В отличие от Земли Марс практически лишен магнитного поля, и частицы солнечного ветра беспрепятственно бомбардируют верхнюю атмосферу планеты. В результате взаимодействия солнечного ветра с верхней атмосферой формируется ударная волна. В области ударной волны наводятся мощные электрические поля, которые разгоняют атмосферные ионы и выбрасывают их в космос. Примерно 75% ионов покидают Марс через «хвост» (область за Марсом, где ионы солнечного ветра удаляются от планеты), а еще 25% – через полярные плюмы (потоки).

Видеоролик, иллюстрирующий взаимодействие марсианской атмосферы с солнечным ветром и убегание в космос атмосферных ионов:
https://www.youtube.com/watch?v=gX5JCYBZpcg

Как оказалось, в современную эпоху при взаимодействии со «спокойным» солнечным ветром Марс теряет ежесекундно около 100 граммов своей атмосферы (или ~9 тонн в сутки). Это слишком мало, чтобы объяснить потерю плотной атмосферы даже за миллиарды лет.

Однако в марте 2015 года ситуация в значительной мере прояснилась. В этот период на верхнюю атмосферу Марса обрушилась серия мощных солнечных штормов (корональных выбросов). Из-за повысившихся плотности и давления солнечного ветра ударная волна погрузилась глубже в марсианскую атмосферу, и ее внутренний край достиг ионосферы. Это привело к резкому увеличению темпов потери атмосферных газов.

В первые миллиарды лет существования Солнечной системы активность Солнца была много выше, чем сейчас. Мощные солнечные вспышки и корональные выбросы происходили гораздо чаще и сопровождались выделением большего количества энергии, а солнечный ветер был более интенсивным и плотным. Соответственно, темпы потери марсианской атмосферы многократно превышали современные. По всей видимости, основная утрата Марсом своей атмосферы произошла в период 4.2-3.7 млрд. лет назад.

Источники: http://solarsystem.nasa.gov/news/2015/11/05/nasa-mission-reveals-speed-of-solar-wind-stripping-martian-atmosphere
http://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=4393
http://www.nasa.gov/index.html#.UgNdc5KGHIM