Des travaux, dont les résultats ont été publiés le 27 septembre 2013 dans la revue Science, ont révélé, grâce aux mesures effectuées par l’instrument ChemCam à bord de Curiosity, une grande diversité chimique des grains les plus fins du sol martien, mais surtout le fait que les grains les plus riches en fer et magnésium sont hydratés. Ces mesures, couplées aux analyses des autres instruments de Curiosity, permettent de mieux comprendre la diversité chimique du sol martien, son hydratation, et sa relation avec le contexte géologique du cratère Gale et de Mars dans sa globalité.

ChemCam, un spectromètre de plasma induit par laser (Laser Induced Breakdown Spectrometer) couplé à une caméra (Remote Microscopic Imager) «permet d’effectuer des analyses d'échelle submillimétrique de la composition chimique du sol martien». Il a analysé à distance, au cours des 100 premiers jours de la mission Curiosity, «environ 140 échantillons de sol, le long d’une traverse de près de 400 mètres». Une grande diversité chimique est apparue, associée à des tailles de grains différentes.

Une première catégorie, à proximité du site d’atterrissage, correspond aux graviers les plus grossiers (quelques millimètres) «riches en silicium, aluminium et en alcalins (composition felsiques)». Elle semble résulter «de l’érosion mécanique de conglomérats d’origine fluviatile, vraisemblablement chariés depuis les bords du cratère Gale par la rivière Peace River» et son «type de composition n’avait pas encore été rencontré par les missions précédentes».

Le deuxième pôle chimique, «plus riche en fer et magnésium (composition mafique), est quant à lui associé aux grains de sable les plus fins, que l’on retrouve incorporés dans tous les sols analysés, mais particulièrement dans les formations éoliennes». De composition chimique, «proche de celle des sols analysés dans d’autres régions par les rovers Sojourner, Spirit et Opportunity, et proche de la composition de la poussière atmosphérique», il se différencie des roches alentours suggèrant «soit des processus de mélange à l'échelle globale ayant homogénéisé les grains les plus petits du sol martien, soit la prépondérance de régions de composition basaltique similaire». De plus, cette «fraction fine des sols et la poussière atmosphérique étaient hydratées».

Des analyses plus précises ont montré que «l’hydratation du sol fin est associée à une phase amorphe, et non pas à des phases cristallines hydratées». En extrapolant ces données à une échelle plus globale, il est possible d'expliquer «les variations de la teneur en hydrogène de la surface de Mars, mesurée depuis l’orbite pas la sonde Mars Odyssey», par «des proportions différentes de ce type de sol et de cette phase hydratée». Enfin, les analyses laissent penser que les échanges diurnes de vapeur d’eau avec l’atmosphère sont limités.

En bref, l'hydratation, mise en évidence, «pourrait constituer une partie importante du réservoir d’eau présente à la surface de Mars et observée lors des missions précédentes» et l’origine de ce réservoir constitue l’une des clés de la compréhension de l’évolution du climat martien.