Do czasu pierwszego przelotu sondyMariner 4 obok Marsa w 1965 roku spekulowano na temat obecności ciekłejwody na powierzchniplanety. Podstawą spekulacji były obserwowane okresowe zmiany jasności obszarów powierzchni, w szczególności w pobliżu biegunów, które wobserwacjach teleskopowych wydawały sięmorzami ikontynentami. Długie ciemne linie na powierzchni, nazwanekanałami marsjańskimi, były interpretowane przez niektórych jako kanały nawadniające wybudowane przezistoty rozumne[3]. Później uznano, że za tę interpretację odpowiada złudzenie optyczne, ale spośród planetUkładu Słonecznego pozaZiemią to Mars pozostaje najlepszym kandydatem, jeśli chodzi o występowaniewody, a tym samym warunków do życia[4]. Dane geologiczne zebrane przez bezzałogowe misje sugerują, że Mars miał kiedyś duże zasoby wody powierzchniowej, a małe wypływy wód podobne do gejzerów mogły występować w ciągu ostatniej dekady[5]. W roku 2005 dane radarowe wykazały obecność dużych ilości lodu zarówno na biegunach[6][7], jak i na średnich szerokościach geograficznych[8][9]. LądownikPhoenix 31 lipca 2008 roku stwierdził bezpośrednio obecność wody w próbceregolitu pobranej w okolicach biegunowych[10]. 28 września 2015 roku NASA ogłosiła, że znaleziono dowody na obecność ciekłej słonej wody na powierzchni. W miesiącach letnich woda w stanie ciekłym spływa ze zboczy kanionów i ścian kraterów w postaci strug i pozostawia ciemne plamy, które mogą mieć długość do kilkuset metrów. Zdaniem badaczy, istnienie wody na Marsie wskazuje na możliwość istnienia tam życia[11].
Mars ma promień równy około połowy promienia Ziemi, około 15% objętości Ziemi, a przy tym 11% jej masy, co oznacza, że jego gęstość jest nieco mniejsza niż Ziemi. Jego powierzchnia jest tylko nieznacznie mniejsza niż całkowita powierzchnia ziemskich lądów[1]. Chociaż Mars jest większy i masywniejszy niżMerkury, ma mniejszą gęstość. W efekcie na powierzchni obu planet występuje niemal identyczne natężenie pola grawitacyjnego. Rozmiary Marsa są pośrednie pomiędzy Ziemią aKsiężycem. Rdzawoczerwony kolor powierzchni pochodzi od znajdującego się na powierzchnihematytu[12].
Mars przypomina budową Ziemię: pod skorupą prawdopodobnie znajduje się gruby płaszcz, a w głębi jądro złożone głównie z żelaza
Na podstawie obserwacji orbitalnych oraz badańmeteorytów marsjańskich wydaje się, że powierzchnia Marsa jest złożona głównie zbazaltu. Niektóre dowody sugerują, że część powierzchni jest bogatsza w krzemionkę niż bazalt i mogą ją tworzyć skały podobne do ziemskichandezytów, jednak można to także wytłumaczyć obecnościąamorficznejkrzemionki. Znaczna część powierzchni Marsa jest pokryta pyłem tlenku żelaza[13][14].
Na Marsie nie występuje globalnedipolowepole magnetyczne podobne do ziemskiego[15]. Planeta ma jednak słabe pole magnetyczne o lokalnym charakterze. Obserwacje wykonane przez sondęMars Global Surveyor wykazały, że wskorupie planety znajdują się na przemian położone pasma o przeciwnej biegunowości magnetycznej[16] o szerokości przeważnie około 160 km i długości około 1000 km. Podobne struktury (linioweanomalie magnetyczne) występują na dnie ziemskich oceanów. Istnienie pasm sugeruje, że w przeszłości dochodziło do ruchówpłyt tektonicznych przy obecności dipolowego pola magnetycznego. Obecnie we wnętrzu planety nie funkcjonuje mechanizmdynama magnetohydrodynamicznego, który jest odpowiedzialny za generację pola magnetycznego planet[17].
Aktualne modele wnętrza planety zakładają istnienie jądra o promieniu 1480 km, składającego się głównie zżelaza i w około 14–17% zsiarki, występującej głównie jakosiarczek żelaza, jest ono częściowo płynne i ma dwukrotnie mniejszą gęstość niż materiał jądra Ziemi. Jądro otoczone jestkrzemianowym płaszczem, którego aktywność przyczyniła się w przeszłości do powstania wielu obszarów tektonicznych i wulkanicznych na powierzchni. Zewnętrzną warstwę tworzy skorupa, jej średnia grubość to około 50 km, a maksymalnie 125 km[18].Skorupa ziemska ma średnio 40 km, a w stosunku do rozmiaru planety jest trzy razy cieńsza niż skorupa Marsa.
W okresiepowstawania Układu Słonecznego wdysku protoplanetarnym otaczającym Słońce w wyniku procesuakrecji ziaren skalnych i pyłu powstały planety, w tym Mars. Wiele cech jego składu chemicznego wynika z jego położenia w Układzie Słonecznym. Pierwiastki o stosunkowo niskiej temperaturze wrzenia, takie jakchlor,fosfor isiarka są powszechniejsze na Marsie niż na Ziemi; zostały one prawdopodobnie usunięte z obszarów bliższych Słońcu przezwiatr słoneczny[19]. Prawdopodobnie w wyniku tego samego zjawiska pierwotna zawartośćtlenu na Marsie była większa niż na Ziemi. Tlen reagował z żelazem, w wyniku czego powierzchnia planety zyskała swój kolor. Mars ma znacznie większą zawartość żelaza w skorupie i płaszczu niż Ziemia, w której większość żelaza skupiła się wjądrze.
Wyżyny i wulkaniczne płaskowyże (czerwony) oraz niziny i baseny uderzeniowe (niebieski) dominują na mapie topograficznej Marsa
Po utworzeniu się planet, w historii Układu Słonecznego miał miejsce epizodWielkiego Bombardowania. Około 60% powierzchni Marsa tworzą wyżyny noszące liczne ślady uderzeń z tego okresu[20][21][22]. Znaczna część pozostałej powierzchni Marsa powstała prawdopodobnie przez ogromne wypływylawy po uderzeniach. Największy taki nizinny obszar znajduje się na północnej półkuli, ma wymiary 10600 na 8500 km i jest około cztery razy większy niżBasen Biegun Południowy – Aitken na Księżycu, największy z potwierdzonych basenów uderzeniowych[2]. Jedna z hipotez powstania tego obszaru sugeruje, że Mars został uderzony przez ciało wielkościPlutona około cztery miliardy lat temu. To wydarzenie, uważane za przyczynędychotomii półkul Marsa, stworzyło basen uderzeniowy Borealis, wygładzony następnie przez wylewy lawy, który obejmuje 40% powierzchni planety[23][24].
Historię geologiczną Marsa można podzielić na kilka sposobów. Najczęściej wykorzystywany jest podział stratygraficzny na trzy podstawowesystemy, zbudowany w oparciu o rozkład kraterów na powierzchni i ich późniejsze modyfikacje (erozję). Wyznaczenie absolutnego wieku skał z różnych systemów jest bardzo niepewne, dlatego granice czasoweokresów geologicznych Marsa są trudne do określenia i zmieniają się[25][26] w miarę rozwoju wiedzy[27]:
Miliony lat
Wyróżniany przez niektórychokres przednoachijski trwający od uformowania się planety do powstania basenuHellas Planitia (4,5–4,1 mld lat temu). Trwało w tym czasie Wielkie Bombardowanie i powstał podział Marsa na niziny na półkuli północnej i wyżyny na południowej[28]
Okres noachijski – najstarszy okres w historii Marsa, z którego zachowały się skały odsłonięte na powierzchni. Obejmuje czas pomiędzy 4,1 a 3,7 miliarda lat temu, kiedy wciąż trwało Wielkie Bombardowanie, a klimat planety mógł być ciepły i wilgotny. Powstały wówczas licznedoliny rzeczne, a północne równiny Marsa przez dziesiątki, a może setki milionów lat[29] mógł pokrywaćocean[30][31].
Okres hesperyjski – średni okres w historii Marsa. Trwał od 3,7 do około 3 miliardów lat temu (lub dłużej). Charakteryzował się wciąż intensywnymwulkanizmem i występowaniem potężnych powodzi, które mogły ponownie napełnić basen północnego oceanu. W rejonach okołorównikowych istniały jeszcze niewielkie jeziora powstałe ze stopionego lodu[32].
Okres amazoński – najmłodszy okres w historii Marsa, który rozpoczął się ok. 3 miliardy lat temu i trwa do dziś. Generalnie jest zimny i suchy, charakteryzuje się powstawaniem lodowców i osadów lodowcowych. Obserwacje wskazują na istnienie wypływówwody z lodowców na średnich szerokościach geograficznych w ciągu ostatnich kilkuset milionów lat[28].
Niewielka aktywność geologiczna na Marsie miała miejsce także w niedawnej przeszłości geologicznej. Doliną Athabasca około 200 milionów lat temu płynęła lawa. W kanaleCerberus Fossae woda płynęła mniej niż 20 milionów lat temu, wskazano również niedawneintruzje wulkaniczne[33]. 19 lutego 2008 roku zdjęcia z sondyMars Reconnaissance Orbiter ukazały zejścielawiny ze zbocza skalnego o wysokości 700 m.
Skalista powierzchnia Marsa sfotografowana przezMars Pathfinder
Dane przesłane przez lądownikPhoenix wskazują, że marsjańskiregolit ma odczyn lekko zasadowy i zawiera pierwiastki takie jakmagnez,sód,potas ichlor. Te składniki znajdują się także wglebach na Ziemi i są niezbędnym składnikiem odżywczym dla roślin[34][35]. Doświadczenia przeprowadzone przez lądownik wykazały, żepH marsjańskiego gruntu jest równe 8,3 i może on zawierać śladowe ilościnadchloranów.
Ciemna smuga na zboczu wulkanuTharsis Tholus, zdjęcie z aparatuHiRISE sondyMRO;kaldera wulkanu znajduje się po prawej stronie
Na całej powierzchni Marsa, na stromych zboczach kraterów, kanionów i dolin powszechnie występują wyróżniające się odcieniem smugi; często też pojawiają się nowe. Są one początkowo ciemne, jaśniejąc z biegiem czasu. Czasami takie smugi rozpoczynają się na małym obszarze, a następnie rozprzestrzeniają się na setki metrów. Zaobserwowano również smugi biegnące wzdłuż krawędzi skał oraz innych przeszkód naturalnych, leżących w poprzek ich pierwotnego biegu. Według najpopularniejszej hipotezy smugi te tworzą się, kiedy spodnie warstwy podłoża zostają odsłonięte po zejściu lawin jasnego pyłu, lub przejściuburz pyłowych[36]. Istnieje jednak kilkanaście możliwych wyjaśnień tego zjawiska, w tym tezy zakładające udziałwody[37], czy nawet obecność organizmów żywych[38][39].
Zdjęcie mikroskopijnej formacji skalnej, powstałej w obecności wody, wykonane przez łazikOpportunity
Z powodu niskiego ciśnienia atmosferycznego woda w stanie ciekłym nie może obecnie istnieć na powierzchni Marsa, z wyjątkiem najniżej położonych terenów w pobliżu równika, gdzie może pojawiać się na krótki czas[40][41]. Duże ilości lodu są uwięzione wkriosferze Marsa, czapy polarne wydają się być w dużej mierze złożone z zamarzniętej wody[42][43]. Dane radarowe zMars Express iMars Reconnaissance Orbiter wskazują na duże ilości lodu wodnego zarówno w okolicach biegunów (lipiec 2005)[6][44], jak i na średnich szerokościach geograficznych (listopad 2008)[8]. 31 lipca 2008 roku lądownik Phoenix pobrał próbki lodu bezpośrednio z marsjańskiego regolitu[10]. Objętość lodu w czapach polarnych jest znaczna; gdyby uległy stopieniu, wody wystarczyłoby do pokrycia obszaru równego powierzchni planety do głębokości 11 metrów[45] (w rzeczywistości pokryłaby ona tylko marsjańskie niziny).Wieczna zmarzlina rozciąga się od bieguna do około 60° szerokości planetograficznej[42].
Sądzi się, że w odległej przeszłości występowały na Marsie wielkie przepływy mas wody; największy miał miejsce w okresie, gdy tworzył się obszarValles Marineris, stając się wielkim systemem kanałów odpływowych dla wód podpowierzchniowych. Mniejsza powódź mogła mieć miejsce około 5 mln lat temu, kiedy powstawały uskoki tworząceCerberus Fossae, pozostawiając obszar będący prawdopodobnie powierzchnią zamarzniętego morza na równinieElysium Planitia, którego środek znajduje się w obszarze Cerberus Palus[46]. Morfologię tego regionu można jednak wytłumaczyć wypływami lawy, tworzącymi podobnie spękaną powierzchnię[47], które pokryły teren wcześniej zalany lawą przezerupcję szczelinową w obszarze Athabasca Valles[48]. Nierówności powierzchni o skalidecymetrów,bezwładność cieplna zbliżona do równinkrateru Gusiewa i obecność stożkówfreatycznych potwierdzają hipotezę lawowego pochodzenia tego terenu[48]. Ponadtoułamek masowy wody w tym obszarze do głębokości kilkudziesięciu centymetrów to tylko około 4%[49], które można łatwo przypisać minerałomuwodnionym[50], co nie potwierdza obecności lodu w pobliżu powierzchni.
Kamera wysokiej rozdzielczości na orbiterzeMars Global Surveyor dostarczyła zdjęcia, znacznie wzbogacające wiedzę na temat historii wody na powierzchni Marsa. Pomimo istnienia wielu olbrzymich kanałów powodziowych i dendrytycznych sieci dopływów, nie występują mniejsze struktury, które mogłyby wskazywać na pochodzenie wód powodziowych. Być może procesy wietrzenia zatarły je, co wskazywałoby, że kanały te są stare. Na ścianach kraterów i kanionów odnaleziono wiele rys, podobnych do małych ziemskichwąwozów. Znajdują się one głównie na wyżynach półkuli południowej, na zboczach skierowanych w stronę równika; wszystkie znajdują się na południe od 30° szerokości areograficznej[51]. Nie zostały znalezione żadne wąwozy częściowo zdegradowane na skutek wietrzenia, nie ma też nakładających się na nie kraterów, co oznacza, że są bardzo młode.
Dwie fotografie, wykonane w odstępie sześciu lat, ukazują wąwóz z prawdopodobnie nowo powstałymi osadami. Michael Meyer, główny naukowiec programu eksploracji Marsa wNASA, twierdzi, że tylko przepływ materiału o dużej zawartości wody w stanie ciekłym może utworzyć taki układ gruzu skalnego, o takiej barwie. Czy jest to woda z opadów atmosferycznych, wypływów podziemnych, czy też z innego źródła, pozostaje kwestią otwartą[52]. Zostały zasugerowane także inne wyjaśnienia, w tym możliwość tworzenia osadów przez szrondwutlenku węgla lub przez ruch pyłu na powierzchni[53][54].
Dalszymi dowodami, że na powierzchni Marsa występowała ciekła woda, jest wykrycie specyficznych minerałów takich jakhematyt igetyt, które czasem powstają w obecności wody[55]. Część argumentów za istnieniem w przeszłości zbiorników wodnych i przepływów została zanegowana przez dokładną analizę zdjęć o wysokiej rozdzielczości (około 30 cm na piksel), wykonanych przez Mars Reconnaissance Orbiter. Na zdjęciach tych nie obserwuje się form, które powstają na brzegach zbiorników wodnych[56]. Jednakże w 2004 roku łazik Opportunity wykrył obecność minerałujarosytu w skaleEl Capitan, w odsłonięciu nazwanym Opportunity Ledge. Znalezionyminerał powstaje tylko w obecności kwaśnej wody[57].
We wrześniu 2015 roku analizy danych, które zebrała sondaMars Reconnaissance Orbiter dają następne dowody na to, że ciekła woda okresowo występuje na Marsie współcześnie. Pracujący na pokładzie sondyspektrometr zarejestrował sygnatury występowania na zboczach uwodnionych minerałów[58].
Mars ma dwie stałepolarne czapy lodowe. Podobnie jak na Ziemi, w czasie polarnej zimy czapa lodowa pozostaje w ciągłej ciemności, co prowadzi do ochłodzenia powierzchni i atmosfery oraz wytrącenia się w grubej warstwyCO 2 w postacisuchego lodu[59]. Kiedy biegun zostaje ponownie wystawiony na działanie promieni słonecznych, zamrożonyCO 2sublimuje, tworząc silne wiatry (do 400 km/h) wiejące z okolicy biegunów. To sezonowe zjawisko transportuje duże ilości pyłu i pary wodnej, co podobnie jak na Ziemi, tworzyszron i duże chmury typucirrus. Chmury lodu wodnego były fotografowane m.in. przez łazik Opportunity w 2004 roku[60].
Czapy polarne na obu biegunach składają się głównie z lodu wodnego. Zestalony dwutlenek węgla gromadzi się na północnej czapie polarnej w postaci cienkiej warstwy, o grubości do około jednego metra jedynie w czasienocy polarnej, podczas gdy południową czapę polarną pokrywa stale suchy lód o grubości około ośmiu metrów[61]. Północna czapa polarna ma średnicę około 1000 kilometrów podczas lata na tej półkuli[62] i zawiera około 1,6 miliona kilometrów sześciennych lodu, który, gdyby go rozprowadzić równomiernie na całej powierzchni czapy, tworzyłby warstwę grubości 2 km[63]. Dla porównania,lądolód naGrenlandii ma 2,85 miliona kilometrów sześciennych. Południowa czapa polarna ma średnicę 350 km i 3 km grubości[64]. Całkowitą objętość lodu w południowej czapie polarnej wraz z sąsiednimi warstwami osadów również szacuje się na 1,6 miliona kilometrów sześciennych[65]. Na obu polarnych czapach widoczne są spiralne kaniony. Uważa się, że formy te są rezultatem różnic w ogrzewaniu słonecznym, sublimacji lodu i kondensacji pary wodnej[66][67].
Sezonowe zamrażanie i rozmrażanie w południowej pokrywie lodowej tworzy pająkowate promieniowe kanały o głębokości 1 metra, wyryte w lodzie przez światło słoneczne. Następnie sublimacjaCO 2 i prawdopodobnie także wody przyczynia się do wzrostu ciśnienia w ich wnętrzu, co z kolei powoduje erupcje zimnych płynów, często zmieszanych z ciemnym bazaltowym piaskiem lub błotem, podobne dogejzerów[68][69][70][71]. Proces ten zachodzi szybko, w skali kilku dni, tygodni lub miesięcy, co jest szybkością dość nietypową w geologii – w szczególności na Marsie.
Olympus Mons, najwyższa góra w Układzie SłonecznymPorównanie rozmiaru Olympus Mons do rozmiaruPolski
ChociażJohann Heinrich von Mädler iWilhelm Beer zapisali się w historii astronomii raczej jako twórcy map Księżyca, to byli też twórcami pierwszych map Marsa. Zaczęli od stwierdzenia, że większość cech powierzchni Marsa jest stała i określili dokładnie okres rotacji planety. W 1840 roku, po dziesięciu latach obserwacji, Mädler przedstawił pierwszą mapę Marsa. Zamiast nadawać nazwy różnym obiektom, astronomowie po prostu oznaczyli je literami;Sinus Meridiani został wówczas oznaczony literą „a”[72].
Obecne nazwy obiektów i obszarów na powierzchni Marsa pochodzą z wielu źródeł. Duże cechyalbedo zachowują zwykle starsze nazwy, choć są one często aktualizowane dla oddania ich natury. Na przykład jasne miejsce nazwane „śniegami Olimpu” (Nix Olympica) okazało się być w rzeczywistościchmurą towarzyszącą olbrzymiej górze Olimp (Olympus Mons)[73]. Powierzchnia Marsa widziana z Ziemi dzieli się na dwa rodzaje obszarów o różnym albedo (jasności). Jaśniejsze równiny pokryte pyłem i piaskiem bogatym w czerwonawe tlenki żelaza były kiedyś uważane za marsjańskie „kontynenty” i nadawano im nazwy takie jakArabia Terra („ziemia Arabii”) lubAmazonis Planitia („równina Amazonii”). Ciemne obszary uważano za morza, stąd też ich nazwy:Mare Erythraeum („morze Erytrejskie”) iAurorae Sinus („zatoka zórz”). Największy ciemny obszar widziany z Ziemi toSyrtis Major Planum[74]. Północny płaskowyż polarny nazwanoPlanum Boreum, podczas gdy południowy –Planum Australe.
Równik Marsa jest definiowany przez jego obrót, ale położeniepołudnika zerowego można określić, tak jak na Ziemi, przez wybór dowolnego punktu. Mädler i Beer wybrali linię południka zerowego w 1830 roku, tworząc pierwsze mapy Marsa. Po analizie zdjęć Marsa zMarinera 9 w 1972 roku za punkt o zerowej długości areograficznej (od greckiej nazwy planety: Ἄρης) wybrano mały krater (nazwany późniejAiry-0), znajdujący się naMeridiani Planum; wybór ten odpowiada jego pierwotnemu określeniu[75].
Ponieważ Mars nie ma obecnie oceanów, nie ma też „poziomu morza”, który naturalnie można uznać za położony na zerowej wysokości. Poziom odniesienia określono jako wysokość, na której panuje ciśnienie atmosferyczne 6,105 hPa[76]. Ciśnienie to odpowiadapunktowi potrójnemu wody i jest równe około 0,6% ciśnienia na poziomie morza na Ziemi (0,006atm)[77].
Widokkrateru Victoria z Cape Verde. Mozaika zdjęć wykonanych od 16 października do 6 listopada 2006 roku przez łazikOpportunity, w kolorach zbliżonych do naturalnych.
Na powierzchni Marsa odnaleziono 43 tys.kraterów uderzeniowych o średnicy co najmniej 5 km[78], nie licząc mniejszych. Największymi potwierdzonymi spośród nich sąbasen Utopia, stanowiący część północnych nizin orazbasen Hellas, wyraźnie jaśniejszy od otaczających wyżyn i dobrze widoczny z Ziemi[79][80]. Ze względu na mniejszą od ziemskiej masę Marsa, prawdopodobieństwo kolizji obiektu z nim jest o połowę mniejsze niż z Ziemią, jednak Mars znajduje się bliżejpasa planetoid, co z kolei zwiększa szanse na uderzenie przez pochodzące z niego ciała. Jest on również bardziej narażony na uderzeniakomet krótkookresowych, które poruszają się wewnątrz orbity Jowisza[81]. Pomimo tego na Marsie jest znacznie mniej kraterów niż naKsiężycu, ponieważ atmosfera Marsa zapewnia ochronę przed małymimeteoroidami. Wygląd niektórych kraterów sugeruje, że po uderzeniu meteorytu doszło do wypływu wody[82].
Badania z 2008 roku wsparły hipotezę z 1980 roku, że uderzająca dwudzielność topografii Marsa jest wynikiem wielkiego zderzenia[83]. Północne równinyVastitas Borealis, wypłaszczone przez wylewy lawy i kontrastujące z południowymi wyżynami, usianymi dawnymi kraterami, miałyby być pozostałością basenu uderzeniowego. Hipoteza ta stwierdza, że cztery miliardy lat temu w północną półkulę Marsa uderzył obiekt o średnicy od 1/10 do 2/3 Księżyca. Zderzenie to utworzyło na północnej półkuli Marsa basen uderzeniowy o 10 600 km długości i 8500 km szerokości, czyli o powierzchni Europy, Azji i Australii razem wziętych, większy niżBasen Biegun Południowy – Aitken[2].
Obrazyjaskiń lawowych na Marsie, uzyskanych przez instrument THEMIS na pokładzie orbitera2001 Mars Odyssey; noszą one nieformalne nazwy: (A) Dena (B) Chloe (C) Wendy (D) Annie (E) Abby (z lewej) i Nikki, i (F) Jeanne
Wulkan tarczowy Olympus Mons (góra Olimp), o wysokości 26 km, jest najwyższą znaną górą w Układzie Słonecznym[84]. Jest to wygasły wulkan położony na rozległym wyżynnym obszarzeTharsis, na którym występuje także kilka innych dużych wulkanów. Olympus Mons jest ponad trzy razy wyższy niżMount Everest, który ma niewiele ponad 8,8 km[85]. Na Marsie znajduje się jeszcze jedna duża wyżyna wulkaniczna,Elysium, z wulkanami sięgającymi 14 km (Elysium Mons).
Duży kanion,Valles Marineris, określany także na starszych mapach jako kanał Agathadaemon, ma długość 4 tys. km i głębokość do 7 km. Długość Valles Marineris odpowiada rozciągłości Europy, rozciąga się on na jedną piątą obwodu Marsa. Dla porównania,Wielki Kanion Kolorado na Ziemi ma tylko 446 km długości i prawie 2 km głębokości. Valles Marineris powstał w wyniku potężnego wybrzuszenia skorupy w rejonie Tharsis, które spowodowało zapadnięcie skorupy w sąsiadującym obszarze. Kolejnym dużym kanionem jestMa'adim Vallis (nazwaMa’adim oznacza Marsa wjęzyku hebrajskim), o długości 700 km, szerokości 20 km i głębokości do 2 km, który również jest większy od Kanionu Kolorado. Jest możliwe, że był on zalany wodą w przeszłości[86].
Obrazy z instrumentuThermal Emission Imaging System (THEMIS) na pokładzie orbitera2001 Mars Odyssey, wykonującego zdjęcia w podczerwieni iświetle widzialnym, wskazały siedem prawdopodobnych otworówjaskiń lawowych na zboczach wulkanuArsia Mons[87]; jaskinie te noszą wspólną nazwę „siedem sióstr”[88].Wejścia do jaskiń mają od 100 do 252 m szerokości, a ich głębokość jest szacowana na co najmniej 73 do 96 m. Ponieważ światło nie dochodzi do dna większości jaskiń, jest prawdopodobne, że są one znacznie głębsze niż te oszacowania i rozszerzają się pod powierzchnią. JaskiniaDena jest wyjątkiem, jej dno jest widoczne, a znajduje się na głębokości 130 m. Wnętrza tych komór mogą być chronione przedmikrometeorytami,promieniowaniem UV,rozbłyskami słonecznymi i cząstkami o wysokiej energii, które bombardują powierzchnię planety[89]. Jaskinie odkryto także na zboczach dwóch innych wulkanów pasmaTharsis Montes.
Zdjęcie orbitalne Marsa z niskiej orbity, nad brzegiem planety widoczna cienka, zapylona atmosferaZawartość metanu w atmosferze Marsa podczas lata na północnej półkuli – mapaNASA
Mars utraciłmagnetosferę 4 miliardy lat temu[90], od tego czasu cząstkiwiatru słonecznego docierają bezpośrednio dojonosfery planety, gdzie zderzają się z cząsteczkami cienkiej atmosfery, nadając im dużą prędkość, umożliwiającą ucieczkę z jej pola grawitacyjnego.Mars Global Surveyor iMars Express wykryły te zjonizowane cząsteczki, uciekające w przestrzeń kosmiczną[90][91]. W porównaniu do Ziemi,atmosfera Marsa jest bardzo cienka. Ciśnienie na powierzchni osiąga zaledwie 30 Pa (0,30 hPa) na szczycieOlympus Mons, zaś na dnie basenuHellas sięga 1155 Pa (11,55 hPa); średnie ciśnienie atmosferyczne na Marsie to 600 Pa[92]. Na Ziemi takie ciśnienie panuje na wysokości 35 km nad powierzchnią morza[93]; stanowi to mniej niż 1% ciśnienia przy powierzchni Ziemi (1013 hPa). Ciśnienie w atmosferze Marsa spada wraz z wysokością wolniej niż na Ziemi, względny spadeke razy (w przybliżeniu 2,7 razy) następuje co około 10,8 km[94] (na Ziemi co około 6 km). Wynika to ze znacznie mniejszego przyspieszenia grawitacyjnego na powierzchni Marsa (około 38% ziemskiego). Wpływ tego czynnika jest do pewnego stopnia łagodzony przez niższą temperaturę i wyższą o około 50% średnią masę cząsteczkową atmosfery, które to efekty zwiększają gęstość atmosfery mającą wpływ na ciśnienie.
Atmosfera Marsa zawiera 95%dwutlenku węgla, 3%azotu, 1,6%argonu oraz śladowe ilościtlenu i wody[1]. Jest także silnie zapylona, pył tworzą cząstki o średnicy około 1,5mikrometra, nadające marsjańskiemu niebupłowy kolor przy obserwacji z powierzchni[95].
Prędkość dźwięku w atmosferze marsjańskiej zmierzona przez próbnikPerseverance wynosi 240 m/s[96].
Metan został wykryty w marsjańskiej atmosferze w stężeniu objętościowym około 30ppb[97][98]; tworzy on rozszerzone pióropusze, co oznacza, że jest uwalniany z oddzielnych, niewielkich pod względem powierzchni źródeł. Na półkuli północnej główny pióropusz zawiera podczas lata 19 tys. ton metanu, a wydajność źródła szacowana jest na 0,6 kilograma na sekundę[99][100]. Profile sugerują, że mogą istnieć dwa źródła metanu, pierwsze skupione w pobliżu 30°N, 260°W, a drugie w pobliżu 0°, 310°W[99]. Czas życia metanu w atmosferze Marsa może wynosić od 4 lat ziemskich do tylko 0,6 roku ziemskiego[99][101]. Szybka wymiana gazu oznaczałaby istnienie aktywnego źródła gazu na planecie. Wśród możliwych źródeł wymienia się: aktywnośćwulkaniczną, upadkikomet oraz obecnośćmetanogennych form życia. Metan może być również wytwarzany w procesie niebiologicznym zwanymserpentynizacją, z udziałem wody, dwutlenku węgla ioliwinu, które występują na Marsie[102]. W czerwcu roku 2012 opublikowano wyniki testów laboratoryjnych z których wynikało, że metan może być produkowany w procesie naświetlania promieniami UV spadających na planetę bogatych w węgiel meteorytów[103]. Szacuje się, że Mars musi uwalniać 270 ton metanu na rok[99][104].
Spośród wszystkich planet w Układzie Słonecznym, pory roku na Marsie są najbardziej podobne do ziemskich, a to ze względu na podobne nachylenie osi obrotu obydwu planet do płaszczyzny orbity. Jednak z powodu większej odległości Marsa od Słońca, pory roku na nim są około dwa razy dłuższe niż na Ziemi. Temperatura powierzchni Marsa waha się, spadając do około −133 °C podczas zimy na biegunach i dochodząc do +27 °C w ciepłe dni na równiku[105]. Niższe temperatury wynikają z tego, że planeta jest 1,52 razy dalej od Słońca niż Ziemia, w wyniku czego na jego powierzchnię dociera 43 procent energii padającej na taką samą powierzchnię na Ziemi[106]. Duże zmiany z kolei wynikają z małejpojemności cieplnej cienkiej atmosfery (ze względu na niskie ciśnienie) i bezwładności cieplnej marsjańskiego gruntu, który nie może na długo gromadzić ciepła słonecznego[107].
Wpływ na klimat na Marsie ma także stosunkowo dużymimośród jego orbity. Mars znajduje się w pobliżuperyhelium, gdy na półkuli południowej jest lato, a na północnej zima, zaś w pobliżuaphelium na półkuli południowej jest zima, a na północnej lato. W rezultacie, pory roku na półkuli południowej są bardziej surowe niż na półkuli północnej, gdzie różnice między latem a zimą są mniejsze. Temperatura latem na południu może być do 30 °C wyższa niż w lecie na północy, na tej samej szerokości areograficznej[108].
Ponadto marsjańska atmosfera jest tak cienka, że nawet po ciepłym dniu, gdzie temperatura wynosić może nawet 20 °C, w nocy może spaść do −90 °C[109].
Na Marsie występują największe w Układzie Słonecznymburze piaskowe. Mogą one mieć zarówno zasięg lokalny, jak też obejmować całą planetę. W ich trakcie wiatr może osiągać nawet 300 km/h[110]. Burze występują częściej, gdy Mars jest najbliżej Słońca, w wyniku czego jego powierzchnia jest silniej ogrzewana[111]. Ostatnie badania wskazują, że występowanie burz jest związane również ze zmianami pędu planety względem środka masyUkładu Słonecznego w trakcie ruchu planety wokół centrum Układu Słonecznego. Inne planety mają wpływ na pęd Marsa, który zmienia się cyklicznie w okresie 2,2 roku (obieg wokół Słońca trwa 1,9 roku), sezon burz pyłowych na Marsie rozpoczyna się gdy pęd rośnie[112][113].
Burze piaskowe to bardzo niebezpieczne zjawisko w kontekście przyszłych lotów na Marsa. Powierzchnia planety zostaje odcięta od promieni słonecznych, a wszystko pokrywa się warstwą drobnego pyłu. Może mieć to zły wpływ na pracujące na planecie urządzenia mechaniczne i elektroniczne, w tym na panele słoneczne, których wydajność znacznie spadnie. Przypuszczenia te potwierdziły się podczas globalnej burzy pyłowej w 2007 roku po której zauważono znaczny spadek energii wytwarzanej przez panele słoneczne zainstalowane na pokładzie aktywnych w tym czasie łazików marsjańskichSpirit orazOpportunity[112]. Burza pyłowa z 2018 roku zakończyła pracę łazika Opportunity[114].
Średnia odległość Marsa od Słońca to około 230 mln km (1,52 au), a czas obiegu wokół Słońca (rok marsjański) jest równy 687 dni ziemskich, co odpowiada 1,8809 roku ziemskiego (1 rok, 320 dni i 18,2 godziny).Doba słoneczna na Marsie jest niewiele dłuższa niż ziemska i ma 24 godziny, 39 minut i 35,244 sekundy[1].
Nachylenie osi obrotu Marsa (odchylenie od prostej prostopadłej do płaszczyzny orbity) to 25,19°, jest ono podobne do nachylenia osi obrotu Ziemi[1]. W rezultacie pory roku na Marsie są podobne do ziemskich, choć prawie dwa razy dłuższe z uwagi na dłuższy rok. W obecnej orientacjibiegun północny Marsa wskazuje kierunek zbliżony do położenia gwiazdyDeneb[115].
Orbita Marsa ma stosunkowo dużymimośród, równy około 0,09; wśród planet Układu Słonecznego tylko orbitaMerkurego ma większą ekscentryczność. W przeszłości orbita Marsa była bardziej kołowa niż obecnie, jej mimośród zmienia się w wyniku oddziaływania grawitacyjnego z innymi planetami. 1,35 miliona lat temu (lat ziemskich) ekscentryczność orbity Marsa wynosiła około 0,002, dużo mniej niż dzisiaj ma orbita Ziemi[116]. Okres zmian mimośrodu Marsa to 96 tys. lat ziemskich, w porównaniu analogiczny cykl dla Ziemi ma okres 100 tys. lat[117]. Mars ma też znacznie dłuższy cykl zmian ekscentryczności o okresie 2,2 mln lat ziemskich, ale ma on mniejsząamplitudę i na wykresie zmian ekscentryczności jest zakrywany przez cykl krótszy. Przez ostatnie 35 tys. lat mimośród jego orbity był nieco większy niż dziś, ze względu na efekty grawitacyjne innych planet. Minimalna odległość między Ziemią a Marsem będzie nadal powoli zmniejszała się przez następne 25 tys. lat[118].
Porównanie orbit Marsa (czerwona) iCeres (żółta),planety karłowatej krążącej wpasie planetoid. Obraz po lewej ukazuje orbity z północnego biegunaekliptyki, zaś po prawej zwęzła wstępującego. Część orbity na południe od ekliptyki jest zaznaczona ciemniejszym kolorem.Peryhelium (q) iaphelium (Q) są opatrzone datami ostatnich przejść.
Mars ma dwa małe księżyce o nieregularnych kształtach, których orbity są bardzo bliskie planety:Fobosa iDeimosa. Mogą być one ciałami utworzonymi z materii wyrzuconej przez uderzenia z powierzchni planety albo przechwyconymi planetoidami[119][120].
Obserwowany z powierzchni Marsa ruch Fobosa i Deimosa bardzo różni się od ruchu naszego Księżyca. Fobos znajduje się bardzo blisko planety i jego okres obiegu to zaledwie 7,66 godziny, znacznie mniej niż czas obrotu Marsa wokół własnej osi, przez co jego pozorny ruch na niebie jest przeciwny do ruchu Słońca. Fobos wschodzi na zachodzie, a zachodzi na wschodzie, a jego pozorny czas obiegu to około 11 godzin, przez co wschód następuje częściej niż 2 razy na dobę marsjańską. Deimos krąży nieznacznie dalej niżorbita synchroniczna, jego pozorny ruch jest zgodny z ruchem Słońca, ale bardzo powolny. Obiega on planetę w 30 godzin, ale do czasu, gdy ponownie znajdzie się w tym samym miejscu na nieboskłonie, mija aż 5,28 marsjańskiego dnia[123]. Oba satelity wykazująobrót synchroniczny z obiegiem, podobnie jak Księżyc ziemski, przez co z powierzchni Marsa widoczna jest zawsze ta sama ich strona.
Ponieważ orbita Fobosa jest poniżej orbity synchronicznej,siły pływowe pochodzące od planety stopniowo obniżają jego orbitę, obecnie w tempie 1,8 m na wiek. W ciągu najbliższych 50 milionów lat, po przekroczeniugranicy Roche’a, wszystkie niezwiązane skały oderwą się od jego powierzchni[124], a księżyc może nawet zostać rozerwany, tworzącpierścień wokół planety, lub zderzyć się z powierzchnią Marsa[123]. Deimos znajduje się znacznie dalej od planety, siły pływowe są na nim niewielkie, ale teoretycznie podobnie jak ziemski Księżyc powoli oddala się on od planety.Pochodzenie obu księżyców nie jest jasne. Do niedawna uznawano, że ze względu na niskiealbedo i skład podobny dochondrytów węglistych, są one podobne doplanetoid i zapewne zostały one w przeszłości przechwycone przez grawitację planety. Niestabilna orbita Fobosa wydaje się wskazywać, że przechwycenie nastąpiło stosunkowo niedawno. Oba mają jednak orbity położone bardzo blisko równika, co jest bardzo nietypowe dla przechwyconych obiektów, a dynamika przechwycenia jest trudna do wyjaśnienia.Akrecja we wczesnej historii Marsa to inna wiarygodna możliwość, która jednak nie wyjaśnia, dlaczego ich skład wydaje się przypominać planetoidy, a nie Marsa.
Trzecią możliwością jest udział w ich powstaniu dodatkowego ciała[125]. Nowe dowody obserwacyjne wskazują, że Fobos ma silnie porowate wnętrze[126] i sugerują, że zawiera on główniekrzemiany warstwowe i inne minerały znane z Marsa[127], wskazując na jego powstanie z materii wyrzuconej przez uderzenie w powierzchnię planety, która później połączyła się w ciało na orbicie[120]. Podobnie, wedługteorii wielkiego zderzenia, powstał ziemski Księżyc. Podczas gdy widma powierzchni księżyców w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni przypominają widma planetoid, widmo Fobosa w dalszej podczerwieni nie przypomina żadnychchondrytów[127].
Podobnie jakJowisz, Mars ma na swojej orbicie planetoidy krążące z okresem obiegu równym okresowi obiegu planety, czyli tzw. planetoidy trojańskie. Są to:(5261) Eureka – pierwsza odkryta planetoida trojańska Marsa,1998 VF31,1999 UJ7 oraz2007 NS2.
Ruch wsteczny Marsa w 2003 roku, obserwowany z ZiemiPołożenia Marsa co 3 dni w latach 2018–2035, widziane sponad płaszczyzny ekliptyki, w układzie związanym z Ziemią (w środku). Widoczne są opozycje planety.
Obserwowany gołym okiem z Ziemi Mars ma wyraźnie żółty, pomarańczowy lub czerwony kolor, a jego jasność zmienia się w trakcie ruchu po orbicie silniej niż jakiejkolwiek innej planety. Rzeczywisty kolor powierzchni Marsa jest bliższykarmelowego, a widoczne zaczerwienienie nadaje mu pył w atmosferze planety; uwzględniając to, łazikNASASpirit przekazał zdjęcia krajobrazu w błotnistym, zielono-brązowym kolorze, z niebiesko-szarymi skałami i plamami jasnoczerwonego piasku[128].Obserwowana wielkość gwiazdowa Marsa zmienia się od +1,8 w pobliżukoniunkcji, do −2,91 wopozycji w peryhelium[1]. W najdalszym od Ziemi położeniu, planeta znajduje się ponad siedem razy dalej od niej, niż w najbliższym. W warunkach najmniej korzystnych dla obserwacji, potrafi ginąć w blasku Słońca przez miesiące. W najbardziej korzystnych warunkach, zdarzających się co 15 lub 17 lat i zawsze pomiędzy późnym lipcem a końcem września, Mars pokazuje bogactwo szczegółów powierzchni wteleskopach. Szczególnie zauważalne, nawet przy małym powiększeniu, są lodowe czapy polarne[129].
Mars, zbliżając się do opozycji, zaczyna poruszać się pozornieruchem wstecznym, co oznacza, że zakreśla pętlę na tle gwiazd, cofając się względem swojego zwykłego kierunku ruchu. Ruch wsteczny planety trwa około 72 dni, Mars osiąga maksymalną jasność w połowie tego okresu[130].
Sytuację, w której Mars i Słońce znajdują się dokładnie po przeciwnych stronach Ziemi, nazywamyopozycją. Przypada ona zawsze blisko czasu, gdy odległość między Marsem a Ziemią jest najmniejsza; opozycję od momentu największego zbliżenia może dzielić do 8,5 dnia. Odległość obu ciał przy największym (dla danego cyklu orbitalnego) zbliżeniu zmienia się od około 54[131] do 103 milionów kilometrów, ze względu naeliptyczność obu orbit, co powoduje podobne zmianyśrednicy kątowej Marsa[132]. Kolejne opozycje Marsa występują średnio co 780 dni, czas ten nazywany jestsynodycznym okresem obiegu; może on zmieniać się od 769 do 812 dni[133].
Największe zbliżenie Marsa do Ziemi w czasie ostatnich 60 tys. lat miało miejsce 27 sierpnia 2003 (o godzinie 9:51:13uniwersalnego czasu koordynowanego), planety zbliżyły się na odległość 55 758 006 km (0,372719 au), aobserwowana wielkość gwiazdowa Marsa sięgnęła −2,88m. Stało się to, gdy Mars był o jeden dzień od opozycji i około trzech dni od przejścia przezperyhelium. Szacuje się, że ostatnie większe zbliżenie Marsa wydarzyło się 12 września 57 617 roku p.n.e., zaś następne zdarzy się już 29 sierpnia 2287 roku[134]. Jednak ta rekordowo mała odległość była tylko nieznacznie mniejsza, niż przy innych niedawnych zbliżeniach. Na przykład minimalna odległość z 22 sierpnia 1924 to 0,37285 au, a minimalna odległość 24 sierpnia 2208 będzie równa 0,37279 au[117].
Wędrówki Marsa na nocnym niebie zostały zauważone przez starożytnychastronomów egipskich, a przed 1534 rokiem p.n.e. był im znany jegoruch wsteczny[135]. Astronomowie babilońscy w okresiepaństwa nowobabilońskiego prowadzili regularne zapisy pozycji planet i systematyczne obserwacje ich zachowań. O Marsie wiedzieli, że w czasie 79 lat mieści się jego 37okresów synodycznych lub 42 obiegi zodiaku przez planetę. Wynaleźli też metody arytmetyczne dokonywania drobnych poprawek do przewidywanych pozycji planet[136][137].
W IV wieku p.n.e.Arystoteles stwierdził, że Mars zniknął za Księżycem podczasokultacji, wykazując tym samym, że planeta jest dalej[138].Ptolemeusz, Grek żyjący wAleksandrii, próbował rozwiązać problem ruchu orbitalnego planet, w tym Marsa[139].Teoria geocentryczna Ptolemeusza i jego praca zbiorowa na temat astronomii, przedstawiona w wielotomowym dzieleAlmagest, stała się niekwestionowanym fundamentem wiedzy astronomicznej na następne czternaście wieków[140]. Literatura starożytnych Chin potwierdza, że Mars był znany chińskim astronomom nie później niż w czwartym wieku p.n.e.[141] W V wieku naszej ery,hinduscy astronomowie w traktacie astronomicznymSurja Siddhanta oszacowali średnicę Marsa[142]. W VIII wieku perski astronomYaqub ibn Tariq, w pracyAz-Zīj al-Mahlul min as-Sindhind li-Darajat Daraja, próbował oszacować odległość między Ziemią a Marsem[143].
W XVII wieku,Tycho Brahe zmierzyłparalaksę dobową Marsa, aJohannes Kepler użył jej do obliczania orientacyjnej odległości do planety[144]. Gdy teleskop stał się dostępny, ponownie zmierzono dobową paralaksę Marsa, w celu określenia odległości Słońce-Ziemia, po raz pierwszy dokonał tegoGiovanni Cassini w 1672. Jednakże te wczesne pomiary były utrudnione przez jakość instrumentów[145]. W 1610Galileo Galilei po raz pierwszy oglądał Marsa przez teleskop[146]. Holenderski astronomChristiaan Huygens jako pierwszy zaobserwował szczegóły jego powierzchni (Syrtis Major) oraz określił okres obrotu planety[147].
Mapa Marsa wykonana przez Giovanniego Schiaparellego, z encyklopedii wydanej w 1890 rokuSzkic powierzchni planety, wykonany przez Lowella przed rokiem 1914Mapa Marsa stworzona ze zdjęć Kosmicznego Teleskopu Hubble’a wykonanych w pobliżu opozycji w 1999
W XIX wieku rozdzielczość teleskopów osiągnęła poziom wystarczający do identyfikacji cech powierzchni Marsa. 5 września 1877 roku miała miejsce opozycja Marsa będącego wperyhelium, gdy planeta była szczególnie blisko Ziemi. Włoski astronomGiovanni Schiaparelli wykorzystał tę sytuację, aby z pomocą swojego 22 cm teleskopu wykonać pierwszą mapę Marsa. Zaobserwował na tej planecie, jak mu się wydawało, długie proste struktury, które nazwał po włoskucanali, a które później okazały się byćzłudzeniem optycznym. Uznał je za naturalne zjawisko i nadał im nazwy znanych rzek na Ziemi. Włoskie słowocanali, oznaczające „rowy”, zostało przetłumaczone na angielski jako „kanały”; doprowadziło to do wielu spekulacji na temat inteligentnych istot budujących kanały na Marsie, co raczej drażniło Schiaparellego[148][149].
Zafascynowany tym odkryciem, orientalistaPercival Lowell założył obserwatorium, które miało do dyspozycji teleskopy 300 i 450 mm. Obserwatorium było wykorzystywane do obserwacji Marsa w 1894 roku i przy następnych, mniej korzystnych opozycjach. Opublikował kilka książek o Marsie i życiu na planecie, które miały wielki wpływ na społeczeństwo[150]. Kanały obserwowali również inni astronomowie, tacy jakHenri Perrotin iLouis Thollon wNicei, używający jednego z największych ówczesnych teleskopów[151][152].
Sezonowe zmiany (zmniejszanie się czap polarnych i ciemnych obszarów podczas marsjańskiego lata) w połączeniu z obserwacjami kanałów doprowadziły do licznych spekulacji na temat życia na Marsie, w tym do długo utrzymującego się przekonania, że na planecie istnieją rozległe morza i roślinność. Ówczesne teleskopy nie miały wystarczającej rozdzielczości, by dostarczyć rozstrzygających dowodów, jednak wraz z budową coraz większych i doskonalszych teleskopów obserwowano coraz mniejszą ilość długich prostych linii. W 1909 rokuFlammarion, prowadząc obserwacje przez 840 mm teleskop, stwierdził, że dostrzega na Marsie liczne nieregularne wzory, ale żadnych kanałów[153].
Wielesond kosmicznych, włączając w toorbitery,lądowniki iłaziki, zostało wysłanych w kierunku Marsa przezZSRR,USA,Europę orazJaponię, aby zbadać powierzchnię planety, jej klimat oraz strukturę geologiczną. Aktualny koszt wysłania z powierzchniZiemi na powierzchnię Marsa 1 kg ładunku oscyluje w pobliżu 309 tys.dolarów[154].
Około połowy wszystkich misji na Marsa nie zostało zakończonych powodzeniem, ulegając awarii przed ukończeniem lub nawet w początkowym etapie lotu. Chociaż wysoki odsetek niepowodzeń wynika z różnych problemów technicznych, liczba drobnych awarii lub przypadków niewyjaśnionej utraty łączności jest tak duża, że w NASA przez wiele lat żartowano o „wielkim galaktycznym upiorze”, który żeruje na statkach kosmicznych lecących na Marsa[155]. Szczególnie złą passę mieli Rosjanie – niemal wszystkie ich sondy zawiodły całkowicie, a pozostałe zebrały bardzo mało danych.
Pierwszego udanego przelotu w pobliżu Marsa dokonał w 1965 rokuMariner 4. W dniu 14 listopada 1971Mariner 9 stał się pierwszą sondą na orbicie innej planety, wchodząc na orbitę wokół Marsa[156]. Pierwszego udanego lądowania na powierzchni dokonałaradziecka sondaMars 3 zprogramu Mars, wyniesiona w 1971 roku, ale kontakt z nią został utracony w ciągu 20 sekund po lądowaniu. Na Marsie rozbiły się radzieckie lądownikiMars 2 iMars 6. W 1975 NASA wysłała sondyprogramu Viking: dwa orbitery wyposażone w lądowniki, które pomyślnie wylądowały na planecie w 1976 roku.Viking 1 pozostał operacyjny przez sześć lat,Viking 2 przez trzy. Lądowniki Viking przekazały kolorowe panoramy powierzchni Marsa i wykonały eksperymenty biologiczne, których celem było poszukiwanie śladów życia na planecie, a orbitery wykonały mapy powierzchni na tyle szczegółowe, że nadal pozostają w użyciu[157].
Sondy radzieckiegoprogramu Fobos zostały wysłane na Marsa w 1988 roku, w celu badania planety i jej księżyców. Kontakt z Fobosem 1 został stracony w drodze na Marsa, natomiast Fobos 2 z powodzeniem fotografował Marsa i Fobosa, ale uległ uszkodzeniu zanim odłączono dwa lądowniki, które miały wylądować na powierzchni tego księżyca[158].
Po zakończonej niepowodzeniem misji orbiteraMars Observer wystrzelonego w 1992 roku, NASA wysłała w 1996 roku sondęMars Global Surveyor. Ta misja zakończyła się pełnym sukcesem, kończąc swoją podstawową misję mapowania powierzchni planety na początku 2001 roku. Kontakt z sondą został utracony w listopadzie 2006 roku, podczas trzeciego programu rozszerzonego, po dokładnie 10 latach w przestrzeni kosmicznej. Wyniesiony w tym samymoknie startowym, miesiąc po Surveyor, lądownikMars Pathfinder z łazikiem Sojourner wylądował w dolinieAres Vallis na Marsie latem 1997 roku. Także ta misja była sukcesem i wzbudziła duże zainteresowanie, po części ze względu na znaczną liczbę zdjęć, które zostały przesłane na Ziemię[159].
Platforma lądownika łazika Spirit
W 2003 roku NASA rozpoczęła programMars Exploration Rover, składający się z dwóch łazików o nazwachSpirit (MER-A) iOpportunity (MER-B). Obydwie sondy pomyślnie wylądowały w styczniu 2004 roku i osiągnęły lub przekroczyły wszystkie podstawowe cele misji. Do najważniejszych wyników naukowych należy znalezienie dowodów, że woda istniała na powierzchni Marsa w przeszłości i to w obydwu miejscach lądowań.Wiry marsjańskiego pyłu i wiatr sporadycznie oczyszczały panele słoneczne obu łazików, tym samym zwiększając ich żywotność[160]. Łazik Spirit utracił mobilność w 2009 roku, a w marcu 2010 ostatecznie stracono z nim kontakt[161][162]. Opportunity, po przebadaniu odsłonięć warstw geologicznych w mniejszych kraterach, dotarł w sierpniu 2011 roku do dużego krateruEndeavour, gdzie prowadził dalsze badania[163]. Ostatni kontakt nawiązano w czerwcu 2018 roku, tuż przed rozpoczęciem szczególnie silnej burzy pyłowej[164]. Misję uznano za zakończoną w lutym 2019 roku.
Kolejną sondą NASA, która wylądowała na Marsie, był lądownikPhoenix, który dotarł w okolice północnej czapy polarnej planety 25 maja 2008 roku[165]. Lądownik miał ramię o długości 2,5 m, zdolne wkopać się na metr w marsjański grunt, oraz mikroskopową kamerę o rozdzielczości jednej tysięcznej grubości ludzkiego włosa. 15 czerwca 2008 roku kamery lądownika przekazały obraz jasnej substancji w miejscu lądowania, którą zidentyfikowano jako lód wodny; uległ on sublimacji przed 20 czerwca[166][167]. Misja została uznana za zakończoną 10 listopada 2008 roku, gdyż inżynierowie nie byli już w stanie skontaktować się z lądownikiem[168].
W 2018 roku na Marsa wysłano misjęInSight, która od 26 listopada 2018 roku prowadziła badaniageofizyczne planety, między innymi mierząc jej aktywnośćsejsmiczną[169]. W grudniu 2022 sonda przestała odpowiadać, NASA ogłosiła misję za zakończoną[170].
W 2001 roku misję rozpoczął orbiter NASA2001 Mars Odyssey, który nadal (stan z lutego 2021) pozostaje czynny na orbicie Marsa[171]. Wchodzący w skład wyposażenia sondy spektrometrpromieniowania gamma wykrył znaczne ilości wodoru w górnej warstwieregolitu na Marsie. Uważa się, że wodór ten jest związany w postaci cząsteczek wody, tworzącychwieloletnią zmarzlinę.
W 2003 rokuEuropejska Agencja Kosmiczna (ESA) rozpoczęła misję Mars Express, składającą się z orbiteraMars Express i lądownikaBeagle 2. Misja Beagle 2 nie powiodła się. Podczas opadania stracono kontakt z lądownikiem i został on uznany za utracony. Na początku 2004 roku zespół odpowiedzialny za urządzenie PFS (Planetary Fourier Spectrometer) na pokładzie orbitera ogłosił, że wykryto metan w marsjańskiej atmosferze. W czerwcu 2006 roku ESA doniosła także o odkryciu lokalnychzorzy na Marsie[172] (związanych z lokalnymianomaliami magnetycznymi).
Wysłana w 2005 roku sonda NASAMars Reconnaissance Orbiter, na orbitę planety dotarła 10 marca 2006 roku. Orbiter tworzy mapy terenu i pogody Marsa, aby znaleźć odpowiednie miejsca lądowania dla przyszłych lądowników. Układ transmisji danych z sondy na Ziemię został znacznie ulepszony, przez co ma on większą przepustowość niż wszystkie poprzednie misje razem wzięte. MRO przesłał m.in. pierwsze zdjęcialawin, schodzących ze zboczy w pobliżubieguna północnego planety[173] czy dowody na obecność słonej wody na Marsie[174].
26 listopada 2011 r. rozpoczęła się misjaMars Science Laboratory z łazikiemCuriosity, który jest większy, szybszy (do 90 m/h) i wyposażony w doskonalsze przyrządy niż Mars Exploration Rovers. Eksperymenty chemiczne uwzględniają chromatograf, spektrometr gazowy i laser, które mogą analizować skład skał w odległości do 13 m[175]. Lądowanie łazika na powierzchni planety nastąpiło 6 sierpnia 2012 roku.
We wrześniu 2014 roku na orbity wokół planety weszły dwie sondy: amerykańskaMAVEN, która ma prowadzić badania atmosfery planety[176] iindyjska sondaMars Orbiter Mission[177].
W marcu 2016 roku rozpoczęła się misjaExoMars 2016, przygotowana przez ESA we współpracy zRoskosmosem. Składała się z orbitera poszukującego gazów śladowych w atmosferze planety, w tym metanu, oraz z niewielkiego lądownika stacjonarnego. Sonda dotarła w pobliże Czerwonej Planety w październiku 2016 roku gdzie nastąpiło oddzielenie lądownika od sondy. Lądownik Schiaparelli nie zdołał wylądować na planecie, rozbił się 19 października[178]. Na 2022 rok planowany jest start drugiej misji programu ExoMars. W jej ramach zostanie wysłany łazikRosalind Franklin, który będzie mógł wykonywać wiercenia do głębokości 2 m w poszukiwaniu związków organicznych[179].
Woknie startowym w lipcu 2020 roku w stronę Marsa została wysłanaemiracka misjaAl Amal (Hope),chińska misjaTianwen-1 i amerykańska misjaMars 2020[180]. Sonda Al Amal weszła na orbitę 9 lutego 2021 roku[180], a Tianwen-1 dzień później[181]. W maju 2021 od orbitera Tianwen-1 odłączył się lądownik z łazikiemZhurong, który wylądował na powierzchni planety[182].
Załogowa wyprawa na Marsa została określona przez Stany Zjednoczone jako główny długoterminowy cel programuWizji Eksploracji Kosmosu, który ogłosił w 2004 roku ówczesny prezydent USAGeorge W. Bush[183]. NASA iLockheed Martin rozpoczęły prace nad statkiem kosmicznymOrion (wcześniej Crew Exploration Vehicle), który miał umożliwić ponowne lądowanie na Księżycu do 2020 roku, jako krok w kierunku ekspedycji na Marsa. W 2007 roku administrator NASAMichael D. Griffin stwierdził, że agencja zamierza sprowadzić człowieka na Marsa przed 2037[184]. Lot na Marsa w latach 30. XXI wieku nadal jest w planach[185]. Poprzedzi go lot na Księżyc w ramachprogramu Artemis.
ESA ma nadzieję, że lądowanie człowieka na Marsie nastąpi między 2030 a 2035[186]. Poprzedzą ją kolejno coraz większe sondy, począwszy od ExoMars[187] i wspólnej misji NASA/ESAMars Sample Return[188], której data realizacji, ze względu na koszty, pozostaje nieustalona.
Mars Direct jest propozycją stosunkowo taniej misji załogowej na Marsa, zaproponowanej przez założycielaMars SocietyRoberta Zubrina. Do wyniesienia w przestrzeń kosmiczną dużych mas wykorzystane miałyby być przyszłe rakiety klasySaturn V, aby pominąć budowę statku na orbicie okołoziemskiej[189]. Pewien wariant projektu zakłada, że astronauci nie będą natychmiast wracali na Ziemię, jeśli w ogóle mieliby kiedykolwiek powrócić[190].
Prywatna firmaSpaceX ma plany wysłania ludzi na Marsa aktualnie budowaną rakietą o nazwieStarship[191].
Symulacja tranzytu Ziemi i Księżyca w 2084 roku, widzianego z Marsa
Dzięki orbiterom, lądownikom i łazikom, jest obecnie możliwa obserwacja zjawisk astronomicznych z Marsa. Podczas gdy Fobos widziany z równika Marsa ma jedną trzeciąśrednicy kątowej Księżyca widzianego z Ziemi, Deimos oglądany gołym okiem wyglądałby bardziej na gwiazdę niż na księżyc (3′ średnicy kątowej) i byłby nieco jaśniejszy niż Wenus widziana z Ziemi[192].
Różne zjawiska znane z Ziemi są obecnie obserwowane na Marsie, na przykładmeteory izorze[172]. Z Marsa można obserwowaćprzejście Merkurego na tle tarczy Słońca (tranzyt Merkurego),tranzyt Wenus, a takżetranzyty Ziemi, z których najbliższy wystąpi 10 listopada 2084[193]. Księżyc Fobos ma na tyle małą średnicę kątową, że może powodować tylko częściowe zaćmienie Słońca; w przypadku Deimosa stopień przesłonięcia tarczy słonecznej jest znikomy, dlatego mówi się o tranzycie Deimosa, a nie o zaćmieniu[194][195].
Zachód Słońca na Marsie uwieczniony przez łazik Spirit zkrateru Gusiewa, 19 maja 2005 roku
Reklamamydła z 1893, wykorzystująca popularne przekonanie, że Mars jest zamieszkany
Pogląd, że Mars zamieszkany jest przez inteligentnychMarsjan był szczególnie popularny pod koniec XIX wieku. ObserwacjeGiovanniego Schiaparelliego i książkiPercivala Lowella doprowadziły do powstania obrazu Marsa jako wysychającej, ochładzającej się planety, na której starożytna cywilizacja stworzyła wielkiekanały nawadniające[196].
Wiele innych obserwacji i oświadczeń znanych osobistości złożyło się na zjawisko kulturalne, zwane „marsjańską gorączką” (Mars Fever)[197]. W 1899 roku, podczas badania szumu radiowego atmosfery, wykorzystując swoje odbiorniki w laboratoriumColorado Springs, wynalazcaNikola Tesla obserwował powtarzające się sygnały, które następnie uznał za komunikaty radiowe z innej planety, przypuszczalnie z Marsa. W 1901 Tesla w wywiadzie powiedział:
Dopiero jakiś czas później w moim umyśle błysnęła myśl, że obserwowane zaburzenia mogą być spowodowane przez inteligentne działanie. Pomimo że nie mogłem odczytać ich sensu, było dla mnie niemożliwym, aby myśleć o nich jako o czymś zupełnie przypadkowym. Ciągle rośnie we mnie uczucie, że byłem pierwszym, który usłyszał pozdrowienie z innej planety[198].
Teorie Tesli zyskały poparcieLorda Kelvina, który podczas wizyty w Stanach Zjednoczonych w 1902 roku miał powiedzieć, iż myśli, że Tesla wychwycił sygnały wysyłane z Marsa do Stanów Zjednoczonych[199]. Jednak Kelvin stanowczo zaprzeczył tym doniesieniom niedługo przed wyjazdem z Ameryki:Co naprawdę powiedziałem, to że mieszkańcy Marsa, jeśli istnieją, byliby niewątpliwie w stanie zobaczyć Nowy Jork, w szczególności w blasku energii elektrycznej[200].
Na początku grudnia 1900 roku otrzymaliśmy z Lowell Observatory w Arizonie telegram, że zaobserwowano wiązkę światła z kierunku Marsa (obserwatorium Lowella specjalizowało się w obserwacjach Marsa), która trwała siedemdziesiąt minut. Przekazałem tę informację do Europy oraz rozesłałem neostylowe kopie na cały kraj. Tamtejszy obserwator jest ostrożnym i pewnym człowiekiem i nie ma powodu, by wątpić, że to światło istniało. Zostało podane, że pochodził ze znanego punktu geograficznego na Marsie. To wszystko. Teraz historia poszła na cały świat. W Europie twierdzą, że byłem w kontakcie z Marsem, powstają na tym tle wszelkiego rodzaju wyolbrzymienia. Czymkolwiek było to światło, nie mamy możliwości poznania. Czy to była inteligencja, czy nie, nikt tego nie może potwierdzić. To jest absolutnie niewytłumaczalne[201].
Pickering zaproponował później utworzenie zestawu luster w Teksasie z zamiarem komunikacji z Marsjanami[202].
Jeszcze w latach sześćdziesiątych XX wieku publikowano artykuły o biologii Marsa, odrzucające inne wyjaśnienia sezonowych zmian na planecie. Publikacje zawierały nawet szczegółowe scenariusze metabolizmu i cykli chemicznych funkcjonowaniaekosystemu[203].
Dopiero po 1960 roku sondy NASA, wysłane na planetę wprogramie Mariner, rozwiały te mity na temat Marsa. Badania z lat 70. XX w. prowadzone przez lądownikprogramu Viking nie wykryły żadnych śladów życia, a przedstawiły powierzchnię planety jako surową i niegościnną dla życia[204].
Przy użyciu danych z tych misji sporządzono mapy Marsa, lecz dopiero sondaMars Global Surveyor, wystrzelona w 1996 i pracująca do końca 2006 roku, sporządziła kompletne i niezwykle szczegółowe mapy topografii, pola magnetycznego i składników mineralnych powierzchni Marsa[205], wykazując całkowity brak śladów zamieszkania Marsa przez inteligentne istoty. Mapy te są obecnie dostępne w Internecie, na przykład w serwisieGoogle Mars.
Pseudonaukowe spekulacje na temat inteligentnego życia na Marsie trwają jednak do dziś. Niektóre oparte są na drobnych elementach postrzeganych w skali obrazów kosmicznych, takich jak „piramidy” i „Marsjańska Twarz”. AstronomCarl Sagan stwierdził:
Mars stał się swego rodzaju mityczną areną, na której ścierają się nasze ziemskie nadzieje i obawy[149].
Marsjańska Twarz – formacja geologiczna w rejonie Cydonii, sfotografowana w 1976 roku przez sondęViking
Według obecnej wiedzy do powstania i utrzymania się życia niezbędne jest występowanie ciekłej wody na powierzchni planety. Wymaganie to określa strefę, zwanąekosferą, w jakiej musi krążyć ona wokół gwiazdy; dla Słońca obszar ten rozciąga się obecnie na zewnątrz orbity Wenus, do odległości bliskiej długościpółosi wielkiej orbity Marsa[206]. W pobliżu peryhelium Mars znajduje się wewnątrz tego regionu, ale niskie ciśnienie atmosferyczne uniemożliwia istnienie ciekłej wody na większości obszarów – lód nie topnieje, ale sublimuje do postacipary wodnej z pominięciem cieczy. Występowanie zbiorników wodnych i dużych przepływów wskazuje, że w przeszłości na planecie panowały lepsze warunki do rozwoju życia niż obecnie, ale to nie rozstrzyga, czy żywe organizmy w ogóle na niej istniały. Najnowsze badania sugerują, że wody na powierzchni Marsa mogły być zbyt słone i kwaśne, by mogło się w nich rozwinąć życie podobne do ziemskiego[207].
Brak magnetosfery i bardzo cienka atmosfera Marsa stanowią duże wyzwania dla życia: transportciepła na powierzchni jest niewielki, ochrona przed bombardowaniem meteorytami iwiatrem słonecznym jest słaba, a ciśnienie atmosferyczne nie wystarcza do utrzymania wody w stanie ciekłym. Prócz tego Mars jest prawie, a być może całkowicie nieaktywny geologicznie; koniec aktywności wulkanicznej sprawił, że nie ma obiegu substancji mineralnych pomiędzy powierzchnią i wnętrzem planety[208], jaki zachodzi na Ziemi.
Sondy Viking w połowie lat 70. prowadziły eksperymenty mające na celu wykrycie drobnoustrojów w marsjańskiej glebie w miejscach lądowania; wyniki zostały początkowo uznane za słabo pozytywne. Stwierdzono m.in. czasowy wzrost zawartościCO 2 w próbce wystawionej na działanie wody i substancji odżywczych. Jednak wniosek ten był później kwestionowany przez wielu naukowców, prowadząc do długiej debaty; pracujący dla NASAGilbert Levin stwierdził, że Viking mógł znaleźć życie. Ponowne analizy obecnie 30-letnich danych z Vikinga, w świetle współczesnej wiedzy oekstremofilnych formach życia, sugerują, że testy Vikinga nie były wystarczająco zaawansowane, aby wykryć takie formy życia. Badania mogły nawet zabić hipotetyczne organizmy[209]. Testy przeprowadzone przez lądownik Phoenix wykazały, że grunt jest bardzo alkaliczny (ma wysokiepH) i zawiera związki magnezu, sodu, potasu i chloru. Zawartość składników odżywczych w regolicie może być wystarczająca do utrzymania życia, ale musi być ono chronione przed intensywnym promieniowaniemultrafioletowym[210].
W 1996 roku wCentrum Lotów Kosmicznych imienia Lyndona B. Johnsona, w pochodzącym z MarsameteorycieALH 84001 zostały znalezione nietypowe mikroskopijne struktury. Niektórzy naukowcy sugerowali, że kształty te mogą być zachowanymi skamieniałościami bakterii żyjących niegdyś na Marsie, które wraz ze skałą zostały wyrzucone w przestrzeń kosmiczną, a po 15 milionach lat podróży dotarły na Ziemię. Wątpliwości budził od początku rozmiar tych struktur, mniejszych od wszystkich ziemskich bakterii. Wykazano także, że podobne twory mogą powstać w procesie nieorganicznym, bez udziału istot żywych[211].
Małe ilościmetanu iformaldehydu niedawno wykryte przez orbitery Marsa mogą wskazywać na istnienie życia, ponieważ związki te szybko rozkładają się w atmosferze Marsa i muszą być na bieżąco uzupełniane[212][213]. Ale możliwe jest, że związki te są uwalniane przez procesy wulkaniczne lub geologiczne, takie jakserpentynizacja[102].
W 2013 roku łazikCuriosity odnalazł na powierzchni Marsanadchlorany – substancje niszczące organiczne związki węgla. Oznacza to że ewentualne marsjańskie organizmy muszą żyć głębiej pod powierzchnią[214].
Profesor Martin Bizzarro z Uniwersytetu Kopenhaskiego w Danii wraz ze współpracownikami przeanalizował stężenie rzadkiego izotopu chromu, znanego jako chrom-54, w próbkach meteorytów, które przybyły na Ziemię z Marsa, aby oszacować, ile wody osadziło się na Czerwonej Planecie przez asteroidy. Duńscy planetolodzy uważają, że 4,5 mld lat temu Marsa pokrywał ocean o głębokości od 300 m do 1 km. Sugerują też, że na tej planecie warunki wspierające życie mogły istnieć dużo wcześniej, niż na Ziemi. Mars jest znany jako Czerwona Planeta, ale kiedyś mógł być niebieski z powodu pokrywającej go wody – twierdzą eksperci z Uniwersytetu w Kopenhadze[215].
Nazwa Mars pochodzi od rzymskiegoboga wojny. W różnych kulturach, Mars reprezentuje męskość i młodość. Jego symbol, koło ze strzałką skierowaną w prawo i do góry, stosowany jest także jako symbol płci męskiej.
W dawnych Chinach Marsowi zgodnie z teoriąpięciu elementów przypisywano żywioł ognia, południową część świata i kolor czerwony. Jego pojawienie się na niebie uznawano za zły znak, zapowiadający wojnę[216].
Ilustracja maszyny bojowej Marsjan z francuskiego wydaniaWojny światów H.G. Wellsa z 1906 roku
Jonathan Swift w 19 rozdziale swojej powieściPodróże Guliwera opisał księżyce Marsa, około 150 lat przed ich faktycznym odkryciem przezAsapha Halla, opis dość trafnie opisywał ich orbity. Wyobrażenie, że planeta ma dwa księżyce jest jednak jeszcze starsze i pochodzi odKeplera, który w 1610 roku mylnie odczytałanagram Galileusza i uznał, że ów astronom odkrył satelity Marsa[218].
Wyobraźnię twórców stymulowała intensywna czerwień powierzchni Marsa oraz dziewiętnastowieczne naukowe spekulacje, że warunki na powierzchni nie tylko mogą podtrzymywać życie, ale życie inteligentne[219]. Przypuszczenia te dały początek scenariuszom science fiction, wśród nich opublikowanej w 1898 roku przezH.G. Wellsa powieściWojna światów, w których Marsjanie szukając ucieczki z umierającej planety, dokonują inwazji na Ziemię. Stworzona przezOrsona Wellesaadaptacja radiowaWojny światów, została zaprezentowana 30 października 1938 roku w stacji CBS jako relacja na żywo, stając się przyczyną paniki wśród mieszkańcówNew Jersey, kiedy wielu słuchaczy wzięło ją za prawdę[220][221].
Arthur C. Clarke swoją pierwszą powieść Piaski Marsa (1951) poświęcił jego zasiedlaniu przez ludzi. Wydarzenia opisane w trylogiiKima Stanleya Robinsona: Czerwony Mars (1992)[224], Zielony Mars (1994)[225] i Błękitny Mars (1996)[226] oparte są na wizji kolonizacji i przystosowywania tej planety do ludzkich potrzeb. Autor koncentrował się jednak nie na aspektach technicznych przedsięwzięcia, lecz na wizji budowy nowego społeczeństwa ludzi – Marsjan. Również znany amerykański pisarz Ben Bova, poruszył tematykę eksploracji Marsa w trylogii Mars (1992), Powrót na Marsa (1999) i Życie na Marsie (2008), zawartej w cyklu Droga przez Układ Słoneczny.
Motyw marsjańskiej kolonii, walczącej o niezależność od Ziemi, jest elementem fabuły powieściGrega Beara i Kima Stanleya Robinsona, a także w filmiePamięć absolutna na podstawie opowiadaniaPhilipa K. Dicka i w serialu telewizyjnym „Babilon 5”. Niektóre gry wideo również korzystają z tego elementu, w tymRed Faction. Mars (i jego księżyce), były również miejscem akcji popularnych gier seriiDoom iMartian Gothic.
Pierwszym polskim pisarzem, który poruszył temat Marsa byłStanisław Lem. W swojej pierwszej powieściCzłowiek z Marsa (1947) przedstawił jakby własną wizję wojny światów[227]. Już w tej powieści pojawił się przewodni motyw niemożności porozumienia pomiędzy przedstawicielami odmiennych cywilizacji. W opowiadaniuAnanke (1971) temat kanałów marsjańskich, badań i kolonizacji Marsa jest jednym z ważnych motywów, natomiast sama planeta została nazwanaświnią[228].
Kolejnym polskim pisarzem, który poruszył tematykę kolonizacji Marsa i kształtowania się tamtejszego społeczeństwa byłRafał Kosik. W swojej powieściMars (2003) przedstawił wizję zdegenerowanej marsjańskiej cywilizacji, chylącej się ku upadkowi oraz katastrofy ekologicznej, do której doprowadziło nieumiejętne przeprowadzenie terraformacji[229].
Po tym, jak sondy kosmiczneMariner iViking przysłały zdjęcia ukazujące rzeczywiste oblicze Marsa, martwego i pozbawionego kanałów, te wyobrażenia Marsa zostały zarzucone na rzecz realistycznych wyobrażeń przyszłej kolonizacji Marsa przez ludzkość, z których do najbardziej znanych należy trylogia marsjańska (Czerwony Mars,Zielony Mars iBłękitny Mars)Kima Robinsona. Jednak pseudonaukowe spekulacje na tematTwarzy na Marsie i innych tajemniczych obiektów zauważonych przez sondy kosmiczne powodują, że życie na Marsie to nadal popularny motyw w twórczości science fiction, zwłaszcza w filmie[230].
Earth 2160 – na Marsie ma miejsce tylko część gry.
Mass Effect – Mars jest wspominany, jako miejsce odkrycia przez ludzi w 2148 ruin należących do starożytnej cywilizacji – protean. Wtrzeciej odsłonie serii rozgrywa się tam jedna misja.
↑Mark Peplow: How Mars got its rust. [w:]BioEd Online [on-line]. MacMillan Publishers Ltd. [dostęp 2007-03-10].
↑Philip R. Christensen, et al. Morphology and Composition of the Surface of Mars: Mars Odyssey THEMIS Results. „Science”. 300 (5628), s. 2056–2061, 2003-06-27.DOI:10.1126/science.1080885.PMID:12791998.
↑Matthew P. Golombek. The Surface of Mars: Not Just Dust and Rocks. „Science”. 300 (5628), s. 2043–2044, 2003-06-27.DOI:10.1126/science.1082927.PMID:12829771.
↑Theresa Valentine, Lishan Amde: Magnetic Fields and Mars. Mars Global Surveyor @ NASA, 2006-11-09. [dostęp 2010-11-20].
↑A.N. Halliday, H. Wänke, J.-L. Birck, R.N. Clayton. The Accretion, Composition and Early Differentiation of Mars. „Space Science Reviews”. 96 (1/4), s. 197–230, 2001.DOI:10.1023/A:1011997206080.Bibcode: 2001SSRv...96..197H.
↑Michael H. Carr, James W. Head III. Geologic history of Mars. „Earth and Planetary Science Letters”. 294, s. 185–203, 2010.DOI:10.1016/j.epsl.2009.06.042.
↑Jennifer L. Heldmann, et al.. Formation of Martian gullies by the action of liquid water flowing under current Martian environmental conditions. „Journal of Geophysical Research”. 110, 2005-05-07.DOI:10.1029/2004JE002261. [dostęp 2010-11-20]. Cytat: conditions such as now occur on Mars, outside of the temperature-pressure stability regime of liquid water (...) Liquid water is typically stable at the lowest elevations and at low latitudes on the planet because the atmospheric pressure is greater than thevapor pressure of water and surface temperatures in equatorial regions can reach 273 K for parts of the day [Haberleet al., 2001].
↑Shane Byrne, Andrew P. Ingersoll. A Sublimation Model for Martian South Polar Ice Features. „Science”. 299 (5609), s. 1051–1053, 2003.DOI:10.1126/science.1080148.PMID:12586939.
↑John B. Murray, et al. Evidence from the Mars Express High Resolution Stereo Camera for a frozen sea close to Mars’ equator. „Nature”. 434 (703), s. 352–356, 2005-03-17.DOI:10.1038/nature03379.PMID:15772653.
↑abW.L. Jaeger, et al. Athabasca Valles, Mars: A Lava-Draped Channel System. „Science”. 317 (5845), s. 1709–1711, 2007-09-21.DOI:10.1126/science.1143315.PMID:17885126.
↑W.V. Boynton, et al. Concentration of H, Si, Cl, K, Fe, and Th in the low and mid latitude regions of Mars. „Journal of Geophysical Research, Planets”. 112.DOI:10.1029/2007JE002887.
↑W.C. Feldman, et al.. Topgraphic control of hydrogen deposits at low latitudes to midlatitudes of Mars. „Journal of Geophysical Research”. 110, 2005-11-30.DOI:10.1029/2005JE002452. 11009.
↑Michael C. Malin. Evidence for Recent Groundwater Seepage and Surface Runoff on Mars. „Science”. 288 (5475), s. 2330–2335, 2000-06-30.DOI:10.1126/science.288.5475.2330.PMID:10875910.
↑A.S. McEwen, et al.. A Closer Look at Water-Related Geologic Activity on Mars. „Science”. 317 (5845), s. 1706–1709, 2007-09-21.DOI:10.1126/science.1143987.PMID:17885125.
↑Michael H. Carr. Oceans on Mars: An assessment of the observational evidence and possible fate. „Journal of Geophysica Research”. 108 (5042), s. 24, 2003.DOI:10.1029/2002JE001963.Bibcode: 1998RPPh...61...77K.
↑J.J. Plaut, et al. Subsurface Radar Sounding of the South Polar Layered Deposits of Mars. „Science”. 315, s. 92, 2007.DOI:10.1126/science.1139672.PMID:17363628.
↑William Sheehan: Areographers. [w:]The Planet Mars: A History of Observation and Discovery [on-line]. [dostęp 2006-06-13]. [zarchiwizowane ztego adresu (2017-04-29)].
↑H. Frommert, C. Kronberg: Christiaan Huygens. SEDS/Lunar and Planetary Lab. [dostęp 2010-11-20]. [zarchiwizowane ztego adresu (2011-08-20)].
↑B.A. Archinal, M. Caplinger. Mars, the Meridian, and Mert: The Quest for Martian Longitude. „Abstract #P22D-06”, jesień 2002. American Geophysical Union.Bibcode: 2002AGUFM.P22D..06A. (ang.).brak numeru strony
↑Thomson, Bradley J.; Head III, James W. Utopia Basin, Mars: Characterization of topography and morphology and assessment of the origin and evolution of basin internal structure. „Journal of Geophysical Research: Planets”. 106 (E10), s. 23209–23230, 2001.DOI:10.1029/2000JE001355. (ang.).
↑Mars Global Geography. [w:]Windows to the Universe [on-line]. University Corporation for Atmospheric Research, 2001-04-27. [dostęp 2010-11-20].
↑G.W. Wetherill. Problems Associated with Estimating the Relative Impact Rates on Mars and the Moon. „Earth, Moon, and Planets”. 9, s. 227, 1999.DOI:10.1007/BF00565406.Bibcode: 1974Moon....9..227W.
↑Francois M. Costard. The spatial distribution of volatiles in the Martian hydrolithosphere. „Earth, Moon, and Planets”. 45, s. 265–290, czerwiec 1989.DOI:10.1007/BF00057747.Bibcode: 1989EM&P...45..265C.
↑T. Zbigniew Dworak, Konrad Rudnicki: Świat planet. Wyd. 3. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1988, s. 106, seria: Biblioteka problemów.ISBN 83-01-08236-4.
↑Craig Glenday: Guinness World Records. Random House, 2009, s. 12.ISBN 0-553-59256-4.
↑Junyong Chen, et al.. Progress in technology for the 2005 height determination of Qomolangma Feng (Mt. Everest). „Science in China Series D: Earth Sciences”. 49 (5), s. 531–538, maj 2006.DOI:10.1007/s11430-006-0531-1.
↑R. Lundin, et al. Solar Wind-Induced Atmospheric Erosion at Mars: First Results from ASPERA-3 on Mars Express. „Science”. 305 (5692), s. 1933–1936, 2004.DOI:10.1126/science.1101860.PMID:15448263.
↑Alexander A. Bolonkin: Artificial Environments on Mars. Springer Berlin Heidelberg, 2009, s. 599–625.ISBN 978-3-642-03629-3.
↑V. Formisano, S. Atreya, T. Encrenaz, N. Ignatiev i inni. Detection of Methane in the Atmosphere of Mars. „Science”. 306, s. 1758–1761, 2004.DOI:10.1126/science.1101732.PMID:15514118.
↑abC. Oze, M. Sharma. Have olivine, will gas: Serpentinization and the abiogenic production of methane on Mars. „Geophysical Research Letters”. 32, s. L10203, 2005.DOI:10.1029/2005GL022691.
↑Keppler, Frank, Vigano, Ivan, McLeod, Andy, Ott, Ulrich i inni. Ultraviolet-radiation-induced methane emissions from meteorites and the Martian atmosphere. „Nature”. 486 (7401), s. 93−96, 2012.DOI:10.1038/nature11203.
↑Michael A.M.A.MischnaMichael A.M.A.,James H.J.H.ShirleyJames H.J.H.,Numerical modeling of orbit-spin coupling accelerations in a Mars general circulation model: Implications for global dust storm activity, „Planetary and Space Science”, 141, 2017, s. 45–72.
↑Nadine G. Barlow: Mars: an introduction to its interior, surface and atmosphere. T. 8. Cambridge University Press, 2008, s. 21, seria: Cambridge planetary science.ISBN 0-521-85226-9.
↑G.E.G.E.HuntG.E.G.E. i inni,The Martian satellites – 100 years on, „Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society”, 19, marzec 1978, s. 90–109,Bibcode: 1978QJRAS..19...90H.
↑B. Novakovic. Senenmut: An Ancient Egyptian Astronomer. „Publications of the Astronomical Observatory of Belgrade”. 85, s. 19–23, październik 2008.Bibcode: 2008POBeo..85...19N.
↑John David North: Cosmos: an illustrated history of astronomy and cosmology. University of Chicago Press, 2008, s. 48–52.ISBN 0-226-59441-6.
↑Periodicity and Variability of Synodic Phenomenon. W: Noel M. Swerdlow: The Babylonian theory of the planets. Princeton University Press, 1998, s. 34–72.ISBN 0-691-01196-6.
↑Charles LaneCh.L.PoorCharles LaneCh.L.,The solar system: a study of recent observations, [w:] Science series, t. 17, G.P. Putnam’s sons, 1908, s. 193.typ?
↑Joseph Needham, Colin A. Ronan: The Shorter Science and Civilisation in China: An Abridgement of Joseph Needham’s Original Text. Wyd. 3rd. T. 2. Cambridge University Press, 1985, s. 187.ISBN 0-521-31536-0.
↑Reni Taton: Planetary Astronomy from the Renaissance to the Rise of Astrophysics, Part A, Tycho Brahe to Newton. Reni Taton, Curtis Wilson and Michael Hoskin (editors). Cambridge University Press, 2003, s. 109.ISBN 0-521-54205-7.
↑Stephen Breyer. Mutual Occultation of Planets. „Sky and Telescope”. 57 (3), s. 220, marzec 1979.
↑W.T. Peters. The Appearance of Venus and Mars in 1610. „Journal of the History of Astronomy”. 15 (3), s. 211–214, październik 1984.Bibcode: 1984JHA....15..211P.
↑abCarl Sagan: Cosmos. New York, USA: Random House, 1980, s. 107.ISBN 0-394-50294-9.
↑Percival Lowell: Champion of Canals. W: George Basalla: Civilized Life in the Universe: Scientists on Intelligent Extraterrestrials. Oxford University Press US, 2006, s. 67–88.ISBN 0-19-517181-0.
↑NASA,Mars Exploration Rover Mission, Opportunity Updates: sols 5108 to 5111, June 7, 2018 – June 10, 2018: Opportunity Waits Out Growing Dust Storm, 2018. Brak numerów stron w książce
↑Mars Pulls Phoenix In. [w:]University of Arizona Phoenix mission Website [on-line]. [dostęp 2010-11-20].
↑J. Meeus, E. Goffin. Transits of Earth as seen from Mars. „Journal of the British Astronomical Association”. 93 (3), s. 120–123, kwiecień 1983.Bibcode: 1983JBAA...93..120M.
↑J.F. Bell III, et al.. Solar eclipses of Phobos and Deimos observed from the surface of Mars. „Nature”. 436, s. 55–57, 2005-07-07.DOI:10.1038/nature03437.
↑Peter Douglas Ward, Donald Brownlee: Rare earth: why complex life is uncommon in the universe. Wyd. 2. Springer, 2000, s. 253, seria: Copernicus Series.ISBN 0-387-95289-6.
↑Peter Bond: Distant worlds: milestones in planetary exploration. Springer, 2007, s. 119, seria: Copernicus Series.ISBN 0-387-40212-8.
↑Vladimir A. Krasnopolsky, Jean-Pierre Maillard, Tobias C. Owen. Detection of methane in the Martian atmosphere: evidence for life?. „Icarus”. 172, s. 537–547, 2004.DOI:10.1016/j.icarus.2004.07.004.
↑Bernard V. Lightman: Victorian Science in Context. University of Chicago Press, 1997, s. 268–273.ISBN 0-226-48111-5.
↑Alex Lubertozzi, Brian Holmsten: The war of the worlds: Mars’ invasion of earth, inciting panic and inspiring terror from H.G. Wells to Orson Welles and beyond. Sourcebooks, 2003, s. 3–31.ISBN 1-57071-985-3.
↑Sanford Schwartz: C.S. Lewis on the Final Frontier: Science and the Supernatural in the Space Trilogy. Oxford University Press US, 2009, s. 19–20.ISBN 0-19-537472-X.
↑Derek M. Buker: The science fiction and fantasy readers’ advisory: the librarian’s guide to cyborgs, aliens, and sorcerers. ALA Editions, 2002, s. 26, seria: ALA readers’ advisory series.ISBN 0-8389-0831-4.
William Sheehan: Appendix 1: Oppositions of Mars, 1901–2035. [w:]The Planet Mars: A History of Observation and Discovery [on-line]. University of Arizona Press, 1997-02-02. [dostęp 2010-11-20]. [zarchiwizowane ztego adresu (2017-07-01)]. (ang.). – opozycje Marsa w latach 1901–2035
.svg)
.jpg)
