¿Por qué Marte no tiene una atmósfera como la de la Tierra?

Obtener una atmósfera y aferrarse a ella, para cualquier cuerpo celeste en el sistema solar que no sea el sol, se reduce a cuán grande y cuán cerca está el objeto celeste del sol. El origen de las atmósferas planetarias comienza en las primeras etapas de la creación del sistema solar. Durante ese período formativo, los planetas internos, a saber, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, desarrollaron un tipo similar de atmósfera primaria. Esta atmósfera primaria consistía principalmente de hidrógeno y helio.
En el tiempo primordial, cuando el sol no estaba muy caliente, la gravedad suficiente de los planetas rocosos del sistema solar interno les permitía dibujar estos elementos gaseosos (hidrógeno y helio) y formar una atmósfera primaria. Los factores que juegan un papel importante en la capacidad de los elementos gaseosos para escapar de la fuerza gravitacional de un planeta son: temperatura, masa molecular y velocidad de escape, siendo el hidrógeno y el helio los gases con un peso molecular mínimo.
Sin embargo, a medida que el sol se calentó, las moléculas de hidrógeno y helio aumentaron de temperatura y finalmente alcanzaron la velocidad de escape para escapar de la atracción gravitacional de los planetas. Durante millones de años, los planetas interiores, Mercurio, Venus, Tierra y Marte, habían perdido la mayoría de estos gases (Hidrógeno y Helio) y quedaron como bolas de roca en el espacio.
Por otro lado, los planetas exteriores, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, podrían retener la mayor parte del hidrógeno y el helio debido a su gravedad, y también a su distancia del sol. Como resultado, los planetas exteriores todavía tienen atmósferas primarias compuestas principalmente de hidrógeno y helio.
Sin embargo, para los planetas interiores, mucho después de que la atmósfera primaria del planeta se haya desvanecido, se desarrolló una atmósfera secundaria en estos planetas rocosos, excepto en Mercurio. La Tierra, Venus y Marte se encuentran aproximadamente en el mismo vecindario del sistema solar y tienen aproximadamente la misma mezcla de cosas elementales que desarrollaron una atmósfera secundaria similar. Si bien las condiciones en la Tierra, Marte y Venus no tenían la gravedad suficiente para contener el hidrógeno y el helio, su superficie suficientemente fría les permitió retener los gases de mayor peso molecular como el dióxido de carbono y el vapor de agua. En estos planetas, las sustancias cruciales, CO2, H2O y nitrógeno estaban encerradas en las rocas, que provenían de la lluvia continua de los cometas que se estrellaban regularmente en los planetas al principio de su historia. Estas sustancias fueron liberadas a la atmósfera del planeta debido a las erupciones volcánicas regulares en estos planetas.
Ahora, la distancia relativa del sol entre estos cuatro planetas interiores también jugó un papel importante en la determinación del destino de su atmósfera en el futuro distante. En la Tierra, el vapor de agua se condensó y cayó pico en la superficie como lluvia y con el tiempo se formó como océanos. Estos océanos en la tierra joven, así como en la tierra de hoy, disolvieron la mayor parte del CO2 y ayudaron a mantener una temperatura global promedio de alrededor de 59 ° F / 15 ° C, ya que el CO2 es un gas de efecto invernadero.
Por otro lado, se cree que el tamaño y, por lo tanto, la gravedad en Marte y también su distancia del sol causaron que el vapor de agua quedara atrapado como hielo. Aunque su presión atmosférica es aproximadamente 100 veces menor que la de la tierra con predominantemente compuesto de CO2. Venus tiene aproximadamente la misma concentración de CO2 que Marte, pero su atmósfera fue exactamente en la dirección opuesta. Aunque Venus era del mismo tamaño y masa que la Tierra, pero con su distancia lo suficientemente cerca del sol, todo el vapor de agua liberado por sus volcanes se quemó hace mucho tiempo, y sin agua líquida, el planeta no podría formar océanos que pudieran absorber el CO2 Esto causó que Venus fuera un caso de calentamiento global enloquecido.
Curiosamente, Venus, la Tierra y Marte no son los únicos objetos en el sistema solar que tienen una atmósfera secundaria. La luna Titán de Saturno es un ejemplo en este caso. Claramente aquí, la distancia desde el sol no entra en escena, pero la distancia desde un cuerpo relativamente masivo en el vecindario y la gravedad adecuada juega un papel importante en la retención de la gravedad. Para Titán, su distancia de Saturno y su tamaño provocan fuerzas de marea lo suficientemente potentes como para calentar el interior, liberando CO2 y vapor de agua. Sin embargo, debido a que la temperatura media de la superficie de Titán es -289 ° F / -178 ° C; hace que tanto el CO2 como el vapor de agua se caigan rápidamente como hielo en la superficie, dejando atrás el nitrógeno como gas y metano. Esto ha dado como resultado una atmósfera en Titán que tiene aproximadamente 90% de nitrógeno y 7% de metano y está irónicamente más cerca en composición y presión al aire rico en nitrógeno de la Tierra que las atmósferas dominantes de CO2 de Marte o Venus.
Otra excepción es la luna Io de Júpiter, que al estar tranquila cerca de Júpiter, tiene mucha actividad volcánica, pero la masa de la luna es demasiado pequeña para ejercer el tipo de gravedad necesaria para mantener el control de los gases que brotan de su interior.