Atradimas remiasi vandenilio izotopų gausa Marso atmosferoje ir uolienose. Šiandieninėje Marso atmosferoje deuterio – vandenilio atmainos, kurios branduolyje prie protono glaudžiasi vienas neutronas – yra šešis kartus daugiau, nei Žemės vandenynuose.
Tolimoje praeityje, kai abi planetos tik formavosi, šis santykis turėjo būti panašus abiejose planetose. Taip sprendžiame iš Marso meteoritų, kurių kilmė – planetos mantija. Juose pasitaiko vandens molekulių, kuriose deuterio pasitaiko taip pat dažnai, kaip Žemės vandenyje; vanduo ten greičiausiai buvo įkalintas nuo pat Marso atsiradimo, taigi atspindi pirmykštės planetos sąlygas. Vadinasi, laikui bėgant deuterio gausa Marse augo.
Tą paaiškinti nesunku: deuteris, būdamas sunkesnis, ne taip lengvai pabėga į kosmosą, tad laikui bėgant Marso atmosfera netenka daugiau pročio – pagrindinio vandenilio izotopo – nei deuterio. Curiosity marsaeigio surinkti duomenys apie Gale kraterio uolienas rodo, kad jose deuterio gausa maždaug trigubai viršija Žemės vandenynų.
Tos uolienos yra nuosėdinės, jų amžius – daugiau nei trys milijardai metų. Taigi akivaizdu, jog didžioji dalis deuterio gausos augimo nutiko Marso jaunystėje, per pirmą pusantro milijardo metų. Siekdami išsiaiškinti, koks scenarijus geriausiai paaiškina tokį atmosferos vandenilio kitimą, mokslininkai pasitelkė skaitmeninius atmosferos evoliucijos modelius. Priešingai nei ankstesniuose panašiuose bandymuose, čia mokslininkai atsisakė prielaidos, jog vandenilis Marso atmosferoje egzistavo arba visas vandenilio molekulių forma, arba visas vandens garų forma, ir leido modelyje egzistuoti šių junginių mišiniui.
Pasirodė, kad deuterio gausa labiausiai padidėja tokiu atveju, kai iš pirmykščio magmos okeano išgaruoja daug vandenilio, kuris apgaubia Marsą palyginus tankia atmosfera. Vandens garų kiekis santykinai nedidelis, bet irgi svarbus – jie kondensuojasi, formuoja debesis ir lyja ant paviršiaus.
Vandenilio kuriamas šiltnamio efektas pakankamai stiprus, kad Marso paviršių padarytų tinkamą skystam vandeniui egzistuoti. Be to, vandenilio gausi atmosfera yra redukuojanti, o ne oksiduojanti; manoma, kad tokia aplinka daug tinkamesnė sudėtingoms molekulėms, tarp jų ir pirmoms gyvybės užuomazgoms, formuotis.
Tiesa, tokios sąlygos greičiausiai nesitęsė labai ilgai, lyginant su planetos amžiumi: per kelis ar keliasdešimt milijonų metų Saulės vėjas ir paties Marso šiluma išstūmė vandenilį į tarpplanetinę erdvę. Taip susilpnėjo šiltnamio efektas ir gali būti, kad Marse stojo ilgas ledynmetis.
Tyrimo rezultatai publikuojami Earth and Planetary Science Letters.