現在是更新火星空氣成分列表的時候了。
2012年末，NASA的好奇號探測器將空氣吸入其車載實驗室，並用一對光譜儀分析了火星的大氣成分。這項調查的結果於7月19日發表在《科學》雜誌上，修正了關於紅色星球空氣組成的數十年舊資料，並描繪了自行星形成以來大氣層如何變化的廣闊圖景。
環繞火星的稀薄氣體層，其大氣壓力僅為地球海平面的約1%，主要成分是二氧化碳，氮氣和氬氣的貢獻要小得多。這三種氣體加起來佔大氣層的99%以上。（地球大氣層也主要由三種氣體組成：氮氣、氧氣和氬氣，按此順序排列，外加不定量的水蒸氣。）
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但NASA的維京號任務在1970年代探測到氮氣的貢獻明顯高於氬氣——氮氣為2.7%，氬氣為1.6%。來自好奇號火星樣本分析光譜儀的新測量結果表明，這兩種氣體的含量幾乎相等。事實上，氬氣（1.93%）似乎略高於氮氣（1.89%）。新測量的精確度幾乎沒有不確定性，儘管來自好奇號的未來資料將有助於限制大氣成分的任何季節性變化。
探測器已經在研究火星大氣層更長時間尺度的變化，方法是測量存在哪些氣體以及這些氣體中存在哪些核同位素。（同位素是同一元素中原子質量不同的原子。）然後，研究人員可以將同位素測量結果與古代氣體進行比較，這些古代氣體被困在火星岩石中，這些岩石因撞擊從地表釋放出來，以隕石的形式落到地球上。
“它首次告訴我們大氣成分的精確度非常高，足以與我們所有實驗室中的隕石進行直接比較，”位於加利福尼亞州帕薩迪納的NASA噴氣推進實驗室的實驗大氣科學家克里斯·韋伯斯特說，他是新的探測器研究報告的主要作者之一。
例如，二氧化碳分子中同位素的比率可以表明有多少火星大氣層已經流失到太空——無論是被隕石撞擊吹走還是被太陽風剝離。由普通的碳-12（該元素最常見的形式）製成的二氧化碳分子比含有重同位素碳-13的分子更輕，更容易逃逸到太空。因此，大氣層的流失使行星的二氧化碳庫中碳-12減少，而碳-13相對富集。
與過去的任務（如維京號和NASA的鳳凰號著陸器）相比，好奇號揭示了碳-13的更大作用，支援了火星曾經擁有更豐富大氣層的觀點。有趣的是，好奇號的資料與對一塊名為阿蘭·丘陵84001的隕石的分析非常吻合，這塊隕石形成於遠古火星，之後被噴射到太空，隨後落在南極洲。（阿蘭·丘陵隕石在1996年聲名鵲起，當時科學家們提出了一個極具爭議性的建議，即它可能包含火星生命的化石遺骸。）
“我們知道阿蘭·丘陵隕石有40億年的歷史，”韋伯斯特說。“它捕獲了早期火星大氣層的氣體。” 另一方面，好奇號可以確定今天大氣層的精確組成。“因此，我們現在有足夠的信心和足夠的測量精度來進行比較。總的來說，結果是大氣層在40億年裡變化很小。” 換句話說，火星大部分大氣層似乎在行星形成後的相對較短時間內（45億年前）就已流失。
這並不意味著最近沒有任何變化。甲烷，一種一些行星科學家預計會隨著時間推移發生巨大變化的氣體，在新研究中顯著缺席。 近年來，來自地球的測量結果表明火星上甲烷羽流的出現和消失，這些羽流可能來自地質甚至生物來源。這些觀測引發了爭議，好奇號應該有助於解決這些爭議。探測器尚未檢測到這種氣體，但這並不一定意味著它不存在於火星大氣層中。探測器科學家可以從好奇號的未檢測結果中推斷出的甲烷丰度的精確上限將在以後的研究中出現。
“這是一個大新聞，所以我們決定將其分開，”韋伯斯特說。“我們有一個非常有趣的結果，”他補充道，該結果已提交給《科學》雜誌發表。“我可以告訴你，我們沒有明確檢測到甲烷。” 好奇號對甲烷丰度的限制是否與紅色星球季節性甲烷噴發存在時的預期水平強烈衝突，仍有待觀察。如果確實如此，那麼這些據稱來源神秘的羽流可能會與阿蘭·丘陵隕石中所謂的化石一起，被列入火星幻影的長長清單中，這讓樂觀的天體生物學家和興奮的公眾感到沮喪。“這不是人們想聽到的訊息，”韋伯斯特說。“他們真的不想聽到火星上沒有甲烷。”