مریخ و آب؛ بشر هرگز تصور نمی‌کرد این دو با یکدیگر همراه شوند تا اینکه مشخص شد این سیاره سرخ به‌ظاهر خشک، دارای منابع آبی عظیمی است. در همین راستا مطابق کشف جدید دانشمندان، حداقل دو سفره آب زیرزمینی کهن زیر سطح این سیاره وجود دارد که هر کدام خواص شیمیایی متفاوتی دارند.
یافته‌‌های جدید نشان می‌دهد، مریخ برخلاف زمین دارای یک اقیانوس سراسری بزرگ از ماگمای زیرزمینی نبوده که در سراسر سیاره توزیع شود. به‌گفته جسیکا بارنز (Jessica Barnes)، دانشمند سیاره‌ای دانشگاه آریزونا (University of Arizona)، افراد بسیاری برای محاسبه تاریخ آبی مریخ و پاسخ به این پرسش‌ها تلاش کرده‌اند؛ آب مریخ از کجا آمده است؟ تا چه مدت روی پوسته یا سطح آن بوده است؟ منبع آب زیرزمینی مریخ کجاست؟ آب در مریخ چه اطلاعاتی درباره نحوه شکل‌گیری و تکامل مریخ آشکار خواهد کرد؟ پاسخ به پرسش‌های فوق را باید در سنگهای مریخ جستجو کرد؛ فعلاً انسان به‌طور مستقیم به این سنگ‌ها دسترسی ندارد و حتی تاکنون هیچ مأموریتی برای بازگشت نمونه‌ها به زمین انجام نشده است.
در طول تاریخ، شهاب‌سنگ‌هایی که با پوسته مریخ برخورد کرده بودند به سمت زمین تغییر مسیر داده‌اند. پژوهشگران در آزمایشگاه‌های زمینی با بهره‌گیری از آخرین فناوری‌ها به‌دقت به بررسی شهاب‌سنگ‌ها پرداختند. نمونه آلان هیلز ۸۴۰۰۱ (Allan Hills 84001) در ۱۹۸۴ در جنوبگان و نمونه نورث‌‌وست آفریقا ۷۹۳۴ (Northwest Africa 7934) در سال ۲۰۱۱ در صحرای آفریقا کشف شدند. پژوهشگران به بررسی ایزوتوپ‌های هیدروژن محصور در سنگهای مریخی پرداختند. ایزوتوپ‌ها عناصری یکسان با عدد نوترونی متفاوت هستند؛ دوتریوم یا هیدروژن سنگین دارای یک پروتون و یک نوترون است، پروتیوم یا هیدروژن سبک دارای یک پروتون است و نوترون ندارد.
از آنجا که هیدروژن یکی از عناصر سازنده آب است، نسبت دو ایزوتوپ فوق می‌تواند به دانشمندان در درک تاریخچه آبی مریخ کمک کند. در واقع ایزوتوپ‌های هیدروژن مانند نوعی فسیل آبی عمل می‌کنند که با تحلیل آن‌ها می‌توان به فرآیندهای شیمیایی متعدد و منشاء آن‌ها پی برد. این اولین بار نیست که بارنز و تیم او به بررسی ایزوتوپ‌های هیدروژن در شهاب‌سنگ‌های مریخی می‌پردازند. هدف آن‌ها دستیابی به اطلاعاتی درباره وضعیت آبی مریخ است؛ اما نتایج قبلی پراکنده و ناسازگار بودند.
عنصر پروتیوم، متداول‌ترین ایزوتوپ هیدروژن روی زمین است. این مسئله برای جو زمین، هیدروژن آب موجود در سنگ‌ها و سنگهای اقیانوسی نیز صدق می‌کند. در مریخ، دوتریوم، ایزوتوپ غالب هیدروژن در جو است؛ زیرا پرتوهای خورشیدی به‌مرور زمان پروتیوم را از جو مریخ حذف کرده‌اند اما نسبت ایزوتوپ موجود در سنگهای تست‌‌شده از شبه‌مریخی تا شبه‌زمینی متغیر هستند.
بنابراین بارنز و تیمش تصمیم گرفتند شهاب‌سنگ‌های مریخی را با دقت بیشتری بررسی کنند. طبق پژوهش‌های فروپاشی رادیواکتیو، نمونه آلان هیلز ۸۴۰۰۱ تقریبا ۳.۹ میلیارد سال پیش با مایعات روی پوسته مریخ در تعامل بوده است. بر اساس تحلیلی مشابه، نمونه نورث‌‌وست آفریقا ۷۹۳۴ هم تقریباً ۱.۵ میلیارد سال قبل با مایعات واکنش داشته است.
بارنز و تیم او پس از اجرای آزمایش تحلیل ایزوتوپی متوجه شدند نسبت ایزوتوپ در هر دو نمونه کشف‌شده یکسان است و دقیقاً بین نسبت آب در زمین و نسبت جو مریخ قرار دارند. علاوه‌براین، نسبت به‌دست آمده مشابه نسبت موجود در سنگهای جوانی بود که در تحلیل‌های مریخ‌نورد کنجکاوی (Curiosity) حاصل شده بود. طبق نتایج فوق، ترکیب شیمیایی آب مریخ تقریباً به‌مدت ۳.۹ میلیارد سال یکپارچه بوده است؛ این نتیجه برخلاف پژوهش‌های گذشته، غیرمنتظره بود.
بارنز می‌گوید: «شهاب‌سنگ‌های مریخی تقریباً همه جا هستند؛ بنابراین تلاش برای محاسبه میزان آب موجود در گوشته مریخ بر اساس این نمونه‌ها همیشه چالش‌برانگیز بوده است. تفاوت زیاد داده‌های پوسته ما را تشویق کرد به پژوهش‌های علمی بازگردیم و داده‌ها را بررسی کنیم.»
اما وقتی پژوهشگران به مقایسه نتایج با تحقیقات قبلی ایزوتوپ هیدروژنی گوشته مریخی پرداختند، متوجه موضوع عجیبی شدند؛ شهاب‌سنگ‌های گوشته به دو گروه مجزای سنگ آذرین به‌نام شرگوتیت (Shergottites) تقسیم می‌شدند. شرگوتیت غنی‌شده دارای مقدار بیشتری دوتریوم است، در مقابل میزان دوتریوم در شرگوتیت تقلیل‌یافته کمتر است. با به دست آوردن میانگین دو نمونه، نسبت ایزوتوپ پوسته در نمونه‌های آلان هیلز ۸۴۰۰۱ و نورث‌‌وست آفریقا ۷۹۳۴ به‌دست می‌آید.
دو خاصیت شیمیایی مجزا نشان‌دهنده دو منبع آب مجزا در گوشته مریخ هستند که با یکدیگر ادغام نشده‌اند و این یعنی برخلاف زمین، اقیانوس سراسری ماگمای مایع زیر گوشته مریخ در یکپارچه‌سازی لایه فوقانی نقشی نداشته است. به‌گفته بارنز این دو منبع متفاوت آب زیرزمینی مریخ می‌توانند اطلاعاتی را درباره انواع سنگهای ادغام‌شده در لایه‌های زیرین سیاره ارائه دهند. این اطلاعات برای درک سکونت‌پذیری گذشته و اخترزیست‌شناسی مریخ ضروری است.