Mars

Varhaiset havainnot

Jo varhain huomattiin Marsin olevan yksi taivaan planeetoista. Ensimmäisenä tämän havainnon tekivät tiettävästi muinaiset egyptiläiset. Marsista tehtiin kaukoputkella havaintoja jo 1600-luvulla, jolloin Christian Huygens näki planeetan pinnalla myöhemmin Syrtis Majoriksi ristityn tumman alueen.
Giacomo Maraldi huomasi planeetan pyörivän 1600-luvun lopulla ja 1700-luvun alussa, nähden myös napalakit. Maraldi ei ollut varma, olivatko planeetan tummat piirteet osa planeetan pintaa, vai pilvimuodostelmia. Napalakit näki myös William Herschel, joka mittasi planeetan läpimitan suunnilleen oikein. Herschel sai myös selville planeetan pyörähdysajan ja huomasi planeetan akselin kallistuman ja päätteli, että Marsissa on vuodenajat.
Ensimmäisiä kohtuullisen tarkkoja karttoja piirrettiin vasta 1800-luvun lopulla. Johann Hieronymus Schröter piirsi Marsin kuvan 1700-luvun lopulla ja näki planeetan napalakit ja joitakin pinnan piirteitä. Hänen mielestään planeetan tummat piirteet olivat pilviä. Flaugergues päätteli 1700-luvun lopulla ja 1800-luvun alussa näkevänsä Marsin kiinteän pinnan. 1800-luvulla Fraunhofer alkoi rakentaa aikaisempia huomattavasti tarkempia suurehkoja akromaattisella linssillä varustettuja kaukoputkia.
Beer ja Mädler varmistivat 1830-luvulla, etteivät Marsin piirteet ole pilviä, ja koettivat määrittää joidenkin piirteiden pituusasteita sekä mitata pinnan muotoja hiusristikoilla. He totesivat myös Marsin eteläisen napalakin vuodenaikavaihtelut ja huomasivat Marsin napalakkien olevan eri kokoiset. He mittasivat melko tarkoin planeetan pyörähdysajan.

Myöhempi tutkimus

Vuonna 1877 Asaph Hall löysi Marsin kuut Phoboksen ja Deimoksen, ja samana vuonna italialainen tähtitieteilijä Giovanni Schiaparelli väitti nähneensä kanavia Marsin pinnalla. Marsin kanavista väiteltiin kiivaasti noin 25 vuotta, ja vuoden 1909 oppositiosta tehdyt tarkat havainnot lopettivat kanavapuheet. Ne olivat optisia harhoja, jotka näkyivät vain kohtalaisen epätarkoilla teleskoopeilla.
Vesihöyryä ja happea etsittiin 1900-luvun alun tienoilla Marsin kaasukehästä, mutta niitä ei löydetty. 1910–1930 vahvistettiin kanavaintoilija Percival Lowellin havainnot Marsin tummien alueiden vuodenaikavaeltelusta. Havaittiin pilviä, joista osan arveltiin aivan oikein liittyvän pinnan korkeuseroihin. Kiisteltiin siitä olivatko Marsin napalakit hiilidioksidijäätä vai vesijäätä. Ilmanpaineeksi arveltiin pilvihavaintojen pohjalta noin 85 millibaaria. 1920 ryhmä tiedemiehiä mittasi termoparilla Marsin lämpötilan, joka oli mittausten mukaan alueesta riippuen −70…+30 °C. Noin 1910–1960 spekuloitiin, että Marsin tummat alueet olisivat kasvillisuutta, joissa tapahtuu vuodenaikavaihteluja.
Vuonna 1947 tähtitieteilijä Gerard Kuiper löysi Marsin kaasukehästä hiilidioksidia. Hän ei kuitenkaan uskonut napalakkien koostuvan hiilidioksidijäästä. Vuonna 1950 uskottiin Marsin kaasukehän sisältävän enimmäkseen typpeä ja vähemmän hiilidioksidia. Samana vuonna Tombaugh, Öpik ja Ralph B. Baldwin väittivät että Marsissa on lukuisia kraattereita niin kuin Kuussa. Kuiper väitti 1956 Marsin tummien, muuttuvien alueiden olevan pölyn peittämiä laavakenttiä. Samaan tulokseen tuli venäläinen V. V. Šaranov. Samoihin aikoihin McLaughlin väitti Marsin olevan vulkaanisesti aktiivinen, ajatus jota monet muut vastustivat.
Vuonna 1963 Audouin Dollfus ryhmineen valokuvasi korkealta vuorelta Marsin infrapunaspektrin. Tästä pääteltiin Marsin sisältävän hyvin niukasti vettä, ja hiilidioksidin osapaineen olevan 4,2 millibaaria. Tämän mukaan Marsin kaasukehän paine on alle 25 millibaaria, ja Mars on kuivempi kuin mikään Maan aavikko. Aikaisemmin oletettiin Marsin kaasukehän paineeksi 85 millibaaria. Vuonna 1965 amerikkalainen avaruusluotain Mariner 4 lensi Marsin ohi ja aloitti uuden ajan Marsin tutkimuksessa. Se paljasti Marsin kraatterit ja mittasi planeetan kaasukehän olevan hyvin ohuen.
NASAn vuoden 2015 syyskuussa julkistamien tutkimusten perusteella Marsin pinnalla saattaa olla juoksevaa vettä kidevedellisten perkloraattiyhdisteiden (kuten NaClO₄ ja Mg(ClO₄)₂) muodossa.

Havaitseminen

Mars näkyy parhaiten sen ollessa lähimpänä Maata eli oppositiossa. Opposition tienoilla kannattaa havaita Marsia. Koska Marsin rata on varsin soikea, oppositioetäisyydet Maan ja Marsin välillä vaihtelevat. Marsin ollessa lähellä Aurinkoa, oppositiota sanotaan perihelioppositioksi. Perihelioppositio, missä Mars on lähellä maapalloa, ei ole kovin yleinen. Läheiset Marsin oppositiot toistuvat kerran 15–17 vuodessa heinä-syyskuussa. Lähioppositioissa näkyy Marsin piirteitä pienilläkin kaukoputkilla. 27. elokuuta 2003 kello 9.51.13 UTC Mars oli 60 000 vuoteen lähimpänä, 55 758 006 km:n (0,37271 AU:n) päässä Maasta. Suomesta katsottuna perihelioppositiot ovat kuitenkin epäedullisia, koska Mars on silloin Suomesta katsottuna hyvin matalalla horisontissa Jousimiehen tähdistön suunnalla. Suomessa parhaimpia ovatkin perihelioppositiota seuraavat oppositiot, jolloin planeetta nousee korkeammalle taivaalle. Edellinen Marsin oppositio oli 29. tammikuuta 2010, ja seuraava oppositio oli 3. maaliskuuta 2012 (aphelioppositio). Maata sisempänä kiertävä planeetta Merkurius on joskus peittänyt kaukana Auringon toisella puolella olevan Marsin.
Mars näyttää Maasta katsottuna paljain silmin kirkkaalta tähdeltä. Kun sitä katsoo suurella kaukoputkella, siinä näkyy tummempia ja vaaleampia alueita, ”mantereita” ja ”meriä”, joiden nykyään tiedetään olevan eri värisiä pintamaalajeja. Maahan näkyvät myös kooltaan vaihtelevat pohjoinen ja eteläinen napalakki, keltaisia pölymyrskyjä ja valkeita pilviä. Tunnetuin Marsin tumma alue on Syrtis Major, joka erottuu melko hyvin pienehkölläkin kaukoputkella. Normaalikokoisella kaukoputkella Marsin kraatterit eivät näy, vaaleaa Hellasta lukuun ottamatta.

Topografinen kartta

Marsista on laadittu karttoja 1800-luvun lopulta lähtien. Varhaisissa kartoissa näkyy tummia ja vaaleita alueita. 
1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa Marsista laativat kaukoputkihavaintojen perusteella karttoja muun muassa Green, J. N. Lockyear, Giovanni Schiaparelli, Earl Charles Slipher, Percival Lowell ja Eugène Antoniadi. Eräässä vaiheessa oltiin näkevinään kanavia Marsin pinnalla. Nykyiset kartat perustuvat avaruusluotainten ottamiin kuviin. Ensimmäisen laajan Marsin kartoituksen teki amerikkalaisen Marsia kiertänyt Mariner 9. Sitä seurasivat Viking 1 ja Viking 2. Tulevia luotainlentoja varten ja tiedon saamiseksi on tarvetta kartoittaa Marsia yhä tarkemmin. Nykyään Marsia kartoittaa Euroopan Mars Express.

Meteoriitit

Jotkut meteoriitit sisältävät ainetta Marsista. Kun Marsiin on törmännyt iso kappale, osa törmäyksessä syntyneistä törmääjän ja Marsin sirpaleista on saavuttanut niin suuren nopeuden, että ne ovat kyenneet karkaamaan Marsin vetovoimakentästä. Tämän jälkeen sirpale on törmännyt Maahan meteoriittina. Tunnetuin Mars-peräinen meteoriitti on ALH84001.

Marsin tulivuoret

Olympus Mons on sammunut tulivuori, joka sijaitsee tuliperäisellä Tharsiksen ylängöllä kolmen muun kilpitulivuoren kanssa; Arsia Mons, Pavonis Mons ja Ascraeus Mons.

Marsin maankaltaistus

Marsin maankaltaistaminen tarkoittaisi Marsin olojen, kuten ilmaston ja kaasukehän muokkaamista elämälle sopiviksi. Kaksi teoreettista vaihtoehtoa on esitetty, ensimmäisessä napalakeissa oleva hiilidioksidijää haihdutetaan nostamalla Marsin kaasukehän lämpötilaa kasvihuonekaasuilla. Toinen vaihtoehto on napalakin lämmittäminen ja höyrystäminen Marsin kiertoradalle sijoitettujen peilien avulla.