Vulcões nos planaltos e planícies eram ativos há mais de 3 bilhões de anos. Alguns dos vulcões gigantes são mais jovens, tendo se formado entre 1 e 2 bilhões de anos atrás. Marte tem o maior vulcão do Sistema Solar, Olympus Mons, e também um sistema espetacular de desfiladeiros no equador chamados de Valles Marineris. Atualmente Marte não possui um campo magnético global. No entanto, a nave Mars Global Surveyor Orbiter da NASA descobriu que algumas áreas da crosta marciana no hemisfério sul são altamente magnetizadas, indicando um campo magnético que teria existido a partir de 4 bilhões de anos. Os cientistas acreditam que Marte sofreu grandes inundações há aproximadamente 3,5 bilhões de anos. Embora nós não sabemos de onde vieram estas águas de inundação, quanto tempo durou ou para onde foram, recentes missões a Marte descobriram indícios intrigantes. Em 2002, a sonda Mars Odyssey da NASA detectou depósitos polares ricos em hidrogênio, indicando grandes quantidades de gelo de água próximo a superfície. Foram encontrados também hidrogênio em outras áreas. Se o gelo de água permeou todo o planeta, Marte poderia ter camadas significativas de água congelada abaixo da superfície. Em 2004, o projeto Mars Exploration Rover colocou no solo de Marte dois veículos robô em locais diferentes, o Opportunity e o Spirit. O Opportunity encontrou estruturas minerais, indicando que a água líquida esteve presente no passado no local de seu pouso. O seu irmão gêmeo Spirit, também descobriu sinais de que no passado existiu água próximo de seu local de pouso. As baixas temperaturas e a atmosfera tênue, não permitem a existência de água líquida na superfície por muito tempo.

A atmosfera em Marte não é apropriada aos seres humanos, extremamente perigosa pois é composta principalmente por dióxido de carbono. Quando formos visitar Marte deveremos utilizar um traje espacial. A atmosfera de Marte é muito mais tênue que a da Terra, contém mais de 95% de dióxido de carbono e menos de 1% de oxigênio. Tal como o nosso planeta, Marte também possui estações do ano, devido à inclinação do seu eixo de rotação. A órbita marciana é aproximadamente 1,5 vezes mais distante do Sol do que a Terra, e é ligeiramente elíptica, fazendo com que a sua distância do Sol mude. Estes fatores influenciam no tempo de duração das estações.

Em 1666, o astrônomo Gian Domenico Cassini observou pela primeira vez como os polos de Marte eram brancos e sofriam alterações conforme as estações do ano. O pesquisador assumiu que estes polos estavam cobertos por gelo de água, como os da Terra. Hoje em dia, sabemos que além do gelo de água, há também dióxido de carbono congelado. Durante décadas, as pessoas especularam que as áreas claras e escuras em Marte eram manchas de vegetação, o planeta era um provável lugar para abrigar formas avançadas de vida e a água existiria nas calotas polares. Quando a nave espacial Mariner 4 chegou em Marte em 1965, as fotografias eram desoladoras, as crateras na superfície deixaram muita gente chocada, Marte parecia ser um planeta morto. Missões posteriores, no entanto, mostraram que Marte é um planeta complexo e ainda possui mistérios a serem desvendados. O principal deles é se Marte já teve as condições adequadas para abrigar formas de vida, como os micro-organismos.

Marte é um corpo rochoso, com aproximadamente metade do tamanho da Terra. Tal como acontece com os outros planetas terrestres: Mercúrio, Vênus e Terra, serão encontrados vulcões, crateras de impacto, movimento da crosta terrestre, e condições atmosféricas (por exemplo: tempestades de areia). Estes fenômenos são responsáveis pelas alterações ocorridas na superfície de Marte. Marte é um planeta frio. A temperatura média é de -60°C. As temperaturas de superfície de Marte variam de -143°C no inverno, na região das calotas polares, para valores máximos de 27°C no verão equatorial. A ampla variedade de temperaturas é devido à fina atmosfera que não armazena muito calor solar. Sua superfície é rochosa, com cânions, vulcões, leitos de lagos secos e crateras por toda parte. A poeira vermelha cobre a maior parte de sua superfície. Marte possui nuvens e ventos assim como a Terra. Às vezes, o vento sopra a areia vermelha formando uma tempestade de areia. As pequenas tempestades de areia podem ser semelhantes a um tornado, e as grandes podem ser vistas aqui da Terra. Estas grandes tempestades em Marte podem chegam a cobrir todo o planeta. A natureza da superfície vista a distância, revela pouco sobre a composição das rochas abaixo da superfície, pois o planeta está coberto pela poeira, consequência de bilhões de anos de erosões realizadas pelo vento marciano.

Em alguns lugares, as rochas estão expostas, mas em outros a poeira levada pelo vento mascarou as características do terreno. Próximo ao polo norte, por exemplo, o pó soprado formou dunas. O conhecimento humano a respeito da composição da superfície marciana deu um grande salto em 1997 quando a sonda Pathfinder da NASA aterrissou na região conhecida como Xanthe Terra no hemisfério norte. A bordo o veículo o robô Sojourner foi o primeiro equipamento a pousar em Marte, e foi capaz de analisar o solo e as rochas no local. Em Marte a força da gravidade é um terço da que temos na Terra. Ao soltarmos uma pedra em Marte, ela cairá mais lentamente do que se esta mesma pedra for solta na superfície terrestre. Para ilustrarmos esta ideia: se você soltar uma pedra na Terra de uma altura de 10 m, ela atingirá o solo em 1,4 segundos, a mesma pedra solta em Marte levaria aproximadamente 2,3 segundos.

Hoje sabemos que os polos de Marte, além de água congelada possuem também dióxido de carbono congelado, no entanto, estão longe de ser idênticos. A calota no polo norte é maior do que a do polo sul. Ambos polos possuem uma área onde o terreno é em camadas, estas possuem cores diferentes e podem conter quantidades distintas de poeira e gelo. As diferentes camadas s ugerem que o clima do planeta sofreu várias mudanças ao longo do tempo. Seria como os a néis de crescimento das árvores, essas camadas podem ajudar a desvendar o mistério das mudanças climáticas no passado de Marte e ajudar a determinar se elas ocorreram por uma mudança catastrófica ou por uma evolução gradual do ambiente do planeta.

A quantidade de água que foi necessária para esculpir grandes canais e várzeas em Marte não é evidente hoje. Desvendar a história da água em Marte é muito importante, pois nos ajuda a entender a evolução do clima no planeta, e nos ajudará a compreender a evolução de todos os planetas. A água é um ingrediente essencial para vida como a conhecemos. Evidências de quanto tempo a água existiu no planeta, nos dá indícios se ele foi um local adequado à vida. Em 2008, a nave Phoenix Mars da Nasa foi a primeira missão que tocou o gelo de água no ártico marciano. A Phoenix também observou a precipitação de neve das nuvens, confirmando o que a nave Mars Reconnaissance Orbiter já havia descoberto. Experimentos científicos realizados no solo levaram os cientistas a acreditar que o local de pouso da Phoenix, no passado (nos últimos milhões de anos) possuía um clima mais quente e úmido. A missão Mars Science Laboratory da NASA, com o seu veículo robô Curiosity está examinando rochas marcianas e o solo na cratera de Gale, procurando minerais que se formaram na água, sinais de água abaixo da superfície e moléculas à base de carbono, chamados orgânicos, os blocos de construção química da vida. Essa informação irá revelar mais sobre a habitabilidade presente e passada de Marte, bem como se os seres humanos poderiam sobreviver em Marte algum dia. 07_Mars_Revision2013_tagged_FC_order_FINAL1.pdf

Cinturão de Edgeworth-Kuiper

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