现在的火星是一个寒冷干旱的大沙漠。但是数十亿年前，它可能是一个被地表水覆盖的郁郁葱葱的星球，与地球没有太大区别。当时和现在之间的最大区别是火星大气层，现在它很薄而且没什么用，但曾经足够厚，可以保持热量。而大气层困住的热量能够让火星的水维持液态，这是可能存在生命的关键。
科学家们想要更多地了解火星古老的大气层，包括它的成分和它维持火星环境的方式，以及它维持了多久。研究这个问题的一种方法是通过观察氧的同位素的存在来估算远古大气的厚度。同位素是元素的不同形态，这里是氧原子，由于具有不同数量的中子，其具有与普通氧原子不同的质量。如果同位素较重，则更有可能留在行星的大气中。较轻的同位素更有可能被跑到太空中。
与地球相比，火星有更重的同位素，氧18，与较轻的同位素氧16成比例。科学家们可以利用这些信息来估计火星大气层逃逸的速度。然而，这两种同位素之间的比例会随时间改变。一项新的研究可以解释这一点，因为每个火星日（即火星上的一天）的比例都会发生变化。
“以前对火星或地球的测量已经获得了各种不同的同位素比值，”Timothy Livengood在一份声明中解释道：“我们是第一个使用单一的测量方法，其显示的比率实际上在一天内不断变化，而不是独立设备之间的比较。在我们的测量中，与地球正常的同位素比率相比，火星的同位素比率从火星正午重同位素耗尽时的约9％，到1:30 pm重同位素较为丰富时的大约8％。”
这有助于解释以前对火星大气的测量，而之前的测量结果一直与理论相矛盾。这对科学家来说是个好消息，因为这意味着我们的火星大气随时间变化的模型可能是正确的。
“这表明大气损失的过程造我们已经或多或少理解了，”Livengood说。“关键细节仍有待解决，但这意味着我们不再需要引入其它理论，这在不改变同位素比率的情况下去除部分二氧化碳，或仅改变其他元中的比例就行了。”
研究结果发表在Icarus期刊上。
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