ดาวอังคาร

ดาวอังคาร (อังกฤษ: Mars) เป็นดาวเคราะห์ลำดับที่สี่จากดวงอาทิตย์ เป็นดาวเคราะห์เล็กที่สุดอันดับที่สองในระบบสุริยะรองจากดาวพุธ ในภาษาอังกฤษได้ชื่อตามเทพเจ้าแห่งสงครามของโรมัน มักได้รับขนานนาม "ดาวแดง" เพราะมีออกไซด์ของเหล็กดาษดื่นบนพื้นผิวทำให้มีสีออกแดงเรื่อ ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์หินที่มีบรรยากาศเบาบาง มีลักษณะพื้นผิวคล้ายคลึงกับทั้งหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ และภูเขาไฟ หุบเขา ทะเลทราย ตลอดจนพิดน้ำแข็งขั้วดาวที่ปรากฏบนโลก คาบการหมุนรอบตัวเองและวัฏจักรฤดูกาลของดาวอังคารก็มีความคล้ายคลึงกับโลกซึ่งความเอียงก่อให้เกิดฤดูกาลต่าง ๆ ดาวอังคารเป็นที่ตั้งของโอลิมปัสมอนส์ ภูเขาไฟใหญ่ที่สุดบนดาวอังคารและสูงสุดอันดับสองในระบบสุริยะเท่าที่มีการค้นพบ และเป็นที่ตั้งของเวลส์มาริเนริส แคนยอนขนาดใหญ่อันดับต้น ๆ ในระบบสุริยะ แอ่งบอเรียลิสที่ราบเรียบในซีกเหนือของดาวปกคลุมกว่าร้อยละ 40 ของพื้นที่ทั้งหมดและอาจเป็นลักษณะการถูกอุกกาบาตชนครั้งใหญ่ ดาวอังคารมีดาวบริวารสองดวง คือ โฟบอสและดีมอสซึ่งต่างก็มีขนาดเล็กและมีรูปร่างบิดเบี้ยว ทั้งคู่อาจเป็นดาวเคราะห์น้อยที่ถูกจับไว้ คล้ายกับทรอยของดาวอังคาร เช่น 5261 ยูเรกา ก่อนหน้าการบินผ่านดาวอังคารที่สำเร็จครั้งแรกของ มาริเนอร์ 4 เมื่อปี 1965 หลายคนคาดว่ามีน้ำในรูปของเหลวบนพื้นผิวดาวอังคาร แนวคิดนี้อาศัยผลต่างเป็นคาบที่สังเกตได้ของรอยมืดและรอยสว่าง โดยเฉพาะในละติจูดขั้วดาวซึ่งดูเป็นทะเลและทวีป บางคนแปลความรอยมืดริ้วลายขนานเป็นร่องทดน้ำสำหรับน้ำในรูปของเหลว ภายหลัง มีการอธิบายว่าภูมิประเทศเส้นตรงเหล่านั้นเป็นภาพลวงตา แม้ว่าหลักฐานทางธรณีวิทยาที่ภารกิจไร้คนบังคับรวบรวมชี้ว่า ครั้งหนึ่งดาวอังคารเคยมีน้ำปริมาณมากปกคลุมบนพื้นผิว ณ ช่วงใดช่วงหนึ่งในระยะต้น ๆ ของอายุ ในปี 2005 เรดาร์เผยว่ามีน้ำแข็งน้ำ (water ice) ปริมาณมากขั้วทั้งสองของดาว และที่ละติจูดกลาง ยานสำรวจภาคพื้นดาวอังคารสปิริต พบตัวอย่างสารประกอบเคมีที่มีโมเลกุลน้ำเมื่อเดือนมีนาคม 2007 ส่วนลงจอดฟีนิกซ์ พบตัวอย่างน้ำแข็งน้ำโดยตรงในดินส่วนตื้นของดาวอังคารเมื่อวันที่ 31 กรกฎาคม 2008 การสังเกตโดย มาร์สรีคอนเนสเซนซ์ออร์บิเตอร์ เปิดเผยว่ามีความเป็นไปได้ที่จะมีน้ำไหลในช่วงเดือนที่ร้อนที่สุดบนดาวอังคาร ในปี 2013 ยานคิวริออซิตี ของนาซาค้นพบว่าดินของดาวอังคารมีน้ำเป็นองค์ประกอบระหว่างร้อยละ 1.5 ถึง 3 โดยมวล แม้ว่าน้ำนั้นจะติดอยู่กับสารประกอบอื่น ทำให้ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยอิสระ กำลังมีการสืบค้นเพื่อประเมินศักยภาพความสามารถอยู่อาศัยได้ในอดีตของดาวอังคาร ตลอดจนความเป็นไปได้ที่จะมีสิ่งมีชีวิตหลงเหลืออยู่ มีการสืบค้นบริเวณนั้นโดยส่วนลงจอด ไวกิง โรเวอร์ สปิริต และออปพอร์ทูนิตี ส่วนลงจอดฟีนิกซ์ และโรเวอร์ คิวริออซิตี มีการวางแผนภารกิจทางชีวดาราศาสตร์ไว้แล้ว ซึ่งรวม มาร์ส 2020 และเอ็กโซมาร์สโรเวอร์  ดาวอังคารสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจากโลกโดยง่ายซึ่งจะปรากฏให้เห็นเป็นสีออกแดง มีความส่องสว่างปรากฏได้ถึง −2.91 ซึ่งเป็นรองเพียงดาวพฤหัสบดี ดาวศุกร์ ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินโดยทั่วไปมีขีดจำกัดการมองเห็นรายละเอียดของภูมิประเทศขนาดประมาณ 300 กิโลเมตรเมื่อโลกและดาวอังคารเข้าใกล้กันมากที่สุดอันเป็นผลจากบรรยากาศของโลก ดาวอังคารมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณครึ่งหนึ่งของโลก และมีพื้นที่ผิวน้อยกว่าพื้นที่ผิวดินทั้งหมดของโลกรวมกันเพียงเล็กน้อย ดาวอังคารมีความหนาแน่นน้อยกว่าโลก มีปริมาตรประมาณร้อยละ 15 ของโลก และมีมวลประมาณร้อยละ 11 ของมวลของโลก ลักษณะปรากฏสีแดงปนส้มของพื้นผิวดาวอังคารมีสาเหตุมาจากไอเอิร์น (III) ออกไซด์ หรือสนิมเหล็ก อาจมองเห็นคล้ายกับบัตเตอร์สกอตช์ และสีอื่น ๆ ที่ปรากฏทั่วไปตามพื้นผิวนั้นมีได้ทั้งสีทอง สีน้ำตาล สีน้ำตาลอ่อน หรือสีออกเขียวขึ้นอยู่กับแร่องค์ประกอบ ดาวอังคารมีการแยกชั้นองค์ประกอบเช่นเดียวกับโลก โดยแบ่งเป็นส่วนแก่นโลหะความหนาแน่นสูงซึ่งถูกห่อหุ้มอยู่ภายใต้ส่วนประกอบอื่น ๆ ที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แบบจำลองปัจจุบันของโครงสร้างภายในแสดงรัศมีอาณาบริเวณของแก่นดาวอยู่ที่ประมาณ 1794±65 กิโลเมตร มีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็กและนิกเกิล โดยมีกำมะถันรวมอยู่ด้วยประมาณร้อยละ 16–17 คาดว่าแก่นไอเอิร์น(II) ซัลไฟด์นั้นมีธาตุเบาเป็นองค์ประกอบมากกว่าแก่นของโลกถึงสองเท่า แก่นดาวล้อมรอบไปด้วยเนื้อดาวซิลิเกตซึ่งประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างทางธรณีสัณฐานและภูเขาไฟต่าง ๆ บนดาวเคราะห์ซึ่งในปัจจุบันเหมือนจะสงบนิ่ง นอกเหนือจากซิลิกอนและออกซิเจน ธาตุที่มีมากที่สุดในเปลือกผิวของดาวอังคารได้แก่ เหล็ก แมกนีเซียม อะลูมิเนียม แคลเซียม และโพแทสเซียม ความหนาเฉลี่ยของเปลือกดาวอยู่ที่ประมาณ 50 กิโลเมตร มีความหนาสูงสุดที่ประมาณ 125 กิโลเมตร ส่วนเปลือกโลกซึ่งมีความหนาเฉลี่ย 40 กิโลเมตร ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์หินประกอบขึ้นจากแร่ชนิดต่าง ๆ ที่มีซิลิกอน ออกซิเจน โลหะ ตลอดจนธาตุอื่น ๆ อีกหลายชนิดเป็นองค์ประกอบรวมกันเข้าเป็นหิน พื้นผิวของดาวอังคารมีหินบะซอลต์ชนิดโทเลอิทิกเป็นองค์ประกอบหลัก แม้ว่าหลายส่วนเป็นหินชนิดที่มีซิลิกาสูงมากกว่าหินบะซอลต์ทั่วไปและอาจมีความคล้ายคลึงกับหินแอนดีไซต์บนโลกหรือแก้วซิลิเกต ภูมิภาคที่มีอัตราส่วนสะท้อนต่ำแสดงการมีเฟลด์สปาร์กลุ่มเพลจิโอเคลสหนาแน่น ในขณะที่ภูมิภาคที่มีอัตราส่วนสะท้อนต่ำทางตอนเหนือเผยให้เห็นการมีแผ่นซิลิเกตและแก้วชนิดที่มีซิลิกอนสูงด้วยความหนาแน่นสูงกว่าปกติ ในหลายส่วนของภูมิภาคที่ราบสูงตอนใต้ตรวจพบไพรอกซีนชนิดแคลเซียมสูงรวมอยู่เป็นปริมาณมาก นอกจากนั้นยังมีการพบฮีมาไทต์และโอลิวีนหนาแน่นในภูมิภาคจำเพาะบางแห่ง พื้นที่ผิวส่วนใหญ่ถูกปกคลุมด้วยชั้นหนาของเม็ดฝุ่นไอเอิร์น(III) ออกไซด์ละเอียด ถึงแม้ว่าดาวอังคารจะไม่มีหลักฐานของโครงสร้างสนามแม่เหล็กระดับครอบคลุมทั่วทั้งดาวในปัจจุบัน แต่ผลการสังเกตแสดงให้ทราบว่าหลายส่วนของเปลือกดาวถูกกระทำด้วยอำนาจแม่เหล็กและการพลิกผันสลับขั้วของสนามไดโพลเคยปรากฏมาแล้วในอดีต เพราะในทางบรรพวิทยาแม่เหล็ก แร่ที่มีความไวต่อแรงแม่เหล็กนั้นย่อมแสดงคุณสมบัติเช่นเดียวกันกับแถบสลับที่พบบนพื้นมหาสมุทรของโลก ทฤษฎีหนึ่งที่มีการตีพิมพ์ในปี 1999 และมีการตรวจสอบอีกครั้งในเดือนตุลาคม ปี 2005 (โดยอาศัยข้อมูลจากมาร์สโกลบอลเซอร์เวเยอร์) ชี้ว่าแนวแถบต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นแสดงถึงกิจกรรมการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาคบนดาวอังคารเมื่อเวลากว่าสี่พันล้านปีก่อน ก่อนที่ไดนาโมของดาวเคราะห์จะหยุดลงเป็นผลให้สนามแม่เหล็กของดาวจางหายไป ในช่วงการก่อกำเนิดระบบสุริยะ ดาวอังคารได้ถือกำเนิดขึ้นจากผลของกระบวนการสุ่มของมวลที่พอกพูนขึ้นแยกออกจากจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวอังคารจึงมีคุณลักษณะทางเคมีที่จำเพาะพิเศษหลายประการตามตำแหน่งในระบบสุริยะ ธาตุต่าง ๆ ที่มีจุดเดือดค่อนข้างต่ำตัวอย่างเช่นคลอรีน ฟอสฟอรัส และกำมะถัน จะพบเป็นปกติบนดาวอังคารในระดับที่มากกว่าโลก เป็นไปได้ว่าธาตุเหล่านี้ถูกขับออกมาจากบริเวณใกล้ดวงอาทิตย์โดยลมสุริยะอันทรงพลังในช่วงต้นของอายุขัย หลังการก่อกำเนิดดาวเคราะห์แล้ว ดาวเคราะห์ทั้งหมดล้วนเผชิญ "การระดมชนหนักครั้งหลัง" กว่าร้อยละ 60 ของพื้นที่ผิวดาวอังคารแสดงบันทึกเหตุการณ์การระดมชนจากยุคนั้น ในขณะที่เป็นไปได้ว่าพื้นที่ผิวส่วนที่เหลืออีกมากมายวางตัวอยู่ภายใต้แอ่งขนาดมโหฬารซึ่งก็เกิดขึ้นจากเหตุการณ์ดังกล่าว มีหลักฐานของแอ่งพุ่งชนขนาดมหึมาในบริเวณซีกโลกเหนือของดาวอังคารซึ่งแผ่ขยายกว้างราว 8,500 กิโลเมตร และยาวร่วม 10,600 กิโลเมตร หรือมีขนาดใหญ่เป็นสี่เท่าของแอ่งไอต์เค็น-ขั้วใต้ของดวงจันทร์ ทำให้เป็นแอ่งจากการพุ่งชนที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีการค้นพบ ทฤษฎีนี้เสนอว่าดาวอังคารถูกพุ่งชนโดยวัตถุขนาดเท่าดาวพลูโตเมื่อประมาณสี่พันล้านปีก่อน และคาดว่าเหตุการณ์นี้เองเป็นสาเหตุทำให้ดาวอังคารมีซีกดาวแตกต่างกันเป็นสองลักษณะอย่างชัดเจน เกิดแอ่งบอเรียลิสอันราบเรียบปกคลุมพื้นที่กว่าร้อยละ 40 ทางซีกเหนือของดาวเคราะห์ ประวัติศาสตร์ธรณีวิทยาของดาวอังคารสามารถแบ่งออกได้เป็นหลายช่วงเวลา แต่สำหรับช่วงเวลาหลักแล้วสามารถแบ่งได้เป็นสามยุคด้วยกัน กัมมันตภาพธรณีวิทยาบางอย่างยังคงเกิดขึ้นบนดาวอังคาร ที่หุบเขาอะธาบาสกามีร่องรอยการไหลของลาวาในลักษณะเป็นแผ่นอายุกว่า 200 ล้านปี ปรากฏร่องรอยการไหลของน้ำในพื้นผิวท่ามกลางรอยเลื่อนซึ่งเรียกว่าร่องแยกเซอร์เบอรัสด้วยอายุน้อยกว่า 20 ล้านปี บ่งชี้ว่าเป็นการพลุ่งขึ้นของภูเขาไฟเมื่อไม่นานมานี้เช่นกัน วันที่ 19 กุมภาพันธ์ 2008 ภาพจากยานมาร์สรีคอนเนสเซนซ์ออร์บิเตอร์แสดงให้เห็นหลักฐานของหิมะที่พังทลายลงมาจากหน้าผาความสูง 700 เมตร ข้อมูลจากยานส่วนลงจอด ฟีนิกซ์ ที่ส่งกลับมาแสดงว่าดินดาวอังคารมีความเป็นด่างเล็กน้อยและประกอบด้วยธาตุต่าง ๆ อาทิเช่น แมกนีเซียม โซเดียม โพแทสเซียม และคลอรีน สารอาหารเหล่านี้สามารถพบได้ทั่วไปในสวนบนโลกและต่างก็จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช การทดสอบโดนยานสำรวจเผยว่าดินดาวอังคารมีสมบัติเป็นด่างด้วยค่า พีเอชที่ 7.7 และมีเกลือเปอร์คลอเรตอยู่ราวร้อยละ 0.6 มีภูมิประเทศที่เป็นเส้นพาดขวางอยู่ทั่วไปบนดาวอังคารและที่เกิดขึ้นใหม่ ๆ ปรากฏบ่อยครั้งในบริเวณส่วนลาดที่สูงชันของหลุมตกกระทบ ร่องลึก และหุบเหว รอยเส้นพาดจะมีสีคล้ำในช่วงแรกแล้วค่อย ๆ จางลงเมื่อเวลาผ่านไป ในบางครั้งรอยเส้นเริ่มต้นในพื้นที่เล็ก ๆ ก่อนที่จะแผ่ขยายกว้างออกไปได้เป็นหลายร้อยเมตร สามารถมองเห็นได้ตามขอบของหินขนาดใหญ่และเครื่องกีดขวางต่าง ๆ ตามเส้นทางอีกด้วย ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปกล่าวว่ารอยเส้นเหล่านั้นเป็นดินชั้นล่างซึ่งมีสีคล้ำแต่ถูกเปิดออกมาให้เห็นจากการพังทลายของฝุ่นสีจางทางด้านบนหรือโดยพายุฝุ่น มีการเสนอคำอธิบายไปอีกหลายแนวทาง บางส่วนอธิบายว่าเกี่ยวข้องกับน้ำหรือแม้กระทั่งว่าเป็นการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต น้ำของเหลวนั้นไม่สามารถดำรงอยู่ได้บนดาวอังคารเนื่องจากความกดอากาศที่ต่ำมากเพียงแค่หนึ่งในร้อยของโลก เว้นแต่พื้นที่ลุ่มต่ำบางบริเวณในช่วงเวลาเพียงสั้น ๆ แผ่นน้ำแข็งที่ขั้วดาวทั้งคู่มีสภาพที่พอจะให้น้ำในปริมาณมาก ๆ ได้ เฉพาะปริมาตรของน้ำแข็งขั้วใต้ของดาวหากละลายลงก็จะให้น้ำเพียงพอสำหรับปกคลุมพื้นผิวทั้งหมดของดาวเคราะห์ได้ด้วยความลึก 11 เมตร ชั้นดินเยือกแข็งคงตัวแผ่ขยายจากขั้วดาวลงมาจนถึงประมาณละติจูดที่ 60 องศา คาดว่าน้ำแข็งปริมาณมากถูกจับเอาไว้ภายในไครโอสเฟียร์หนาของดาวอังคาร ข้อมูลเรดาร์จาก มาร์สเอ็กซ์เพรส และ มาร์สรีคอนเนสเซนซ์ออร์บิเตอร์ เมื่อกรกฎาคม 2005 แสดงน้ำแข็งปริมาณมหาศาลที่ขั้วทั้งสองของดาว และในเดือนพฤศจิกายน 2008 พบในบริเวณละติจูดกลาง ยานส่วนลงจอด ฟีนิกซ์ พบตัวอย่างน้ำแข็งโดยตรงในดินส่วนตื้นของดาวอังคารเมื่อวันที่ 31 กรกฎาคม 2008 ลักษณะทางธรณีสัณฐานที่มองเห็นบนดาวอังคารบ่งชี้อย่างหนักแน่นว่ามีน้ำของเหลวปรากฏบนพื้นผิวดาวเคราะห์ เส้นทางคดเคี้ยวขนาดใหญ่ที่โอบคลุมพื้นดินที่ถูกกัดเซาะหรือช่องทางการไหลออกนั้นตัดผ่านพื้นผิวโดยรอบกว่า 25 แห่ง คาดว่าร่องรอยเหล่านี้เป็นบันทึกประวัติศาสตร์ของกระบวนการกัดเซาะระหว่างที่มีการปลดปล่อยน้ำอย่างถล่มทลายออกมาจากชั้นหินอุ้มน้ำใต้พื้นผิว อย่างไรก็ตามโครงสร้างบางส่วนถูกตั้งสมมติฐานว่าเป็นผลมาจากการกระทำของธารน้ำแข็งหรือลาวา ตัวอย่างหนึ่งที่มีขนาดใหญ่คือ มาดดิมวัลลิส ซึ่งมีความยาว 700 km (430 mi) และมีขนาดใหญ่มากยิ่งกว่าแกรนด์แคนยอนด้วยความกว้าง 20 km (12 mi) และความลึก 2 km (1.2 mi) ในบางท้องที่ คาดว่าภูมิประเทศถูกกัดสร้างขึ้นมาโดยการไหลของน้ำตั้งแต่ช่วงต้น ๆ ของประวัติศาสตร์ดาวอังคาร ช่องทางการไหลเหล่านี้ที่มีอายุน้อยที่สุดคาดว่าเพิ่งจะเกิดขึ้นเมื่อเวลาเพียงไม่กี่ล้านปีที่แล้ว สำหรับที่อื่น ๆ โดยเฉพาะพื้นที่ที่เก่าแก่ที่สุดบนผิวดาวอังคาร โครงสร้างระดับเล็กย่อยตลอดจนเครือข่ายหุบเขาที่กระจายเป็นกิ่งก้านสาขาล้วนแผ่ขยายพาดขวางเป็นสัดส่วนอย่างมีนัยสำคัญในภาคพื้นภูมิประเทศ รูปลักษณะของหุบเขาเหล่านี้รวมทั้งการกระจายตัวแสดงนัยอย่างเด่นชัดว่าถูกเซาะสร้างโดยการไหลบ่าซึ่งเป็นผลลัพธ์มาจากฝนหรือหิมะที่ตกลงมาเมื่อยุคแรกของประวัติศาสตร์ดาวอังคาร การไหลของน้ำใต้ผิวดินและการผุดเซาะของน้ำบาดาลอาจแสดงบทบาทย่อยสำคัญในหลายเครือข่าย แต่หยาดน้ำฟ้าน่าจะเป็นสาเหตุหลักของริ้วร่องเกือบทั้งหมดในแต่ละกรณี ร่วมไปกับผนังของหลุมอุกกาบาตหรือหุบเขาลึก มีลักษณะภูมิประเทศนับพันที่ปรากฏคล้ายคลึงกับโตรกห้วยบนพื้นดิน ห้วยต่าง ๆ นี้มักมีอยู่ในพื้นที่ราบสูงทางซีกใต้ของดาวและเผชิญกับเส้นศูนย์สูตร ทั้งหมดชี้ไปในแนวขั้วดาวที่ละติจูด 30 องศา นักวิจัยจำนวนหนึ่งเสนอว่ากระบวนการก่อกำเนิดเกี่ยวข้องกับน้ำของเหลวซึ่งอาจมาจากน้ำแข็งที่ละลาย แม้ว่าจะมีอีกหลายคนแย้งว่ากลไกในการเกิดเกี่ยวข้องกับคาร์บอนไดออกไซด์เยือกแข็งหรือการเคลื่อนที่ของฝุ่นแห้ง ไม่ปรากฏว่ามีโตรกห้วยที่ถูกกร่อนทำลายบางส่วนโดยการผุกร่อนตามสภาพอากาศ และก็สังเกตไม่พบในหลุมจากการพุ่งชนทั้งหลายที่มีความเด่นชัด จึงเป็นเครื่องชี้ว่าภูมิประเทศดังกล่าวยังมีอายุน้อยและอาจเป็นได้ว่ายังคงเกิดขึ้นในปัจจุบัน ลักษณะทางธรณีวิทยาอื่นอีกหลายประการ เช่น ดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ และตะกอนน้ำพารูปพัดที่ถูกเก็บรักษาไว้ในหลุมอุกกาบาตต่าง ๆ เป็นพยานหลักฐานที่เสริมให้ทราบว่ามีสภาพแวดล้อมอุ่น-ชื้น ณ บางช่วงเวลาหรือหลายช่วงเวลาในประวัติศาสตร์ยุคต้นของดาวอังคาร สภาวะแวดล้อมเช่นนี้เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการเกิดมีอย่างกว้างขวางของทะเลสาบหลุมอุกกาบาตที่ข้ามผ่านเป็นสัดส่วนขนาดใหญ่บนพื้นผิว และนับว่ายังเป็นหลักฐานอิสระทั้งในทางแร่วิทยา ตะกอนวิทยา และธรณีสัณฐานวิทยาอีกด้วย หลักฐานนอกเหนือจากนี้ที่ยืนยันการที่ครั้งหนึ่งเคยมีน้ำของเหลวปรากฏบนผิวดาวอังคารมาจากการตรวจพบแร่ที่มีความจำเพาะ เช่น ฮีมาไทต์ และเกอไทต์ ซึ่งทั้งคู่บางครั้งจะก่อตัวในที่ที่มีน้ำ ในปี 2004 ยานออปพอร์ทูนิตี ตรวจพบแร่จาโรไซต์ซึ่งก่อตัวขึ้นเฉพาะเมื่อมีน้ำในสภาพเป็นกรด เป็นเครื่องพิสูจน์ว่าครั้งหนึ่งเคยมีน้ำอยู่บนดาวอังคาร หลักฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับน้ำของเหลวเมื่อไม่นานมานี้มาจากการค้นพบแร่ยิปซัมบนพื้นดินโดยยานสำรวจออปพอร์ทูนิตีของนาซา เมื่อธันวาคม 2011 นอกจากนี้ ฟรานซิส แมคคับบิน หัวหน้าฝ่ายศึกษา นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยนิวเม็กซิโกในแอลบูเคอร์คี ตรวจสอบลักษณะไฮดรอกไซด์ในผลึกแร่จากดาวอังคาร แถลงว่าน้ำในแมนเทิลส่วนบนของดาวอังคารมีปริมาณเท่ากับหรือมากกว่าที่โลกมีอยู่ที่ระดับ 50–300 ส่วนในล้านส่วน ซึ่งมากเพียงพอที่จะครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมดของดาวได้ด้วยความลึก 200 ถึง 1,000 เมตร เมื่อวันที่ 18 มีนาคม 2013 นาซารายงานหลักฐานจากเครื่องตรวจวัดบนยานสำรวจคิวริออซิตี ของแร่ที่เกิดขึ้นโดยมีน้ำเป็นองค์ประกอบ อย่างเช่นไฮเดรตของแคลเซียมซัลเฟต ในตัวอย่างหินหลายชนิดรวมทั้งชิ้นส่วนที่แตกออกมาของหิน "ทินทินา" และหิน "ซัตตันอินเลียร์" เช่นเดียวกับเวนและโนดูลในหินอื่น ๆ เช่นหิน "นอร์" และหิน "เวอนิกเก" การวิเคราะห์โดยใช้เครื่องมือดีเอเอ็นของยานสำรวจภาคพื้นให้หลักฐานเรื่องน้ำใต้ผิวดินว่ามีปริมาณกว่าร้อยละ 4 ลึกลงไปจนถึงระดับ 60 เซนติเมตร ในเส้นทางเคลื่อนผ่านของยานจากตำแหน่งจุดลงจอดแบรดบูรี ไปจนถึงพื้นที่ เยลโลไนฟ์เบย์ ในบริเวณภูมิภาคเกลเนก  นักวิจัยบางส่วนเชื่อว่าส่วนใหญ่ของพิ้นที่ราบต่ำทางตอนเหนือของดาวเคยถูกมหาสมุทรปกคลุมด้วยความลึกหลายร้อยเมตร ทั้งนี้ยังอยู่ในระหว่างการโต้แย้ง ในเดือนมีนาคม 2015 นักวิทยาศาสตร์ระบุว่ามหาสมุทรดังกล่าวอาจมีขนาดราวมหาสมุทรอาร์กติกของโลก การวินิจฉัยนี้ได้มาจากการประเมินอัตราส่วนระหว่างน้ำและดิวเทอเรียมในบรรยากาศปัจจุบันของดาวอังคารเทียบกันกับอัตราส่วนที่พบบนโลก ปริมาณดิวเทอเรียมที่พบบนดาวอังคารมีมากกว่าที่ดำรงอยู่บนโลกถึงแปดเท่า บ่งชี้ว่าดาวอังคารครั้งโบราณกาลมีน้ำเป็นปริมาณมากอย่างมีนัยสำคัญ ผลสำรวจจากยานคิวริออซิตี มาพบในภายหลังว่ามีดิวเทอเรียมในอัตราส่วนสูงในหลุมอุกกาบาตเกล อย่างไรก็ตามค่าที่ได้ยังไม่สูงพอที่จะสนับสนุนว่าเคยมีมหาสมุทรอยู่ นักวิทยาศาสตร์รายอื่น ๆ เตือนว่าการศึกษาใหม่นี้ยังไม่ได้รับการยืนยัน และชี้ประเด็นว่าแบบจำลองภูมิอากาศดาวอังคารยังไม่ได้แสดงว่าดาวเคราะห์มีความอบอุ่นเพียงพอในอดีตที่ผ่านมาที่จะเอื้อให้น้ำคงอยู่ในรูปของเหลวได้ ดาวอังคารมีแผ่นน้ำแข็งถาวรอยู่ที่ขั้วทั้งสอง เมื่อถึงฤดูหนาวของแต่ละขั้วพื้นที่โดยรอบก็จะตกอยู่ในความมืดอย่างต่อเนื่อง การเยือกเย็นลงของพื้นผิวเป็นสาเหตุให้เกิดการเยือกแข็งสะสมของบรรยากาศกว่าร้อยละ 25–30 ลงมาเป็นแผ่น CO2 เยือกแข็ง (น้ำแข็งแห้ง) เมื่อแต่ละขั้วกลับมาได้รับแสงแดดอีกครั้ง CO2 เยือกแข็งก็จะระเหิด เกิดเป็นลมขนาดมหึมากวาดซัดไปทั่วบริเวณขั้วด้วยอัตราเร็วถึง 400 กิโลเมตร/ชั่วโมง ปรากฏการณ์ตามฤดูกาลนี้ช่วยเคลื่อนย้ายฝุ่นและไอน้ำปริมาณมหาศาลให้ลอยสูงขึ้นคล้ายกับเมฆเซอร์รัสเยือกแข็งขนาดใหญ่บนโลก ยานสำรวจออปพอร์ทูนิตี ถ่ายภาพเมฆที่เป็นน้ำเยือกแข็งนี้ได้ในปี 2004 แผ่นที่ขั้วโลกทั้งสองมีองค์ประกอบหลักกว่าร้อยละ 70 เป็นน้ำเยือกแข็ง สำหรับคาร์บอนไดออกไซด์เยือกแข็งจะสะสมตัวเป็นชั้นที่บางกว่าเมื่อเทียบกันโดยหนาประมาณหนึ่งเมตรบนแผ่นขั้วเหนือเฉพาะในช่วงฤดูหนาวเท่านั้น ในขณะที่แผ่นขั้วใต้เป็นแผ่นน้ำแข็งแห้งคงตัวปกคลุมด้วยความหนาประมาณแปดเมตร แผ่นน้ำแข็งแห้งคงตัวที่ปกคลุมยังขั้วใต้นี้เกลื่อนกล่นไปด้วยหลุมตื้น ๆ พื้นเรียบขอบโค้งเว้าไม่แน่นอนหรือลักษณะภูมิประเทศแบบเหล็กเนยแข็งสวิส ภาพถ่ายซ้ำยังสถานที่เดิมแสดงให้เห็นการขยายตัวของรอยเหล่านี้ได้หลายเมตรต่อปี บอกให้ทราบว่าแผ่น CO2 คงตัวที่ปกคลุมขั้วใต้เบื้องบนแผ่นน้ำแข็งจากน้ำนั้นมีการสลายตัวไปตามเวลา แผ่นปกคลุมขั้วเหนือมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1,000 กิโลเมตร ระหว่างฤดูร้อนของซีกเหนือของดาวอังคาร และมีปริมาตรน้ำแข็งประมาณ 1.6 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร ซึ่งหากกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งแผ่นก็จะมีความหนา 2 กิโลเมตร (เปรียบเทียบกับน้ำแข็งปริมาตร 2.85 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร ของพืดน้ำแข็งกรีนแลนด์) แผ่นชั้วใต้มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 350 กิโลเมตรและมีความหนา 3 กิโลเมตร ปริมาตรรวมของน้ำแข็งในแผ่นขั้วใต้รวมทั้งที่เก็บสะสมในชั้นบริเวณใกล้เคียงประมาณว่ามีอยู่กว่า 1.6 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร แผ่นขั้วโลกทั้งคู่มีร่องรูปเกลียวปรากฏ ตามข้อมูลการวิเคราะห์จากชาเรดหรือเรดาร์สำรวจส่วนตื้นของดาวอังคารผ่านน้ำแข็ง แสดงว่าร่องดังกล่าวเป็นผลจากลมพัดลาดลงซี่งหมุนเป็นเกลียวเนื่องจากผลกระทบโคริโอลิส การเยือกแข็งตามฤดูกาลในบางท้องที่ใกล้กับแผ่นน้ำแข็งขั้วใต้ทำให้เกิดชั้นใสของแผ่นน้ำแข็งแห้งหนาประมาณหนึ่งเมตรเหนือพื้นดิน เมื่อถึงฤดูใบไม้ผลิ แสงอาทิตย์ทำให้ใต้พื้นผิวอุ่นขึ้น ความดันจาก CO2 ระเหิดบริเวณข้างใต้แผ่นจะดัน ยก และสุดท้ายทำให้แผ่นแตกออก ซึ่งนำไปสู่การปะทุแบบไกเซอร์ของแก๊ส CO2 ผสมกับทรายบะซอลต์สีคล้ำหรือฝุ่น กระบวนการนี้เกิดขึ้นเร็ว สังเกตจากอวกาศได้ในเวลาเพียงไม่กี่วันหรืออาจเป็นหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน อัตราการเปลี่ยนแปลงค่อนข้างจะไม่ปกติในทางธรณีวิทยาโดยเฉพาะกับดาวอังคาร แก๊สที่เคลื่อนไหลไปข้างใต้แผ่นจนถึงตำแหน่งไกเซอร์จะกัดสลักรูปแบบคล้ายใยแมงมุมกระจายออกเป็นรัศมีตามช่องทางที่ผ่านใต้น้ำแข็ง กระบวนการที่เกิดขึ้นเหมือนกับภาคตรงข้ามของโครงข่ายการกัดเซาะจากน้ำที่ระบายลงหลุมที่ดึงจุกอุดออกไป แม้ว่าดาวอังคารจะมีน้ำในปริมาณมาก แต่ส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็งปกคลุมไปด้วยฝุ่นที่แผ่นน้ำแข็งขั้วโลกของดาวอังคาร ปริมาตรของน้ำแข็งในแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกใต้หากละลายจะเพียงพอที่จะครอบคลุมพื้นผิวส่วนใหญ่ของโลกด้วยความลึก 11 เมตร (36 ฟุต) น้ำในรูปของเหลวไม่สามารถปกคลุมพื้นผิวดาวอังคารได้ เนื่องจากความกดอากาศต่ำบนดาวอังคาร ซึ่งน้อยกว่า 1% ของโลก เฉพาะที่ระดับความสูงต่ำสุดเท่านั้น ความดันและอุณหภูมิสูงพอที่จะทำให้น้ำสามารถเป็นของเหลวได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ น้ำในชั้นบรรยากาศมีขนาดน้อย แต่เพียงพอที่จะทำให้เกิดเมฆน้ำแข็งขนาดใหญ่ขึ้น และหิมะและน้ำค้างแข็งในรูปแบบต่าง ๆ ซึ่งมักผสมกับหิมะของน้ำแข็งแห้งคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อวันที่ 28 กันยายน 2558 องค์การบริหารการบินและอวกาศสหรัฐ (NASA) แถลงยืนยันพบน้ำที่เป็นของเหลวบนดาวอังคาร หลังส่งยานมาร์สเรคองเนซองส์ออร์บิเตอร์ (Mars Reconnaissance Orbiter : MRO) ไปโคจรรอบดาวอังคาร นับเป็นการค้นพบครั้งสำคัญของวงการวิทยาศาสตร์และดาราศาสตร์โลก ยาน MRO ได้ค้นพบหลักฐานร่องรอยทางน้ำไหลบริเวณปากหลุมที่เกิดจากการชนหลายแห่งบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดาวอังคาร และได้ติดตามศึกษาร่องรอยที่เป็นทางยาวคล้ายน้ำไหล ดังกล่าวมาโดยตลอด ใช้เวลาในการศึกษาประมาณ 4 ปี หรือประมาณ 2 ฤดูกาลของดาวอังคาร (ดาวอังคารใช้ประมาณ 2 ปี ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์) จนสามารถยืนยันได้ว่ามีการไหลของน้ำที่เป็นของเหลว แต่เนื่องจากดาวอังคารมีอุณหภูมิที่เย็นจัด และมีชั้นบรรยากาศที่เบาบางไม่ถึง 1%ของโลก จึงเป็นที่น่าสงสัยว่าน้ำคงสถานะเป็นของเหลวได้อย่างไร จนกระทั่งพบว่ามีองค์ประกอบที่สำคัญ คือ สารประกอบที่เป็นเกลือ ได้แก่ แมกนีเซียมเปอร์คลอเรต ซึ่งมีส่วนสำคัญที่ทำให้น้ำไม่กลายเป็นน้ำแข็งในอุณหภูมิที่ติดลบ ต่ำกว่าประมาณ -20 องศาเซลเซียส จึงเป็นที่มาของการแถลงข่าวในครั้งนี้ของนาซา กลายเป็นข่าวใหญ่และน่าตื่นเต้นในวงการวิทยาศาสตร์ หากในอดีตเราคาดว่ามีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ เช่น จุลินทรีย์ ต่อไปการค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารก็ต้องมีการปรับแผนในการศึกษา มุ่งประเด็นการค้นหาไปในบริเวณที่ของเหลวดังกล่าวต่อไป ภาพจาก MRO เปิดเผยให้เห็นถึงแร่ธาตุที่เกิดการไหลบนเนินเขารอบหลุมอุกกาบาตเฮล (Hale Crater) ซึ่งร่องรอยสีดำเหล่านี้เป็นพวกแร่ธาตุและผลึกเกลือที่ละลายอยู่กับน้ำ และเกิดขึ้นจากการไหลอย่างต่อเนื่องของน้ำลงไปตามเนินเขาเหล่านี้ แร่ธาตุที่ละลายอยู่ในน้ำเหล่านี้จะทำให้จุดเยือกแข็งของน้ำลดลง ซึ่งอาจจะมากพอที่จะทำให้สามารถคงสภาพของของเหลวเอาไว้บนพื้นผิวดาวอังคารได้ นอกจากนี้ องค์การนาซาคาดว่าน้ำที่ไหลอยู่อาจจะไหลอยู่ในภายใต้พื้นผิวตื้นๆ แต่ซึมออกมามากพอที่เผยให้เห็นในรูปของแร่ที่เปียกน้ำบนพื้นผิวเบื้องบน จากข้อมูลทางสเปกตรัมนาซาเชื่อว่าแร่ธาตุเหล่านี้น่าจะอยู่ในรูปของแมกนีเซียมเปอร์คลอเรต ซึ่งในบางกรณีสามารถทำให้น้ำคงสภาพของเหลวเอาไว้ได้ถึงที่อุณหภูมิ -70 C และบนโลกสามารถพบได้มากในบริเวณทะเลทราย และสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงขับดันของจรวดได้ ปกติแล้วเมื่อคนพูดถึงน้ำบนดาวอังคาร เรามักจะพูดถึงน้ำจำนวนมากในอดีตของดาวอังคาร หรือน้ำแข็งที่ถูกขังอยู่ลึกใต้พื้นผิวปัจจุบัน แต่ปัจจุบันนี้เรารู้แล้วว่าดาวอังคารมีน้ำที่เป็นของเหลวไหลอยู่บนพื้นผิวได้ แต่อย่างไรก็ดีผลการศึกษาเรื่องน้ำบนดาวอังคารนั้นไม่ใช่เรื่องใหม่ นักดาราศาสตร์มีการศึกษาเรื่องนี้มาต่อเนื่องยาวนานหลายปีแล้ว ในเดือนสิงหาคม 2024 ผลวิเคราะห์ข้อมูลใหม่จาก ยานอินไซต์ขององค์การนาซา ยืนยันการมีอยู่ของน้ำในสภาวะของเหลว ที่ระดับความลึก 10–20 กม. (6.2–12.4 ไมล์) ใต้พื้นผิวดาวอังคาร แม้ว่าโยฮันน์ ไฮน์ริก ฟอน เมดเลอร์ และวิลเฮล์ม เบียร์จะเป็นที่จดจำอย่างดียิ่งว่าเป็นผู้วาดแผนที่ดวงจันทร์แต่พวกเขาก็เป็น "นักวาดแผนที่ดาวอังคาร" อันดับแรก พวกเขาเริ่มโดยกำหนดภูมิประเทศพื้นผิวดาวอังคารส่วนใหญ่ให้เป็นหลักฐานมั่นคง และโดยการนี้จึงสามารถวัดคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวอังคารได้อย่างแม่นยำมากขึ้น ในปี 1840 เมดเลอร์รวบรวมผลการสังเกตตลอดสิบปีของเขาแล้ววาดแผนที่ดาวอังคารขึ้นเป็นครั้งแรก แทนที่จะมีการตั้งชื่อให้กับจุดสังเกตต่าง ๆ อันหลายหลากนั้น เบียร์และเมดเลอร์กลับใช้วิธีง่าย ๆ โดยระบุด้วยตัวอักษร เมอริเดียนเบย์ (ไซนัสเมอริเดียนี) ถูกเรียกเป็นภูมิประเทศ "a" ปัจจุบันนี้ภูมิประเทศบนดาวอังคารได้รับการตั้งชื่อจากหลายแหล่งที่มา ภูมิประเทศที่เห็นโดดเด่นจะตั้งชื่อตามเทววิทยาคลาสสิก หลุมอุกกาบาตที่ใหญ่กว่า 60 กิโลเมตรตั้งชื่อตามชื่อของนักวิทยาศาสตร์ นักเขียน และบุคคลอื่นใดที่มีบทบาทช่วยเหลือสนับสนุนในการศึกษาดาวอังคารซึ่งได้ล่วงลับไปแล้ว หลุมอุกกาบาตที่เล็กกว่า 60 กิโลเมตรลงมา ตั้งชื่อตามชื่อเมืองหรือหมู่บ้านบนโลกซึ่งจะต้องมีประชากรน้อยกว่า 100,000 คน หุบเขาขนาดใหญ่ได้ชื่อมาจาก คำ "ดาวอังคาร" หรือ ดาวฤกษ์" ในภาษาต่าง ๆ นานา ส่วนหุบเขาขนาดเล็กนั้นได้ชื่อจากชื่อของแม่น้ำ ภูมิประเทศที่มีความโดดเด่นขนาดใหญ่ยังคงมีชื่อเรียกเดิมอยู่หลายชื่อ แต่ก็มักมีการปรับปรุงเพื่อให้สะท้อนองค์ความรู้ใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของภูมิประเทศนั้น ตัวอย่างเช่น นิกซ์โอลิมปิกา (หิมะแห่งโอลิมปัส) กลายมาเป็น โอลิมปัสมอนส์ (ภูเขาโอลิมปัส) พื้นผิวดาวอังคารที่มองเห็นจากโลกแบ่งออกได้เป็นสองกลุ่มพื้นที่จากความแตกต่างของการสะท้อนแสง ที่ราบสีจางที่ปกคลุมด้วยฝุ่นและทรายอันอุดมไปด้วยออกไซด์ของเหล็กซึ่งมีสีแดงนั้น ครั้งหนึ่งเคยคิดกันว่าเป็น "ทวีป" ของดาวอังคาร จึงมีการตั้งชื่อทำนอง อะเรเบียเทร์รา (แผ่นดินแห่งอาระเบีย) หรืออย่าง แอมะโซนิสเพลนิเชีย (ที่ราบแอมะซอน) ภูมิประเทศคล้ำถูกคิดว่าเป็นทะเล ดังนั้นจึงตั้งชื่ออย่าง แมร์เอริเตรียม (ทะเลแดง) แมร์ไซเรนัม และออโรรีไซนัส ภูมิประเทศมืดคล้ำที่มีขนาดใหญ่ที่สุดที่มองเห็นจากโลกคือ เซียทิสเมเจอร์เพลนัม แผ่นน้ำแข็งคงตัวทางขั้วเหนือได้ชื่อว่า เพลนัมบอเรียม ในขณะที่แผ่นทางขั้วใต้เรียกว่า เพลนัมออสเทรล เส้นศูนย์สูตรของดาวอังคารถูกกำหนดโดยการหมุนของดาว แต่ตำแหน่งของเมริเดียนแรกเป็นสิ่งที่ถูกระบุขึ้นเอง ดังเช่นตำแหน่งกรีนิชของโลก คือต้องเลือกกำหนดจุดชี้ขาดขึ้นมา เมดเลอร์และเบียร์ได้เลือกเส้นเมอริเดียนในปี 1830 สำหรับแผนที่แรกของดาวอังคาร ต่อมาภายหลังยานอวกาศมาริเนอร์ 9 ได้ให้ภาพดาวอังคารมากมายในปี 1972 หลุมอุกกาบาตขนาดเล็กซึ่งได้ชื่อภายหลังว่า แอรี-0 ในบริเวณ ไซนัสเมอริเดียนี ("อ่าวตรงกลาง" หรือ "อ่าวเมอริเดียน") ได้ถูกเลือกเป็นจุดนิยามลองจิจูดที่ 0