火星曾經有過海洋，但現在已經乾涸，給地球上的人們留下了一個未解之謎：上面的水是如何流失的。如今，亞利桑那大學的研究人員在火星高層大氣中發現了令人驚訝的大量水，部分解開了這個謎團，研究也被《科學》接受。

自2014年以來，“馬文”(MAVEN，即“火星大氣和揮發性演化”的英文首字母縮寫)號宇宙飛船開始環繞火星運行，之後一直在記錄火星高層大氣的組成狀況。數十億年前，火星表面有液態水，並一定存在一個很厚的大氣層。MAVEN正在試圖探索，這個大氣層是如何失去的，其中一個重點是，火星是如何失去水分的。

當MAVEN環繞火星運行時，它每隔4個半小時就會進入火星大氣層1次。飛船上的中性氣體和離子質譜儀合稱NGIMS儀器，它一直在測量距離火星表面約100英里的火星上層大氣中帶電水分子的丰度，科學家依次推斷出大氣中有多少水。

過去使用MAVEN和哈勃太空望遠鏡進行的觀測表明，火星高層大氣中水分的流失隨季節而變化。與地球相比，火星繞太陽走的是一條更爲橢圓形的路徑，在火星南半球的夏季，火星距離太陽最近。

研究團隊發現，當火星離太陽最近時，星球升溫，以冰的形式保持在星球表面的水就會移動到上層大氣，進而流失到太空中。這種情況每火星年(地球上2年)發生1次。火星每1年發生1次的區域性沙塵暴和大約每10年發生1次的全球沙塵暴，會導致大氣進一步升溫，水向上運動激增。

這種週期性運動與水從火星逸出的經典圖像相矛盾，這表明它是不完整的。根據經典的過程，水冰轉化爲氣體，並在低層大氣中就被太陽光摧毀。然而，這一過程將表現爲緩慢、穩定的涓涓細流，不受季節或沙塵暴的影響，這與目前的觀測結果不符。

這一點很重要，因爲此前科學家根本沒想到火星高層大氣中會有水。如果我們把火星比作地球，那麼地球上的水會被一種叫做溼度層的東西限制在接近地表的地方。它是大氣中的一層，非常冷，可以凝結(從而阻止)任何向上流動的水蒸氣。

研究小組認爲，水經過火星的溼度層時，如果溼度層溫度太高，就無法阻止水蒸氣的形成。一旦進入高層大氣，水分子就會被離子迅速分解，流失到太空中。

研究小組回顧火星10億年前的情況時，他們發現，以上過程可以解釋至今爲止火星全球海洋的水量損失。整個海洋下降了大約17英寸(約0.43米)深。

在全球沙塵暴期間，水流失到上層大氣的速度是平時的20倍。例如，一場持續45天的全球沙塵暴向太空釋放的水量與火星在平靜的火星年(即687個地球日)期間所損失的水量相同。