дихання. «Вояджер» знайшов в атмосфері рідкісні хмари. Проте навіть вся атмосферна волога, якби вона випала на поверхню, покрила б її шаром не товще 0,01 мм Над низинами і на дні кратерів в холодний час доби стоять тумани, а «Вікінг-2» зареєстрував в 1979 році випадання снігу, що пролежав декілька місяців. На марсі зареєстровано слабе магнітне поле В = 0,5 мкТл. Температура поверхні марса була досить добре вивчена за наземними спостереженнями в інфрачервоному промінні. Температура верхнього шару грунту під час літнього сонцестояння може підійматися до 0°C. Найнижча температура була зареєстрована над зимовою полярною шапкою марса: t = –139° З, при такій температурі конденсується вуглекислий газ. Для марса характерний різкий перепад температур. В так званих оазисах, в районах озера Фенікс (плато Сонця) і землі Ноя перепад температур складає від –53° З до +22° З літом і від –103° З до –43° Із зимою. Отже, марс – вельми холодний мир, проте клімат там не набагато суворіше, ніж в Антарктиді.
Стародавні високогір'я, покриваючі південну півкулю, відрізняються від більш молодих північних рівнин. Можливо, це пов'язано з падінням на марс крупного астероїда. Кратерів на півночі значно менше.
Олімп – найбільша гора в Сонячній системі. Провал на вершині вулкана рівний за площею Лос-Анджелесу.
Поблизу екватора в районі Фарсида знайдені високі вулкани, один з яких – Олімп – найвища гора в Сонячній системі (його висота – 27 400 м, а діаметр підстави вулкана досягає 600 км). Біля Олімпу є і інші гігантські вулкани: гора Аськрійськая, гора Павлина і гора Арсия, висота яких перевищує 20 км. Це найвищі гори на планетах Сонячної системи. Що витекла з них лава, перш ніж застигнути, розтеклася у всі сторони, тому вулкани формою нагадують, швидше, коржики, а не конуси. Інший район стародавніх вулканів – Елізіум – підноситься над навколишнім пейзажем на 5 км. На марсі також сфотографовані піщані дюни, гігантські каньйони і розломи, а також метеоритні кратери. Найграндіозніша система каньйонів – долина Марінера завдовжки 4 тисячі кілометрів – починається від Фарсиди і пнувся на схід.
Поверхня марса має червонуватий колір через великі домішки оксидів заліза. Лежачі всюди кам'яні глиби – шматки вулканічних порід, що відкололися під час марсотрясений або падіння метеоритів. Час від часу попадаються кратери – залишки метеоритних ударів. Подекуди поверхня покрита багатошаровими породами, схожими на земні осадкові породи, що залишилися після відступу моря.
Північний полюс влітку. Полярна шапка полягає в цей час переважно з води.
В даний час на марсі немає рідкої води. Проте, швидше за все, білі полярні шапки, знайдені в 1704 році, складаються з водяного льоду з домішкою твердої вуглекислоти. Взимку вони тягнуться на третину (південна полярна шапка – на половину) відстані до екватора. Весною цей лід частково тане, а від полюсів до екватора розповсюджується хвиля потемніння, яку раніше приймали за марсіанські рослини. За сучасними уявленнями, загальний об'єм ув'язненого в полярній шапці північної півкулі льоду – приблизно 1,5 млн. км3, отже, в талому вигляді цей лід ніяк не міг утворювати гігантський океан, який, на думку багатьох дослідників, ніколи покривал мало не вся північна півкуля марса. Таким чином, залишається загадковим, куди поділа вода, яка ніколи рясніла на нині посушливій планеті.
Серед утворень, знайдених на поверхні марса, особливу увагу привертають руслообразные протоки, або меандровые долини. Їх зовнішній вигляд, наявність «приток» навряд чи можна пояснити інакше, ніж запропонувавши, що це – русла річок. Проте на марсі в даний час річки текти не можуть, там взагалі не може бути рідкої води. При такому невеликому тиску, який діє в даний час на планеті, вона закипає при дуже низьких температурах. Ніяка інша рідина не могла утворити спостережуваних русел: лава швидко застигає, а рідка вуглекислота навіть в земних умовах не може існувати. Отже, меандри з'явилися через существоваших раніше водних потоків, річок. Зараз для цього немає необхідних умов – значить, вони були у минулому. Для цього потрібно допустити, що в більш ранні епохи атмосферний тиск на марсі був значно вищим, ніж в даний час. Марс зазнав значні кліматичні зміни, але у далекому минулому він був більш теплою і вологою планетою, на якій цілком могло виникнути життя.
Втім, є і інше пояснення меандрам. Можливо, їх залишили маси льоду на зразок льодовиків, що залишають глибокі борозни на поверхні Землі, що рухаються. З'ясувалося, що темні області не є западинами. Деякі з них, включаючи Великій Сирт, є піднесеним плато з ухилами у всі сторони. Тонкий пил між камінням створює умови для тривалих пилових бурь. Для підйому пилу потрібна швидкість вітру в 80 м/с, і на марсі є області, де такі швидкості спостерігаються. Смерчі утворюються переважно поблизу перигелія, коли інтенсивність інсоляції на 23 % більше, ніж під час «середнього протистояння», і на 47 % більше, ніж в афелії. От чому пилові бурі частіше всього бувають в періоди великих протистоянь, коли літо в південній півкулі співпадає з проходженням марса через перигелій. Тривалість бурь може досягати 50–100 діб. Змінний колір поверхні зараз пояснюється саме бурями, тоді як раніше причиною цих змін вважалося зростання марсіанських рослин.
В 1877 році італійський астроном Джованні Ськіапареллі відкриває особливі утворення на поверхні марса, які він називає каналами. Американський астроном Персиваль Ловелл припустив, що це – смуги рослинності, що пнулися уздовж