Située à environ 228 millions de kilomètres du Soleil, Mars est la quatrième planète du Système solaire. Sa couleur rouge est donnée par l'abondance d'oxyde de fer (rouille) sur sa surface. Il est facile de trouver Mars dans le ciel grâce à sa couleur, même à l'œil nu.

La gravité y est trois fois moindre que sur Terre, ce qui fait que le poids des objets est divisé par trois. Mars n'a pas d'océan à sa surface mais il y a de la glace sur l'un de ses pôles.

Mars possède 2 petits satellites naturels appelés Phobos et Déimos, ils mesurent respectivement 27 et 13 kilomètres.

La température au sol y est au minimum de −120 °C ou moins et au maximum de 20 °C. La température moyenne de Mars est de −63 °C. La grande différence de température entre le jour et la nuit est due au fait que l'atmosphère de Mars est très fine et ne retient pas très bien la chaleur. On dit que l'effet de serre n'est pas très important sur Mars. Les changements de température seraient pareils sur Terre si notre atmosphère n'était pas si épaisse. L'absence d'océan ne permet pas à la planète d'emmagasiner la chaleur pendant la journée et de la relâcher lentement pendant la nuit (comme une bouillotte remplie d'eau chaude).

Il n'est pas possible de respirer l'air de Mars, car il n'y a pas d'oxygène. Si des astronautes allaient sur Mars, ils devraient mettre un scaphandre pour pouvoir sortir de leur vaisseau spatial.

L'homme fait de gros efforts en ce moment pour aller sur cette planète directement. De nombreuses sondes spatiales se sont déjà posées à sa surface. Mais aucun humain n'est allé sur Mars pour l'instant.

Le voyage pour aller sur Mars serait très long, de l'ordre de 6 mois dans un vaisseau spatial. Il y a beaucoup de difficultés. Par exemple, il n'est pas possible d'emmener avec soi la quantité d'oxygène suffisante. La solution envisagée est de fabriquer l'oxygène à partir de l'eau présente sur Mars. C'est pour cette raison qu'il est important de savoir si de l'eau est présente en abondance suffisante sur les zones potentielles d'atterrissage sur Mars.

Un autre problème est tout simplement le fait de rester 6 mois dans un vaisseau spatial, sans pouvoir sortir. Cela provoque un stress important chez les astronautes. Lors de ces voyages, les astronautes sont enfermés dans un vaisseau spatial pendant 6 mois, avec des gens qu'ils ne connaissent pas forcément : ceci peut provoquer des conflits aux conséquences graves.

Plusieurs projets sont à l'étude pour la conquête de Mars par des êtres humains. Mars One est l'un de ces projets. Il vise à installer une colonie humaine sur la planète Mars et l'occuper dès 2024. Ceci semble bien peu réaliste à si courte échéance, étant donné les défis technologiques à relever. L'un des plus difficiles du point de vue technologique, et vital pour les futurs colons, est la protection contre les radiations, tout d'abord dans l'espace interplanétaire, puis ultérieurement à la surface de Mars. Pour un voyage habité de 6 mois aller, un séjour de 500 jours et un retour aussi rapide, la dose reçue serait de l'ordre de 3 000 fois la dose reçue annuellement au niveau du sol sur Terre. Des parades sont connues, sous forme de bouclier absorbant. Mais les masses nécessaires d'une telle armure sont trop importantes. Et même avec les technologies que l'on imagine disposer d'ici 10 à 20 ans, une bonne protection reste incompatible avec les nécessités des déplacements dans l'espace interplanétaire, ou avec le travail d'êtres humains actifs à la surface de Mars.

Depuis le 6 août 2012, l'astromobile Curiosity explore la géologie grâce à une instrumentation scientifique très sophistiquée.Tout comme ses prédécesseurs, c'est un robot capable de travailler tout seul pendant toute une journée. Pour ça, un programme de travail lui est envoyé depuis la Terre chaque matin, ou parfois un matin sur deux. Le plus souvent, ce programme de travail, (images photographiques, mesures scientifiques, déplacements, etc.) est préparé à partir des images et des données qu'il a lui-même renvoyé la veille. C'est une équipe d'environ 70 à 100 ingénieurs et scientifiques sur Terre, qui quotidiennement décide du programme de travail de Curiosity et le lui envoie au petit matin. Ensuite, le robot déroule tout seul ce programme en réalisant les diverses tâches qui lui ont été données.

Mars est nommée d'après l'ancien dieu romain de la guerre, parce qu'elle est rouge comme le sang. Les Romains ont copié les anciens Grecs, qui ont nommé la quatrième planète du soleil d’après leur dieu de la guerre. En Occident Mars est donc surnommée la planète rouge. D'autres civilisations ont aussi donné les noms de planètes en fonction de sa couleur - par exemple, les Égyptiens la nommait "la rouge", tandis que les anciens astronomes chinois la surnommait "l'étoile du feu."

L'eau, que l'on sait désormais très présente à la surface de Mars mais pas sous forme liquide, est longtemps restée une question d'intérêt majeure. Avant les preuves concrètes apportées depuis l'espace (image des nuages de vapeur d'eau dans la haute atmosphère martienne, sondages radar des calottes polaires par l'orbiteur européen Mars Express), puis depuis le sol (glace d'eau pelletée par l'atterrisseur américain Phoenix, minéraux signatures d'interaction entre eau liquide et roches, déjà repérés depuis l'espace et redécouverts par les rovers américains Spirit et Opportunity, enfin galets et argile d'eau douce découverts par le rover Curiosity), de nombreuses hypothèses avaient été émises sur la présence d'eau liquide sur Mars.

Des clichés du sol où l'on y voit des traces de ce qui pourrait être d'anciennes rivières (datant de plusieurs milliards d'années) ou des coulées d'eau transitoires (peut-être plus récentes, quelques millions d'années ou moins), ont poussé les scientifiques de la fin du XXième siècle sur la piste de l'eau liquide sur Mars. Actuellement, cette eau liquide ne peut pas de maintenir à la surface de cette planète, du fait de la trop faible pression atmosphérique ; elle ne peut y exister que sous forme de glace d'eau, solide, ou sous forme de vapeur d'eau, gazeuse.

Les traces maintenant indiscutables de présence d'eau liquide signifient aussi qu'à cette époque, l'atmosphère martienne était beaucoup plus dense. L'hypothèse la plus argumentée est celle de l'échappement d'une bonne partie de cette atmosphère dans l'espace interplanétaire. Mars, petite planète par rapport à la nôtre, s'est refroidie plus vite. Une conséquence en a été la perte de son champ magnétique d'origine interne, lequel sur Terre joue un rôle important de protection par la création de la magnétosphère, véritable bouclier protégeant notre atmosphère de son érosion par le vent solaire. La jeune Mars, pendant environ un milliard d'années, environ le quart de son existence jusqu'à maintenant, a très vraisemblablement possédé un champ magnétique protecteur, une atmosphère plus dense, et de l'eau liquide à sa surface.

Du fait de sa petite taille, la température interne de Mars a baissé plus rapidement. Après ce premier milliard d'années pendant lequel Terre et Mars devaient se ressembler beaucoup plus qu'actuellement, le noyau métallique n'a plus pu engendrer ce champ magnétique interne. Le bouclier magnétosphérique a alors disparu, et l'atmosphère martienne s'est progressivement faite emporter par le vent solaire, jusqu'à ce qu'elle ne puisse plus permettre à l'eau d'exister sous forme liquide.

Des traces d'écoulements actifs sur des pentes ont été découvertes relativement par hasard en 2006 par les satellites en orbite reprenant en photo de mêmes terrains1. L'étude reprise plus systématiquement ensuite a permis de découvrir en 2011 des écoulements saisonniers déclenchés par un ensoleillement accru lors de l'été local. Ils apparaissent sur les pentes internes de nombreux cratères aux latitudes moyennes à basses, et sont typiquement actifs depuis le début de l'été local et en gros pendant l'équivalent d'un trimestre ; vers ce terme, les traces d'écoulement se figent puis disparaissent progressivement. Diverses hypothèses ont été émises, comme par exemple des sables extrêmement fins agrégés par un film d'eau ou de gaz carbonique solidifié, et dont la volatilisation permettait la mise en mouvement gravitaire du matériau résiduel "sec", un peu de la façon des avalanches de sable qui ont été photographiées glissant depuis des crêtes de dune lors de la resublimation du givre de gaz carbonique déposé au petit matin des printemps locaux2. L'hypothèse qui très rapidement s'est révélée la plus probable est celle d'une saumure, mélange de sels minéraux rendu relativement fluide par la présence d'une fraction très ténue d'eau. Toutefois, rien à voir avec de l'eau liquide comme on l'entend usuellement, même très salée ; un équivalent terrestre serait plutôt une salière ouverte oubliée en période humide dans un placard : quelques pour cents d'eau atmosphérique peuvent s'y faire piéger, peut-être même jusqu'à 5%, grand maxi 10%, selon la nature chimique des sels (hygroscopiques = qui "aspirent" l'eau vapeur de l'atmosphère, et la retiennent fortement), mais permettant néanmoins le lent déplacement de films aqueux très salins, même à des températures très basses, inférieures à -20 °C. Techniquement, ces molécules d'eau ne sont ni à l'état de solide (glace), ni de gaz (vapeur d'eau), mais leur concentration est trop faible pour parler d'eau liquide, et ces molécules sont totalement liées aux ions des sels, ce que l'on appelle en chimie une saumure. L'eau piégée dans la saumure met plusieurs dizaines de jours à s'évaporer dans l'atmosphère martienne, bien plus lentement que ne le ferait une eau "libre", notre classique eau liquide. Par ailleurs, un tel milieu n'est pas considéré comme pouvant abriter de la vie.

Mars possède deux petits satellites naturels, Phobos et Deimos, ressemblant à des astéroïdes de type chondrite carbonée ou de type D.

Phobos, le satellite naturel de mars le plus proche de sa planète, est une masse irrégulière de 27 x 22 x 18 km qui orbite à moins de 6 000 km d'altitude, au point de n'être pas visible depuis les régions polaires de la surface martienne, au-delà de 70,4° de latitude nord ou sud, où il est masqué par la courbure de la planète.

C'est un autre satellite de Mars, très connu.