На Марсе находятся невероятно огромные вулканы. Движение марсианской коры отличается от движения земной: магнитное поле Марса практически исчезло, поэтому она почти перестала двигаться. Именно поэтому крупнейшие вулканы, в том числе высочайший из них, Олимп, находятся на своих местах уже более 4 миллиардов лет. Вулканы Марса больше земных вулканов в от 10 до 100 раз! Олимп же также является второй по высоте горе Солнечной системы — он в 2,5 раз выше Эвереста, а занимаемая им площадь равна площади Италии.

Во многом Марс и Земля очень похожи друг на друга. В частности, у них очень близкие наклоны осей вращения, и именно поэтому смена времен года на Марсе напоминает земную. На Марсе есть весна, лето, осень и зима, причем, когда в северном полушарии Марса наступает лето — в южном начинается зима, и наоборот. Марсианский год длится приблизительно два земных года, а один сезон — 167 дней. Зимы на Марсе долгие и холодные, а лета — теплые и короткие. Поскольку на Марсе отсутствует океан, погода повторяется из года в год.

27 апреля 1999 года группа астрономов сделала наблюдение сильнейшего циклонического шторма на Марсе с помощью телескопа «Хабл». За 20 лет до этого космическая программа НАСА «Викинг» наблюдала похожий шторм, но тогда он был в три раза слабее. С 2001 года приблизительно в той же области (в северной части Марса, близко к полюсу) было зарегистрировано по крайней мере три похожих циклона.
Шторм 1999 года был необычным и по другой причине: Марс известен своими пылевыми бурями, но в тот день во время циклона астрономы наблюдали водно-ледяные облака. Эксперты говорят, что такие штормы образуются только марсианским летом и длятся несколько дней.

В 1975 году НАСА запустило «Викинг-1», первый космический аппарат, успешно приземлившийся на Марсе. Миссией «Викинга-1» было тщательно исследовать поверхность Марса и «подготовить почву» для приземления «Викинга-2». Выйдя на орбиту Марса, «Викинг-1» сделал в марсианской области Кидония снимок, поразивший ученых. То, что они увидели, напоминало человеческое лицо! Некоторые думали, что лицо является доказательством существования жизни на Марсе, а возможно, даже древний артефакт, оставленный загадочными марсианами, как и египетские Пирамиды. Однако вскоре ученые узнали настоящую природу «лица на Марсе» — оно оказалось простой иллюзией, вызванной игрой света и теней в марсианском рельефе.

В 2007 году Лаборатория реактивного движения, Аризонский университет и НАСА объединили свои усилия по исследованию Марса. Партнерство включало университеты США, Канады, Швейцарии, Дании, Германии, Великобритании и Финляндии. Оно было идеальным сочетанием науки, государственных вложений и промышленности. Его миссией было определение того, способен ли Марс поддерживать микроскопические формы жизни, и исследование истории воды на Марсе. 25 мая 2008 года марсоход «Феникс» начал исследование полярных регионов Марса. Через четыре месяца после своего триумфального приземления на Марсе «Феникс» зафиксировал снегопад из тонких белых облаков. Так ученые выяснили: на Марсе есть полярные облака, а также снег.

Изменения климата на Земле обусловлены ее вращением: так как мы вращаемся со скоростью 1675 км/ч, то земная ось колеблется, что вызывает движение северного и южного полюсов. Марс — единственная планета в Солнечной системе, кроме Земли (и спутников Сатурна и Нептуна), на которой происходят изменения климата из-за колебаний оси. Благодаря этому возникают и тают ледяные массивы полюсов, исчезают и появляются океаны и глобальное потепление. Наклон у оси Марса — больше, чем у земной, поэтому изменения климата на Марсе происходят более резко; кроме того, два маленьких спутника Марса не могут стабилизировать климат так, как это делает Луна Земли.

Фото ниже показывает, как, вероятно, выглядел Марс во время своего ледникового периода, в период от 400 000 до 2,1 млн лет назад. Поверхность Марса тщательно изучается вот уже более 15 лет, и многие ученые говорят, что планета до сих пор восстанавливается после своего ледникового периода. Марсианские ледниковые периоды начинаются, когда происходит таяние ледников на полюсах — вода испаряется и выпадает в виде осадков в более низких широтах. Покрывая поверхность Марса, вода принимает форму снега и льда, смешанных с пылью.

Солнечный ветер — это поток мегаионизированных частиц из атмосферы Солнца, перемещающийся со скоростью от 300 до 1200 км/ч и встречающийся повсеместно в Солнечной системе. Земля защищена от солнечного ветра благодаря своему магнитному полю, а вот Марс — нет, и треть его атмосферы «стирается» солнечным ветром. Столкновения солнечного ветра с верхними слоями атмосферы Земли вызывают такое явление природы, как полярное сияние; на Марсе оно возникает по этим же причинам — только оно в несколько раз ярче.

Небо на Марсе — обратная картина по отношению к тому, что мы видим на Земле. На Земле небо большей частью синее или фиолетовое, а во время закатов в непосредственной близости Солнца становится оранжевым или даже красным. На Марсе же, во время рассветов и закатов, напротив, само небо розовато-красное, а область вокруг Солнца воспринимается человеческим глазом как голубая или синяя. Днем цвет неба напоминает ириски — он желтовато-бурый. Ученые говорят, что такой цвет обусловлен большим количеством пыли в атмосфере.

В 1971 году автоматическая межпланетная станция «Маринер-9» приблизилась к Марсу, чтобы сделать лучшие для своего времени снимки планеты. Вместо этого станция оказалась посреди сильнейшего пылевого шторма. Единственное, что успели запечатлеть камеры на Марсе, — Олимп. Грандиозная пылевая буря бушевала до конца месяца. Так начались знания человечества о штормах на Марсе. Скорость ветра на Марсе во время шторма достигает 17-30 м/с. После шторма 1971 года ученые предсказывают, когда начнется очередная пылевая буря на Марсе, достаточно точно.

Расположенные вдоль экватора Марса долины Маринера — это самая большая сеть каньонов в Солнечной системе. Она очень похожа на Большой каньон в штате Аризона, только она еще больше. В длину она достигает 4500 км, в ширину — 200 км, глубина ее — до 11 км. Единственная сравнимая с ней по масштабам горная система Земли — это Срединно-Атлантический хребет. В течение долгого времени ученые надеялись, что причиной образования долины Маринера является воздействие воды, но сегодня они сходятся в том, что причины ее возникновения — годы извержений вулканов, движения тектонических плит и естественной эрозии.

И все же — есть ли жизнь на Марсе? Существовала ли она в прошлом? У нас нет явных доказательств этого. Зато мы знаем, что теоретически существовать она могла. Предполагается, что 3,8 миллиардов лет назад на Марсе был океан, который покрывал от 19 до 36% северного полушария планеты. Из этой гипотезы следует, что тогда на Марсе было тепло и влажно, и вполне возможно, что там могли возникать какие-то формы жизни. Однако, к сожалению, эта гипотеза почти ничем не подкреплена. Существуют также предположения, что жизнь на Марсе могла исчезнуть вследствие падения метеоритов или попросту уйти в толщу коры Марса в микроскопических формах. Одно мы знаем наверняка: раньше на Марсе точно было больше воды, чем сейчас.

«Кьюриосити» — робот на колесах размером с автомобиль, отправленный на Марс в 2011 году. Его миссией было исследование органических соединений, биологических процессов и марсианской атмосферы. Он должен был помочь ученым приблизиться к ответам на важнейшие вопросы о Марсе. Он приземлился на Марсе в 2012 году, и его миссия продолжается.
С тех пор «Кьюриосити» совершил множество находок, которые дали ученым важную информацию о пригодности Марса для обитания. Здесь были обнаружены почти все химические элементы, необходимые для жизни, включая серу, азот, водород, кислород, фосфор и, «возможно», углерод. Также «Кьюриосити» обнаружил доказательства того, что на Марсе были озера или реки, не слишком соленые для того, чтобы там могли существовать разные формы жизни. В 2013 году «Кьюриосити» определила, что на Марсе имеются почвы с нейтральной кислотностью, пригодные для жизни микроорганизмов.

В августе 2011 года, всего за 3 месяца до запуска «Кьюриосити», непальски астроном Лухендра Ойха нашел убедительные доказательства существования на Марсе жидкой соленой воды. В частности, он обнаружил сезонные изменения марсианского рельефа, которые могли быть вызваны водяными потоками. Похоже было, что потоки усиливались марсианским летом и становились скудными зимой. Ученые до сих пор знают о существовании жидкой воды на Марсе крайне мало. В настоящий момент поддерживается гипотеза о сезонных потоках соленой воды, но, даже если это вода, откуда она появляется — мы не знаем.

Человечеством обнаружено более 61 000 марсианских метеоритов; каждый из них вписывается в какую-либо категорию. Однако метеорит ALH 84001 выбивается из всех существующих классификаций. С момента обнаружения он является предметом постоянных споров. Ему около 4,1 миллиарда лет, и, судя по исследованию, проведенному в 2005 году, он происходит из долин Маринер. Химический анализ показывает, что в период, когда он образовался, жидкая вода могла существовать на Марсе в избытке. Под микроскопом на метеорите видны крохотные бактерии — или нечто, что их напоминает. О ALH 84001 до сих пор ведутся споры, однако он вполне может быть доказательством существования внеземной жизни. Скептики утверждают, что «инопланетные бактерии» поселились на метеорите уже в земной атмосфере, однако на момент обнаружения они были меньше любой клеточной формы жизни Земли.