Noha egyetlen fúrás sem mélyült a mars felszínébe néhány centiméternél jobban, a vörös bolygóról kirobbant és a Földre hullott meteoritok alapján a mélyebb térségek összetétele is vizsgálható. Ebben a felszín alatti zónában kerestek ősi víznyomokat a Tokyo Institute of Technology, a NASA Johnson Űrközpont, a Carnagie Institute of Washington, valamint a Lunar and Planetary Science Institute szakemberei. Két marsi meteoritban egyaránt voltak olyan ásványok, amelyek H2O molekulákat, illetve azok OH részét tartalmazták, elsősorban olivin kristályokból nyerték ki azt. A kutatók a bennük megfigyelt izotópok jellemzőit vizsgálták.
A sergotitek közé tartozó két meteorit egyike hidrogénben gazdagnak („nedvesebbnek”), a másik viszont ebben szegénynek („szárazabbnak”) mutatkozott. Az egyik, a Yamato 980459 jelű meteoritban lévő kőzetanyag nem sokat változott, miközben a köpeny mélyebb régióiból a felszín felé emelkedett akkor még olvadt formában. A benne megfigyelhető hidrogén izotópok aránya a földön megfigyelhető arányhoz volt hasonló. Ez tehát olyan mélységi vízforrásra emlékeztet, ami a bolygó összeállása során szabadult fel. Ez hasonlított jobban a földi vízhez a két meteorit nedvességtartalma közül.
Egy csepp víz a Marsról, amit egy marsi meteoritból vontak ki,
még az 1990-es évek elején (NASA JSC)
A másik test (a LAR06319 jelű meteorit) viszont a marsi légkörrel és a
felszíni rétegekkel volt kapcsolatban, nem pedig a mélyebb régiókkal.
Ennek megfelelően részben át is alakult, anyagában a könnyebb
hidrogénizotópok jelentős része elszökött és az deutériumban dúsult,
amire a felszín alatt nem volt lehetőség. Ez az első olyan megfigyelés,
amely alapján egy marsi, bazaltos lávát tartalmazó meteorit anyagában a
felszíni hatás nyomát sikerült kimutatni.
A két meteorit kémiai jellemzői tehát a felszínhez közeli és a mélyebben lévő rétegeket jellemzik. Míg a felszínhez közeli forrásból származó test esetében 10–szer magasabb, a mélyebb forrású kőzetnél ennyivel alacsonyabb volt a H2O tartalom – a mélyben tehát szárazabb volt a kőzetanyag. A meteoritokban megfigyelt H2O két, egymástól jól elkülönült „vízforrás” létezésére utal. Ez pedig azt jelenti, hogy a vizsgált esetek alapján nem volt jelentős keveredés a felszíni és a mélységi vizek között – amilyet például a Földön a globális lemeztektonika okozhatott.
A Yamato 980459 meteorit egy vékonycsiszolati képe
A mérések alapján a Mars a Földön megjelenő vízhez hasonló forrással bírt, és feltehetőleg mindkét égitest vízkészletének nagyobb részét becsapódó primitív kisbolygók adták. Ugyanakkor a földitől eltérően nem volt olyan intenzív keveredés a légköri és felszíni vizek, valamint az esetleges mélységi vizek között, mint a Földön. A Mars köpenye viszonylag száraz lehet, és őrzi az égitestbe egykor becsapódó meteoritokban lévő vízre jellemző D/H arányt.
A végkövetkeztetések alapján a Mars köpenye viszonylag száraz, és egyben izotóp összetétele a földi tengerekére emlékeztet, ami feltehetőleg a Marsot felépítő ősi anyagra emlékeztet. Ez az összetétel inkább a kondrit meteoritok víztartalmához áll közel, és nem az üstökös magokéhoz – tovább erősítve azt az elgondolást, amely szerint nem üstökösmagok, inkább becsapódó kisbolygók hozták az ősi vizet a Föld –típusú égitestekre.
Ábra a különböző víz előfordulások deutérium tartalmáról (balra), feltüntetve a Mars egykori felszíni vizeit (zöld), az üstökösök vizét (kék) és a kondrit meteoritok, valamint a földi és a Mars mélyebb egykori vizeit
