Сначала на Марс отправится самый крупный и совершенный за всю историю освоения космоса наземный аппарат – марсоход Curiosity. Его старт запланирован на 25 ноября, а на марсианскую поверхность он опустится в августе 2012 года. Спустя год работы марсохода, в конце 2013 года, будет запущен орбитальный зонд MAVEN, предназначенный для изучения атмосферы Марса. «Связка» из двух аппаратов впервые позволит провести масштабные и беспрецедентно подробные исследования по поиску следов жизни на Красной планете, причин исчезновения марсианской воды, а также других явлений, которые сделали Марс непригодным для жизни.

Аппараты MAVEN и Curiosity будут изучать историю марсианского климата и атмосферы с помощью нескольких различных методик. Однако общей работой станет измерение изотопного соотношения.

Изотопы – это «тяжелые» версии какого-либо элемента. Например, дейтерий является тяжелой версией водорода. Как правило, два атома водорода присоединяются к атому кислорода и образуют молекулу воды, но иногда более тяжелый и редкий дейтерий занимает место водорода. Когда вода попадает в верхние слои атмосферы Марса, солнечная радиация разбивает молекулы воды на части: на водород (или дейтерий) и кислород. Водород легче дейтерия и быстрее улетучивается в космос, поэтому в атмосфере Марса с течением времени оставалось все меньше водорода по сравнению с дейтерием.

Зонд MAVEN измерит количество дейтерия в верхних слоях атмосферы Марса и сравнит его с количеством водорода в древней Солнечной системе (в «ископаемых» астероидах и кометах). Таким образом можно будет подсчитать сколько водорода (а следовательно и воды) потеряла Красная планета на протяжении своей истории.

MAVEN, как ожидается, достигнет Марса в 2014 году, к этому времени Curiosity сделает аналогичные измерения соотношения изотопов на поверхности планеты и поможет правильно интерпретировать данные наблюдения MAVEN. По оценкам ученых, кратер Гейла, куда высадится Curiosity, имеет возраст более 3 млрд лет. Таким образом, марсоход сможет измерить уровень изотопов древнего Марса. В результате совместных наблюдений двух аппаратов, ученые смогут создать беспрецедентно точную модель климата Марса от миллиардов лет назад, до сегодняшнего дня. Одним из результатов этой работы будет точный ответ на вопрос: куда исчезла марсианская вода, и как разрушился климат, который на древнем Марсе был такой же комфортный для жизни, как и на Земле.