferica e nella meteorologia. L’atmosfera marziana è effettivamente satura di vapore acqueo, ma non c’è acqua liquida presente sulla superficie., La temperatura e la pressione del pianeta sono così basse che le molecole d’acqua possono esistere solo come ghiaccio o come vapore. Poca acqua viene scambiata giornalmente con la superficie nonostante le temperature superficiali notturne molto fredde.
NASA / JPL
Il vapore acqueo è miscelato uniformemente fino ad altitudini di 10-15 km (6-9 miglia) e presenta forti pendenze latitudinali che dipendono dalla stagione. I maggiori cambiamenti si verificano nell’emisfero settentrionale. Durante l’estate nel nord, la completa scomparsa della calotta di anidride carbonica lascia dietro di sé una calotta di ghiaccio d’acqua. La sublimazione dell’acqua dal cappuccio residuo determina un forte gradiente di concentrazione da nord a sud del vapore acqueo nell’atmosfera., Nel sud, dove in estate rimane una piccola calotta di anidride carbonica e solo una piccola quantità di ghiaccio d’acqua è stata rilevata, un forte gradiente di vapore acqueo non si sviluppa normalmente nell’atmosfera.
NASA / JPL / Malin Space Science Systems
Si ritiene che il vapore acqueo atmosferico sia in contatto con un serbatoio molto più grande nel suolo marziano., Strati di ghiaccio sotto la superficie sembrano essere onnipresenti su Marte a latitudini poleward di 40°; le temperature molto basse del sottosuolo impedirebbero al ghiaccio di sublimare. La sonda Mars Odyssey del 2001 ha confermato che il ghiaccio è presente entro un metro dalla superficie a latitudini superiori a 60°, e il lander Phoenix ha trovato ghiaccio sotto la superficie a 68° N, ma non è noto quanto in profondità si estenda lo strato di ghiaccio. Le immagini scattate dal Mars Reconnaissance Orbiter hanno mostrato nuovi crateri da impatto a latitudini comprese tra 40° N e 60° N che avevano esposto il ghiaccio d’acqua sotto la superficie fino a una profondità di 74 cm (29 pollici)., Al contrario, a basse latitudini il ghiaccio è instabile, e qualsiasi ghiaccio presente nel terreno tenderebbe a sublimare nell’atmosfera.
Le misurazioni isotopiche suggeriscono che grandi quantità di anidride carbonica, azoto e argon erano presenti nell’atmosfera in passato e che Marte potrebbe aver perso gran parte del suo inventario di sostanze volatili all’inizio della sua storia, sia nello spazio che nel terreno (cioè rinchiuso chimicamente nelle rocce)., Marte una volta aveva un’atmosfera molto più spessa che era per lo più persa nello spazio attraverso il vento solare e la radiazione ultravioletta del Sole, che erano molto più intense nel primo sistema solare.
Il metano è stato rilevato anche nell’atmosfera di Marte. Il rover Curiosity ha osservato una variazione stagionale del metano, ma le misurazioni dagli orbiter hanno mostrato solo variazioni sporadiche o addirittura una completa assenza di metano. Questa contraddizione suggerisce che qualche processo rimuove il metano osservato vicino alla superficie prima che si diffonda attraverso l’atmosfera., Vulcani e meteoriti sono stati esclusi come origini per il metano, che lascia reazioni chimiche tra roccia e acqua o il metabolismo da possibili microrganismi marziani come possibili fonti.
