Loss of the Martian atmosphere to space: Present-day loss rates determined from MAVEN observations and integrated loss through time
Bruce M. Jakosky
(1)
,
David A. Brain
(1)
,
Michael S. Chaffin
(1)
,
Shannon M. Curry
(2)
,
Justin Deighan
(1)
,
Joseph M. Grebowsky
(3)
,
Jasper S. Halekas
(4)
,
François Leblanc
(5)
,
Robert J. Lillis
(2)
,
Janet G. Luhmann
(2)
,
Laila Andersson
(1)
,
Nicolas André
(6)
,
David J. Andrews
(7)
,
Darren T. Baird
(8)
,
Daniel N. Baker
(1)
,
Jared M. Bell
(9)
,
Mehdi Benna
(3)
,
Dolon Bhattacharyya
(10)
,
Stephen W. Bougher
(11)
,
Charlie Bowers
(1)
,
Phillip Chamberlin
(1)
,
Jean-Yves Chaufray
(5)
,
John Clarke
(10)
,
Glyn Collinson
(3)
,
Michael Combi
(12)
,
Jack Connerney
(3)
,
Kyle Connour
(1)
,
J. Correira
(13)
,
Kyle Crabb
(1)
,
Frank Crary
(1)
,
Thomas Cravens
(14)
,
Matteo Crismani
(1)
,
Greg Delory
(2)
,
Ryan Dewey
(1)
,
Gina Dibraccio
(3)
,
Chuanfei Dong
(15)
,
Yaxue Dong
(1)
,
Patrick Dunn
(2)
,
Hilary Egan
(16)
,
Meredith K. Elrod
(3)
,
Scott England
(2)
,
Frank Eparvier
(1)
,
Robert Ergun
(1)
,
Anders I. Eriksson
(7)
,
Teresa Esman
(17)
,
Jared R. Espley
(3)
,
S. Evans
(13)
,
Kathryn Fallows
(10)
,
Xiaohua Fang
(1)
,
Matthew Fillingim
(2)
,
C. Flynn
(18)
,
A. Fogle
(2)
,
Christopher M. Fowler
(1)
,
Jane L. Fox
(19)
,
Masaki Fujimoto
(20)
,
Philippe Garnier
(6, 21)
,
Zachary R. Girazian
(3)
,
Hannes Groeller
(17)
,
Jacob R. Gruesbeck
(3)
,
O. Hamil
(14)
,
K. G. Hanley
(1)
,
Takuya Hara
(2)
,
Yuki Harada
(22)
,
Jacob Hermann
(1)
,
Mika Holmberg
(6)
,
Greg M. Holsclaw
(1)
,
S. Houston
(23)
,
S. Inui
(24)
,
Sonal K. Jain
(1)
,
Rebecca Jolitz
(1)
,
Anna Kotova
(6)
,
Takeshi Kuroda
(25)
,
Davin Larson
(2)
,
Yuni Lee
(3)
,
C. Lee
(2)
,
Franck Lefèvre
(26)
,
Christy Lentz
(1)
,
D. Lo
(17)
,
Rafael Lugo
(27)
,
Yingjuan Ma
(28)
,
Paul R. Mahaffy
(3)
,
Melissa L. Marquette
(2)
,
Y. Matsumoto
(24)
,
Majd Mayyasi
(10)
,
Christian Mazelle
(6)
,
William Mcclintock
(1)
,
Jim Mcfadden
(2)
,
A. Medvedev
(29)
,
Michael Mendillo
(10)
,
K. Meziane
(30)
,
Zachariah Milby
(1)
,
D. Mitchell
(2)
,
Ronan Modolo
(5)
,
Franck Montmessin
(26)
,
Andrew Nagy
(12)
,
H. Nakagawa
(31)
,
Clara Narvaez
(10)
,
Kirk J. Olsen
(11)
,
D. Pawlowski
(32)
,
William Peterson
(1)
,
Ali Rahmati
(2)
,
Kali J. Roeten
(33)
,
Norberto Romanelli
(5)
,
Suranga Ruhunusiri
(22)
,
Christopher T. Russell
(34)
,
Shotaro Sakai
(35)
,
Nicholas M. Schneider
(1)
,
K. Seki
(24)
,
R. Sharrar
(33)
,
S. Shaver
(1)
,
David E. Siskind
(36)
,
Marek Slipski
(1)
,
Yasir I. J. Soobiah
(3)
,
Morgane Steckiewicz
(6)
,
Michael H. Stevens
(36)
,
Ian Stewart
(1)
,
Arnaud Stiepen
(37)
,
S. Stone
(17)
,
Valeriy Tenishev
(11)
,
Naoki Terada
(38)
,
Kaori Terada
(38)
,
Edward Thiemann
(1)
,
R. Tolson
(9)
,
G. Toth
(11)
,
Jeffrey Trovato
(18)
,
M. Vogt
(18)
,
Tristan Weber
(1)
,
P. Withers
(18)
,
Shaosui Xu
(2)
,
Roger Yelle
(39)
,
Erdal Yiğit
(40)
,
Richard Zurek
(41)
1
LASP -
Laboratory for Atmospheric and Space Physics [Boulder]
2 SSL - Space Sciences Laboratory [Berkeley]
3 GSFC - NASA Goddard Space Flight Center
4 Department of Physics and Astronomy [Iowa City]
5 HELIOS - LATMOS
6 IRAP - Institut de recherche en astrophysique et planétologie
7 IRF - Swedish Institute of Space Physics [Uppsala / Kiruna]
8 JSC - NASA Johnson Space Center
9 NIA - National Institute of Aerospace [Hampton]
10 CSP - Center for Space Physics [Boston]
11 CLaSP - Department of Climate and Space Sciences and Engineering
12 AOSS - Department of Atmospheric, Oceanic, and Space Sciences [Ann Arbor]
13 CPI - Communications and Power Industries
14 Department of Physics and Astronomy [Lawrence, Kansas]
15 Princeton University
16 University of Colorado [Boulder]
17 University of Arizona
18 BU - Boston University [Boston]
19 Wright State University
20 ISAS - Institute of Space and Astronautical Science
21 IUT Paul Sabatier - Institut Universitaire de Technologie - Paul Sabatier
22 Department of Physics and Astronomy [Ames, Iowa]
23 University of Kansas [Kansas City]
24 UTokyo - The University of Tokyo
25 NICT - National Institute of Information and Communications Technology [Tokyo]
26 PLANETO - LATMOS
27 Analytical Mechanics Associates, Inc.
28 UCLA - University of California [Los Angeles]
29 MPS - Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research
30 UNB - University of New Brunswick
31 Tohoku University [Sendai]
32 Eastern Michigan University
33 University of Michigan [Ann Arbor]
34 IGPP - Institute of Geophysics and Planetary Physics [Los Angeles]
35 Department of Earth and Planetary Science [Tokyo]
36 NRL - Naval Research Laboratory
37 LPAP - Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire
38 Graduate School of Information Sciences [Sendai]
39 LPL - Lunar and Planetary Laboratory [Tucson]
40 Department of Physics and Astronomy [Fairfax]
41 JPL - Jet Propulsion Laboratory
2 SSL - Space Sciences Laboratory [Berkeley]
3 GSFC - NASA Goddard Space Flight Center
4 Department of Physics and Astronomy [Iowa City]
5 HELIOS - LATMOS
6 IRAP - Institut de recherche en astrophysique et planétologie
7 IRF - Swedish Institute of Space Physics [Uppsala / Kiruna]
8 JSC - NASA Johnson Space Center
9 NIA - National Institute of Aerospace [Hampton]
10 CSP - Center for Space Physics [Boston]
11 CLaSP - Department of Climate and Space Sciences and Engineering
12 AOSS - Department of Atmospheric, Oceanic, and Space Sciences [Ann Arbor]
13 CPI - Communications and Power Industries
14 Department of Physics and Astronomy [Lawrence, Kansas]
15 Princeton University
16 University of Colorado [Boulder]
17 University of Arizona
18 BU - Boston University [Boston]
19 Wright State University
20 ISAS - Institute of Space and Astronautical Science
21 IUT Paul Sabatier - Institut Universitaire de Technologie - Paul Sabatier
22 Department of Physics and Astronomy [Ames, Iowa]
23 University of Kansas [Kansas City]
24 UTokyo - The University of Tokyo
25 NICT - National Institute of Information and Communications Technology [Tokyo]
26 PLANETO - LATMOS
27 Analytical Mechanics Associates, Inc.
28 UCLA - University of California [Los Angeles]
29 MPS - Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research
30 UNB - University of New Brunswick
31 Tohoku University [Sendai]
32 Eastern Michigan University
33 University of Michigan [Ann Arbor]
34 IGPP - Institute of Geophysics and Planetary Physics [Los Angeles]
35 Department of Earth and Planetary Science [Tokyo]
36 NRL - Naval Research Laboratory
37 LPAP - Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire
38 Graduate School of Information Sciences [Sendai]
39 LPL - Lunar and Planetary Laboratory [Tucson]
40 Department of Physics and Astronomy [Fairfax]
41 JPL - Jet Propulsion Laboratory
Bruce M. Jakosky
- Fonction : Auteur
- PersonId : 965550
David A. Brain
- Fonction : Auteur
- PersonId : 973572
Michael S. Chaffin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 973568
Justin Deighan
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1043420
Jasper S. Halekas
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032706
- ORCID : 0000-0001-5258-6128
François Leblanc
- Fonction : Auteur
- PersonId : 175354
- IdHAL : francois-leblanc69
- ORCID : 0000-0002-5548-3519
- IdRef : 223432296
Laila Andersson
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032708
Nicolas André
- Fonction : Auteur
- PersonId : 178275
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- IdRef : 170962911
David J. Andrews
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032709
Daniel N. Baker
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032711
Mehdi Benna
- Fonction : Auteur
- PersonId : 766147
- ORCID : 0000-0002-2770-4820
Stephen W. Bougher
- Fonction : Auteur
- PersonId : 972821
Charlie Bowers
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032718
Phillip Chamberlin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032719
Jean-Yves Chaufray
- Fonction : Auteur
- PersonId : 175063
- IdHAL : jean-yves-chaufray
- IdRef : 12289877X
Michael Combi
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032721
Kyle Connour
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032723
Kyle Crabb
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032725
Frank Crary
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032726
Thomas Cravens
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032727
Matteo Crismani
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032728
Ryan Dewey
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032730
Yaxue Dong
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032737
Frank Eparvier
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032741
Robert Ergun
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032742
Anders I. Eriksson
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032743
Xiaohua Fang
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032760
Christopher M. Fowler
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032764
Philippe Garnier
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032790
O. Hamil
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032793
K. G. Hanley
- Fonction : Auteur
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Jacob Hermann
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032796
Mika Holmberg
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032797
Greg M. Holsclaw
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032798
Sonal K. Jain
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032332
Rebecca Jolitz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032830
Anna Kotova
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032831
Takeshi Kuroda
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032832
Davin Larson
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759345
- ORCID : 0000-0001-5030-6030
Christy Lentz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032836
Christian Mazelle
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032842
William Mcclintock
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032843
A. Medvedev
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032845
Zachariah Milby
- Fonction : Auteur
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Ronan Modolo
- Fonction : Auteur
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Franck Montmessin
- Fonction : Auteur
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Andrew Nagy
- Fonction : Auteur
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Kirk J. Olsen
- Fonction : Auteur
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William Peterson
- Fonction : Auteur
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Ali Rahmati
- Fonction : Auteur
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Suranga Ruhunusiri
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032921
Christopher T. Russell
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032922
Shotaro Sakai
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1032923
Nicholas M. Schneider
- Fonction : Auteur
- PersonId : 972830
S. Shaver
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1033049
Marek Slipski
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1033051
Morgane Steckiewicz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1033053
Ian Stewart
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1033054
Arnaud Stiepen
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1005129
Résumé
Observations of the Mars upper atmosphere made from the Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) spacecraft have been used to determine the loss rates of gas from the upper atmosphere to space for a complete Mars year (16 Nov 2014 – 3 Oct 2016). Loss rates for H and O are sufficient to remove ∼2-3 kg/s to space. By itself, this loss would be significant over the history of the planet. In addition, loss rates would have been greater early in history due to the enhanced solar EUV and more-active Sun. Integrated loss, based on current processes whose escape rates in the past are adjusted according to expected solar evolution, would have been as much as 0.8 bar CO2 or 23 m global equivalent layer of H2O; these losses are likely to be lower limits due to the nature of the extrapolation of loss rates to the earliest times. Combined with the lack of surface or subsurface reservoirs for CO2 that could hold remnants of an early, thick atmosphere, these results suggest that loss of gas to space has been the dominant process responsible for changing the climate of Mars from an early, warmer environment to the cold, dry one that we see today.