Die Indizien erhärten sich, dass in der Frühzeit des Roten Planeten, vor mehreren Milliarden Jahren, die nördliche Tiefebene des Mars von einem Wasserozean bedeckt war. Die Raumsonde Mars Express sondierte den Planeten mit ihrem Langwellenradar MARSIS und stieß dabei auf Ablagerungen von Sedimentgesteinen, die sich als eishaltige Gesteinsschichten interpretieren lassen, die am Grunde eines großen Gewässers abgelagert wurden. Sie befinden sich dabei in dem Gebiet, das schon zuvor durch die topografischen Vermessungen durch andere Raumsonden als möglicher Ozean aufgefallen war. Für dieses Ergebnis analysierte ein Forscherteam um Jérémie Mouginot am Institut für Planetologie und Astrophysik in Grenoble Messdaten des MARSIS-Geräts aus mehr als zwei Jahren, die von Mars Express aufgezeichnet wurden.

Die Wissenschaftler um Mouginot sehen die neuen Ergebnisse als Hinweis auf ein großes Gewässer. Bislang haben verschiedene Forscherteams zwei Ozeanphasen in der geologischen Evolution des Mars vorgeschlagen: Einer sollte sich vor rund vier Milliarden Jahren auf dem Planeten ausgebreitet haben, als der Planet noch eine dichtere und wärmere Atmosphäre besaß als heute. Nachdem diese immer dünner wurde, weil der Mars wegen seiner geringen Schwerkraft stets Gase aus seiner Atmosphäre verlor, kühlte der Planet rasch ab, und das Wasser gefror. Die zweite Ozeanperiode ging dann aus einem riesigen Asteroideneinschlag vor drei Milliarden Jahren hervor, durch dessen Stoßwellen große unterirdische Ablagerungen an Wassereis aufschmolzen. Die entstandenen Wassermassen brachen zur Oberfläche durch und schufen die teilweise gigantischen Flusstäler auf dem Roten Planeten.

Die Radarwellen von MARSIS dringen bis zu 80 Meter tief in den Marsboden ein. Sie enthüllen damit Strukturen, die sich in seinen oberen Schichten verbergen. Die mit MARSIS entdeckten Sedimente stellen sich als Regionen mit geringer Reflektivität dar. Dies ist typisch für körnige Sedimente niedriger Dichte, wie sie durch Ablagerungen in flüssigem Wasser entstehen. Sie sollten sich in der zweiten Ozeanphase gebildet haben. Das Forscherteam um Mouginot vermutet, dass diese Phase nur etwa eine Million Jahre dauerte, bis das Wasser wieder gefroren oder teilweise als Dampf in den Weltraum entwichen war. Tatsächlich befinden sich in den obersten Bodenschichten der hohen nördlichen Breiten schon wenige Zentimeter unter der staubigen Oberfläche Ablagerungen aus Wassereis, die im Mai 2008 von der Landesonde Phoenix im Detail untersucht wurden. Auch sie könnten Überbleibsel aus der letzten Ozeanphase des Roten Planeten sein.