Geologiaa

Mars on aurinkokunnan toiseksi pienin planeetta Merkuriuksen jälkeen. Sen läpimitta on hieman yli puolet Maan läpimitasta ja massa 0,1 Maan massaa. Marsin pinta on kuivaa, pölyistä kivierämaata. Sen punertava väri johtuu kiviaineksen sisältämästä rautaoksidista. Pinnanmuotoihin kuuluu meteoriittikraattereita, laavatasankoja, repeämälaaksoja, sammuneita tulivuoria ja kuivuneita joenuomia.  Marsista löytyy myös aurinkokunnan korkein vuori, yli 20 km ympäristöään korkeammalle kohoava tulivuori Olympus Mons.

Joenuomat ovat mitä todennäköisimmin sulan veden muovaamia, vaikka jäätä, laavaa tai muitakin virtaavia aineita on joskus niiden tekijäksi ehdotettu. Nykyään Marsissa ei voi esiintyä suuria määriä nestemäistä vettä, koska ilmanpaine on yleensä niin pieni, että vesi höyrystyisi välittömästi. Lisäksi lämpötila on suurimman osan ajasta pakksen puolella. Eräs Mars-tutkimuksen kiintoisia avoimia kysymyksiä on, kuinka kauan aikaa sitten joenuomat syntyivät.

Kiertorata ja vuodenajat

Marsin keskietäisyys Auringosta on noin 1,5 kertaa niin suuri kuin Maan. Marsin rata on kuitenkin selvästi soikeampi: sen etäisyys Auringosta vaihtelee ratakierroksen mittaan yli 9 % keskiarvon molemmin puolin. Marsin vuosi eli kiertoaika Auringon ympäri on 687 (Maan) vuorokautta eli vajaa kaksi (Maan) vuotta.

Marsin pyörähdysaika akselinsa ympäri on 24 tuntia 37 minuuttia, joten Marsin vuorokausi on vain hieman pitempi kuin Maan. Marsin pyörimisakselin kaltevuus planeetan ratatasoon nähden on 25 astetta, lähes sama kuin Maan. Marsissa on siis periaatteessa samanlaiset vuodenajat kuin meilläkin.

Lisämausteensa Marsin vuodenaikoihin tuo kiertoradan soikeus. Maassahan vuodenajat johtuvat vain pyörimisakselin kallistuneisuudesta, sillä Maan etäisyys Auringosta vaihtelee merkityksettömän vähän. Marsissa napa-alueiden vuodenajat seuraavat samoin pyörimisakselin kallistuneisuudesta. Sen sijaan pölymyrskyjä esiintyy eniten Marsin ollessa lähinnä Aurinkoa. Silloin lisääntynyt Auringon lämmitys matalammilla leveysasteilla synnyttää rajuja tuulia, jotka nostavat pinnalta kaasukehään hienojakoista pölyä. Rajuimmat myrskyt voivat peittää lähes koko planeetan autereiseen pölyharsoon.

Kaasukehä ja napajäätiköt

Marsilla on pääasiassa hiilidioksidista koostuva ohut kaasukehä, jonka paine planeetan pinnalla on 3–12 millibaaria (tuhannesosaa ilmanpaineesta merenpinnan tasolla Maassa). Keskilämpötila planeetan pinnalla on –50 celsiusastetta, kuumimpina päivinä päiväntasaajan tienoilla elohopea voi nousta plussan puolelle enintään muutaman tunnin ajaksi.

Marsin navoilla on vesi- ja hiilidioksidijäästä koostuvat napajäätiköt. Suhteessa planeetan kokoon ne ovat suurin piirtein samankokoiset kuin Maassakin. Vesijään osuus on pysyvää, mutta hiilidioksidijää haihtuu keväällä ja kesällä suoraan kaasuksi. Samaan aikaan syksyä tai talvea elävällä vastakkaisella pallonpuoliskolla se härmistyy suoraan jäätikön pinnalle. Tämä tapahtumasarja siirtää noin kolmanneksen kaasukehän massasta edestakaisin napa-alueelta toiselle Marsin vuoden aikana, mikä synnyttää voimakkaita tuulia etenkin jäätiköiden läheisyydessä ja muovaa koko Marsin kaasukehän suuren mittakaavan virtausjärjestelmää.

Tieteellisesti Marsin kaasukehän tutkimus on viime vuosina ollut eräs eniten esillä oleva avaruuden tutkimusalue. Kuvaan astuu myös vertaileva planetologia: Marsin ja Maan kaasukehien perusdynamiikka ovat samankaltaisia, mutta Marsin kaasukehä on paljon helpompi mallintaa. Marsista nimittäin puuttuu muun muassa Maan ilmakehän monimutkainen vesikierto. Siis tutkimalla Marsin kaasukehää voimme myös oppia uutta Maan ilmakehän toiminnasta. Tämä on keskeisenä tavoitteena Ilmatieteen laitoksen johtamassa MetNet-hankkeessa, jossa kehitettävien pienten Marsin pintaan iskeytyvien luotainten avulla planeetalle voitaisiin muodostaa säähavaintoverkko. Ilmatieteen laitos on myös toimittanut Marsin ilmakehän ominaisuuksia mittaavia laitteita useisiin Euroopan avaruusjärjestön, Nasan ja Venäjän luotaimiin.

Kuut

Marsilla on kaksi pikkuruista epäsäännöllisen muotoista kuuta, Phobos (suurin läpimitta 27 km) ja Deimos (15 km). Ne ovat todennäköisesti planeetan kaappaamia asteroideja. Phobos on sikäli poikkeuksellinen tapaus, että sen kiertoaika Marsin ympäri on vain 7 tuntia 39 minuuttia, eli lyhyempi kuin planeetan pyörähdysaika.