Mars

افترض العلماء أن المريخ، خلال تكوين النظام الشمسي ، نشأ نتيجة عملية عشوائية لتراكم متسارع للمواد من القرص الكوكبي الأولي الذي كان يدور حول الشمس . يتميز المريخ بخصائص كيميائية فريدة ناتجة عن موقعه في النظام الشمسي. فالعناصر ذات درجات الغليان المنخفضة نسبيًا، مثل الكلور والفوسفور والكبريت ، أكثر شيوعًا على المريخ منها على الأرض؛ ويُعتقد أن هذه العناصر قد دُفعت إلى الخارج بفعل الرياح الشمسية النشطة للشمس الفتية . ^{[ 28 ]}

بعد تكوّن الكواكب، ربما تعرّض النظام الشمسي الداخلي لما يُعرف بالقصف الشديد المتأخر . يُظهر حوالي 60% من سطح المريخ آثار اصطدامات من تلك الحقبة، ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]} بينما يُرجّح أن يكون الجزء الأكبر من السطح المتبقي مُغطّى بأحواض اصطدام هائلة ناتجة عن تلك الأحداث. مع ذلك، شكّكت نماذج أحدث في وجود القصف الشديد المتأخر. ^{[ 32 ]} ثمة أدلة على وجود حوض اصطدام هائل في نصف الكرة الشمالي للمريخ، يمتد على مساحة 10,600 × 8,500 كيلومتر (6,600 × 5,300 ميل) ، أي ما يُعادل أربعة أضعاف حجم حوض القطب الجنوبي-أيتكن على سطح القمر تقريبًا ، والذي سيكون أكبر حوض اصطدام تم اكتشافه حتى الآن في حال تأكيده. ^{[ 33 ]} يُفترض أن هذا الحوض قد تشكّل عندما اصطدم جرم بحجم بلوتو بالمريخ قبل حوالي أربعة مليارات سنة. يُعتقد أن هذا الحدث هو سبب الانقسام النصف كروي للمريخ ، وقد أدى إلى تكوين حوض بورياليس الأملس الذي يغطي 40% من الكوكب. ^{[ 34 ] [ 35 ]} 

أظهرت دراسة أجريت عام 2023 أدلةً، استنادًا إلى ميل مدار ديموس ( قمر صغير للمريخ)، على أن المريخ ربما كان يمتلك نظام حلقات قبل 3.5 إلى 4 مليارات سنة. ^{[ 36 ]} ويُحتمل أن يكون هذا النظام الحلقي قد تشكّل من قمرٍ، أكبر من فوبوس بعشرين ضعفًا ، كان يدور حول المريخ قبل مليارات السنين؛ ويُعدّ فوبوس بقايا من تلك الحلقة. ^{[ 37 ] [ 38 ]}  

العصور:

يمكن تقسيم التاريخ الجيولوجي للمريخ إلى العديد من الفترات، ولكن فيما يلي الفترات الرئيسية الثلاث: ^{[ 39 ] [ 40 ]}

• العصر النواخي : تشكلت أقدم أسطح المريخ الموجودة،  قبل 4.5 إلى 3.5 مليار سنة. تتميز أسطح العصر النواخي بوجود العديد من الفوهات الناتجة عن اصطدامات كبيرة. يُعتقد أن انتفاخ ثارسيس ، وهو مرتفع بركاني، قد تشكل خلال هذه الفترة، مع فيضانات واسعة النطاق بالمياه السائلة في أواخرها. سُميت هذه المنطقة نسبةً إلى كوكب نواخيس تيرا . ^{[ 41 ]}
• العصر الهسبيري : من 3.5 إلى ما بين 3.3 و2.9  مليار سنة مضت. يتميز العصر الهسبيري بتكوّن سهول حمم بركانية واسعة. سُمّي نسبةً إلى سهل هيسبيريا بلانوم . ^{[ 41 ]}
• العصر الأمازوني : يمتد من 3.3 إلى 2.9  مليار سنة مضت وحتى الوقت الحاضر. تتميز مناطق الأمازون بقلة فوهات اصطدام النيازك ، ولكنها متنوعة للغاية في جوانب أخرى. تشكل جبل أوليمبوس مونس خلال هذه الفترة، مع تدفقات الحمم البركانية في أماكن أخرى على سطح المريخ. سُمي الجبل نسبةً إلى سهل أمازونيس بلانيتيا . ^{[ 41 ]}

لا تزال الأنشطة الجيولوجية مستمرة على سطح المريخ. فوادي أثاباسكا موطن لتدفقات حمم بركانية تشبه الصفائح، تشكلت قبل حوالي 200 مليون  سنة. كما شهدت أحواض سيربيروس تدفقات مائية قبل أقل من 20 مليون سنة، مما يشير إلى حدوث تداخلات بركانية حديثة نسبياً. ^{[ 42 ]} وقد التقط مسبار استطلاع المريخ صوراً لانهيارات جليدية. ^{[ 43 ] [ 44 ]} 

مثل الأرض، يتكون المريخ من لب معدني كثيف تعلوه طبقات صخرية أقل كثافة. ^{[ 49 ] [ 50 ]} الطبقة الخارجية هي القشرة، ويبلغ متوسط ​​سمكها حوالي 42-56 كيلومترًا (26-35 ميلًا) ، ^{[ 51 ]} مع حد أدنى للسمك يبلغ 6 كيلومترات (3.7 ميل) في سهل إيسيديس ، وحد أقصى يبلغ 117 كيلومترًا (73 ميلًا) في هضبة ثارسيس الجنوبية . ^{[ 52 ]} للمقارنة، يبلغ متوسط ​​سمك قشرة الأرض 27.3 ± 4.8 كيلومترًا. ^{[ 53 ]} العناصر الأكثر وفرة في قشرة المريخ هي السيليكون والأكسجين والحديد والمغنيسيوم والألومنيوم والكالسيوم والبوتاسيوم . وقد تأكد أن المريخ نشط زلزاليًا؛ ^{[ 54 ]} في عام 2019، أفيد أن مركبة InSight رصدت وسجلت أكثر من 450 زلزالًا مريخيًا وأحداثًا ذات صلة . ^{[ 55 ] [ 56 ]}    

يقع أسفل القشرة غطاء سيليكاتي مسؤول عن العديد من الظواهر التكتونية والبركانية على سطح الكوكب. يُعدّ الجزء العلوي من غطاء المريخ منطقة منخفضة السرعة ، حيث تكون سرعة الموجات الزلزالية أقل من سرعاتها في الطبقات المحيطة. ويبدو الغطاء صلبًا حتى عمق 250 كيلومترًا تقريبًا، ^{[ 48 ]} مما يمنح المريخ غلافًا صخريًا سميكًا جدًا مقارنةً بالأرض. أسفل هذا العمق، يصبح الغطاء أكثر مرونة تدريجيًا، وتبدأ سرعة الموجات الزلزالية بالازدياد مجددًا. ^{[ 57 ]} لا يبدو أن غطاء المريخ يحتوي على طبقة عازلة حراريًا مماثلة للغطاء السفلي للأرض ؛ بل على العكس، يصبح تركيبه المعدني مشابهًا لمنطقة الانتقال على الأرض عند عمق يزيد عن 1050 كيلومترًا . ^{[ 47 ]} في أسفل الغطاء، توجد طبقة سيليكات سائلة قاعدية يبلغ سمكها حوالي 150-180 كيلومترًا. ^{[ 48 ] ​​[ 58 ]} يبدو أن غلاف المريخ غير متجانس للغاية، إذ يحتوي على شظايا كثيفة يصل قطرها إلى 4 كيلومترات، يُرجح أنها دُفعت إلى أعماق الكوكب بفعل اصطدامات هائلة قبل حوالي 4.5 مليار سنة؛ وقد تباطأت الموجات عالية التردد الناتجة عن ثمانية زلازل مريخية أثناء مرورها بهذه المناطق الموضعية، وتشير النماذج إلى أن عدم التجانس ناتج عن حطام متباين التركيب محفوظ لأن المريخ يفتقر إلى الصفائح التكتونية ويحتوي على باطن بطيء الحركة يمنع التجانس الكامل. ^{[ 59 ] [ 60 ]}    

يتكون لب المريخ من الحديد والنيكل ، وهو منصهر جزئيًا على الأقل، وقد يكون له لب داخلي صلب. ^{[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]} يبلغ قطره حوالي نصف قطر المريخ، أي ما يقارب 1650-1675  كيلومترًا، وهو غني بالعناصر الخفيفة مثل الكبريت والأكسجين والكربون والهيدروجين . ^{[ 64 ] [ 65 ]} تُقدّر درجة حرارة اللب بـ 2000-2400  كلفن، ^{[ 66 ]} مقارنةً بـ 5400-6230 كلفن للّب الداخلي الصلب للأرض . ولا يزال وجود لب داخلي صلب داخل المريخ من عدمه موضوعًا لبحثٍ مستمر . أشارت دراسة أجريت عام 2023 باستخدام بيانات من مركبة الهبوط InSight إلى عدم وجود لب داخلي صلب، ^{[ 61 ]} ومع ذلك، أفادت دراسة أجريت عام 2025 استنادًا إلى البيانات نفسها باكتشاف لب داخلي صلب يبلغ نصف قطره 613 كيلومترًا (381 ميلًا) ± 67 كيلومترًا (42 ميلًا) . ^{[ 63 ]}  

المريخ كوكب أرضي يتكون سطحه من معادن تحتوي على السيليكون والأكسجين، بالإضافة إلى معادن وعناصر أخرى تُكوّن الصخور عادةً . يتألف سطح المريخ بشكل أساسي من البازلت الثولييتي ، ^{[ 67 ]} على الرغم من أن بعض أجزائه أغنى بالسيليكا من البازلت النموذجي، وقد تكون مشابهة للصخور الأنديزيتية على الأرض، أو زجاج السيليكا. تشير المناطق ذات البياض المنخفض إلى وجود تركيزات من الفلسبار البلاجيوكلازي ، حيث تُظهر المناطق الشمالية ذات البياض المنخفض تركيزات أعلى من المعتاد من السيليكات الصفائحية والزجاج عالي السيليكون. تحتوي أجزاء من المرتفعات الجنوبية على كميات قابلة للكشف من البيروكسينات عالية الكالسيوم . كما تم العثور على تركيزات موضعية من الهيماتيت والأوليفين . ^{[ 68 ]} يُغطى جزء كبير من السطح بطبقة سميكة من غبار أكسيد الحديد الثلاثي ذي الحبيبات الدقيقة . ^{[ 69 ]}

أظهرت بيانات مركبة الهبوط "فينيكس" أن تربة المريخ قلوية قليلاً وتحتوي على عناصر مثل المغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلور . توجد هذه العناصر الغذائية في تربة الأرض، وهي ضرورية لنمو النباتات. ^{[ 70} ] وأظهرت التجارب التي أجرتها المركبة أن درجة حموضة تربة المريخ قاعدية وتبلغ 7.7، وتحتوي على 0.6% ^من البيركلورات وزناً، ^{[ 71 ] [ 72 ]} وهي تركيزات سامة للإنسان . ^{[ 73 ] [ 74 ]}

تنتشر الخطوط على سطح المريخ، وتظهر خطوط جديدة باستمرار على المنحدرات الشديدة للفوهات والأخاديد والوديان. تكون هذه الخطوط داكنة في البداية، ثم تصبح أفتح مع مرور الوقت. قد تبدأ هذه الخطوط في منطقة صغيرة، ثم تنتشر لمئات الأمتار. وقد لوحظ أنها تتبع حواف الصخور وغيرها من العوائق في طريقها. تشمل الفرضيات المقبولة عمومًا أنها طبقات داكنة من التربة انكشفت بعد انهيارات غبارية لامعة أو زوابع غبارية . ^{[ 75 ]} وقد طُرحت عدة تفسيرات أخرى، بما في ذلك تلك التي تشمل الماء أو حتى نمو الكائنات الحية. ^{[ 76 ] [ 77 ]}

يبلغ متوسط ​​مستويات الإشعاع البيئي على سطح المريخ 0.64 ملي سيفرت يوميًا، وهو أقل بكثير من الإشعاع الذي يبلغ 1.84 ملي سيفرت يوميًا أو 22 ملي راد يوميًا خلال الرحلة من وإلى المريخ. ^{[ 78 ] [ 79 ]} وللمقارنة، تبلغ مستويات الإشعاع في المدار الأرضي المنخفض ، حيث تدور محطات الفضاء الأرضية ، حوالي 0.5 ملي سيفرت يوميًا. ^{[ 80 ]} أما سهل هيلاس بلانيتيا، فيتميز بأقل مستوى إشعاع سطحي، حيث يبلغ حوالي 0.342 ملي سيفرت يوميًا، ويضم أنابيب حمم بركانية جنوب غرب جبل هادرياكوس، حيث قد تصل مستويات الإشعاع إلى 0.064 ملي سيفرت يوميًا، ^{[ 81 ]} وهو مستوى مماثل لمستويات الإشعاع خلال الرحلات الجوية على الأرض.     

على الرغم من عدم وجود دليل على وجود مجال مغناطيسي عالمي منظم على سطح المريخ ، ^{[ 82 ]} تُظهر الملاحظات أن أجزاءً من قشرة الكوكب قد تمغنطت، مما يشير إلى حدوث انعكاسات متناوبة لقطبية مجاله ثنائي القطب في الماضي. يشبه هذا المغناطيسية القديمة للمعادن القابلة للتأثر المغناطيسي النطاقات المتناوبة الموجودة في قيعان محيطات الأرض . إحدى الفرضيات، التي نُشرت عام 1999 وأُعيد فحصها في أكتوبر  2005 (بمساعدة مركبة مارس غلوبال سيرفيور )، هي أن هذه النطاقات تشير إلى نشاط تكتوني للصفائح على سطح المريخ قبل أربعة مليارات سنة، قبل أن يتوقف الدينامو الكوكبي عن العمل ويتلاشى مجاله المغناطيسي. ^{[ 83 ]}

تضم منطقة ثارسيس الجبلية الشاسعة العديد من البراكين الضخمة، بما في ذلك بركان أوليمبوس مونس الدرعي . يبلغ عرض هذا البركان أكثر من 600 كيلومتر (370 ميلاً) . ^{[ 99 ] [ 100 ]} ونظرًا لضخامة الجبل وتعقيد بنيته عند حوافه، يصعب تحديد ارتفاعه بدقة. يبلغ فرق الارتفاع المحلي، من سفح المنحدرات التي تشكل حافته الشمالية الغربية إلى قمته، أكثر من 21 كيلومترًا (13 ميلاً) ، ^{[ 100 ]} أي ما يزيد قليلاً عن ضعف ارتفاع مونا كيا عند قياسه من قاعدته في قاع المحيط. ويقارب إجمالي فرق الارتفاع من سهول أمازونيس بلانيتيا ، التي تمتد لأكثر من 1000 كيلومتر (620 ميلاً) إلى الشمال الغربي، إلى القمة 26 كيلومترًا (16 ميلاً) ، ^{[ 101 ]} أي ما يقارب ثلاثة أضعاف ارتفاع جبل إيفرست ، الذي يبلغ ارتفاعه، بالمقارنة، ما يزيد قليلاً عن 8.8 كيلومترات (5.5 ميلاً) . وبالتالي، فإن جبل أوليمبوس مونس هو إما أطول جبل أو ثاني أطول جبل في النظام الشمسي ؛ الجبل الوحيد المعروف الذي قد يكون أطول منه هو قمة رياسيلفيا على الكويكب فيستا ، بارتفاع 20-25 كم (12-16 ميل) . ^{[ 102 ]}           

إن التباين الصارخ في تضاريس المريخ لافت للنظر: فالسهول الشمالية المسطحة بفعل تدفقات الحمم البركانية تتناقض مع المرتفعات الجنوبية المليئة بالحفر والفوهات الناتجة عن اصطدامات قديمة. من المحتمل أن يكون نصف الكرة الشمالي للمريخ قد تعرض، قبل أربعة مليارات سنة، لاصطدام بجسم يتراوح حجمه بين عُشر إلى ثلثي حجم قمر الأرض . إذا صحّ هذا، فسيكون نصف الكرة الشمالي للمريخ موقعًا لفوهة نيزكية تبلغ مساحتها 10,600 × 8,500 كيلومتر (6,600 × 5,300 ميل) ، أي ما يعادل تقريبًا مساحة أوروبا وآسيا وأستراليا مجتمعة، متجاوزةً بذلك سهل يوتوبيا وحوض أيتكن في القطب الجنوبي للقمر كأكبر فوهة نيزكية في النظام الشمسي. ^{[ 103 ] [ 104 ] [ 105 ]} 

يُشوه سطح المريخ 43,000 فوهة نيزكية، يبلغ قطر كل منها 5 كيلومترات (3.1 ميل) أو أكثر. ^{[ 106 ]} أكبر فوهة ظاهرة هي هيلاس ، التي يبلغ عرضها 2,300 كيلومتر (1,400 ميل) وعمقها 7,000 متر (23,000 قدم) ، وهي ظاهرة ضوئية واضحة للعيان من الأرض. ^{[ 107 ] [ 108 ]} وهناك ظواهر نيزكية أخرى بارزة، مثل أرغيري ، التي يبلغ قطرها حوالي 1,800 كيلومتر (1,100 ميل) ، ^{[ 109 ]} وإيسيديس ، التي يبلغ قطرها حوالي 1,500 كيلومتر (930 ميل) . ^{[ 110 ]} ونظرًا لصغر كتلة المريخ وحجمه، فإن احتمال اصطدام جسم ما به يبلغ نصف احتمال اصطدامه بالأرض تقريبًا. يقع المريخ بالقرب من حزام الكويكبات ، مما يزيد من احتمالية تعرضه للضرب بمواد من هذا المصدر. من المرجح أن يصطدم المريخ بالمذنبات قصيرة الدورة ، أي تلك التي تقع داخل مدار كوكب المشتري . ^{[ 111 ]}     

قد يكون للفوهات المريخية شكل يشير إلى أن الأرض أصبحت رطبة بعد اصطدام النيزك. ^{[ 112 ]}

يبلغ طول وادي مارينيريس ( المعروف أيضًا باسم أغاثودايمون في خرائط القنوات القديمة ^{[ 113 ]} )، وهو وادٍ ضخم، 4000 كيلومتر (2500 ميل) وعمقه يصل إلى 7 كيلومترات (4.3 ميل) . يُعادل طول وادي مارينيريس طول أوروبا، ويمتد على خُمس محيط المريخ . وللمقارنة، يبلغ طول جراند كانيون على الأرض 446 كيلومترًا (277 ميلًا) فقط، وعمقه حوالي كيلومترين (1.2 ميل) . تشكّل وادي مارينيريس نتيجة انتفاخ منطقة ثارسيس، مما أدى إلى انهيار القشرة الأرضية في تلك المنطقة. في عام 2012، طُرح أن وادي مارينيريس ليس مجرد منخفض تكتوني ، بل هو حدّ فاصل بين صفيحتين تكتونيتين، حيث حدثت حركة عرضية لمسافة 150 كيلومترًا (93 ميلًا) ، مما يجعل المريخ كوكبًا ذا ترتيب صفيحتين تكتونيتين محتمل . ^{[ 114 ] [ 115 ]}     

كشفت صورٌ التقطها نظام التصوير الحراري (THEMIS) على متن مركبة ناسا المدارية "مارس أوديسي" عن سبعة مداخل كهفية محتملة على سفوح بركان أرسيا مونس . ^{[ 116 ]} تُعرف هذه الكهوف، التي سُميت تيمنًا بأحباء مكتشفيها، مجتمعةً باسم "الأخوات السبع". ^{[ 117 ]} يتراوح عرض مداخل الكهوف بين 100 و252 مترًا (328 إلى 827 قدمًا) ، ويُقدّر عمقها بما لا يقل عن 73 إلى 96 مترًا (240 إلى 315 قدمًا) . ولأن الضوء لا يصل إلى أرضية معظم الكهوف، فقد تمتد إلى أعماق أكبر بكثير من هذه التقديرات الدنيا، وتتسع تحت السطح. يُعد كهف "دينا" الاستثناء الوحيد؛ إذ يمكن رؤية أرضيته، وقد قُيس عمقه بـ 130 مترًا (430 قدمًا) . قد تكون الأجزاء الداخلية لهذه الكهوف محمية من النيازك الدقيقة، والأشعة فوق البنفسجية، والتوهجات الشمسية ، والجسيمات عالية الطاقة التي تقصف سطح الكوكب. ^{[ 118 ] [ 119 ]}   

للمريخ فصولٌ تتناوب بين نصفيه الشمالي والجنوبي، على غرار الأرض. إضافةً إلى ذلك، يتميز مدار المريخ، مقارنةً بمدار الأرض، بانحرافٍ كبير ، حيث يقترب من نقطة الحضيض عندما يكون الصيف في نصفه الجنوبي والشتاء في نصفه الشمالي، ومن نقطة الأوج عندما يكون الشتاء في نصفه الجنوبي والصيف في نصفه الشمالي. ونتيجةً لذلك، تكون الفصول في نصفه الجنوبي أكثر تطرفًا، بينما تكون الفصول في نصفه الشمالي أكثر اعتدالًا مما هو معتاد. وقد تصل درجات الحرارة في الصيف في الجنوب إلى 30 درجة مئوية (54 درجة فهرنهايت) ، مقارنةً بدرجات الحرارة المكافئة في الصيف في الشمال. ^{[ 149 ]}  

تتراوح درجات حرارة سطح المريخ بين أدنى مستوياتها عند حوالي -110 درجة مئوية (-166 درجة فهرنهايت) وأعلى مستوياتها عند 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) في فصل الصيف الاستوائي. ^{[ 16 ]} ويعود هذا التفاوت الكبير في درجات الحرارة إلى رقة الغلاف الجوي الذي لا يستطيع تخزين الكثير من حرارة الشمس، وانخفاض الضغط الجوي (حوالي 1% من ضغط الغلاف الجوي للأرض )، وانخفاض القصور الحراري لتربة المريخ. ^{[ 150 ]} ويبعد المريخ عن الشمس 1.52 ضعف بعد الأرض، مما ينتج عنه تلقيه 43% فقط من كمية ضوء الشمس. ^{[ 151 ] [ 152 ]}    

يشهد المريخ أكبر عواصف غبارية في المجموعة الشمسية، حيث تصل سرعتها إلى أكثر من 160 كم/ساعة (100 ميل/ساعة) . وتتراوح هذه العواصف بين عواصف صغيرة النطاق وعواصف هائلة تغطي الكوكب بأكمله. وعادةً ما تحدث عندما يكون المريخ في أقرب نقطة له من الشمس، وقد ثبت أنها تزيد من درجة حرارة الأرض. ^{[ 153 ]} كما تُنتج الفصول جليدًا جافًا يغطي القمم الجليدية القطبية . ^{[ 154 ]}  

تشير التضاريس المرئية على سطح المريخ بقوة إلى وجود مياه سائلة على سطح الكوكب. تمتد مساحات شاسعة من الأرض المتآكلة، تُعرف بقنوات التدفق الخارجي ، عبر السطح في حوالي 25 موقعًا. يُعتقد أن هذه القنوات تُشكل سجلًا للتآكل الناتج عن التدفق الهائل للمياه من طبقات المياه الجوفية، على الرغم من أن بعض هذه التكوينات يُفترض أنها ناتجة عن فعل الأنهار الجليدية أو الحمم البركانية. ^{[ 163 ] [ 164 ]} يُعد وادي معاديم أحد أكبر الأمثلة، إذ يبلغ طوله 700 كيلومتر (430 ميلًا) ، وهو أكبر بكثير من جراند كانيون، بعرض 20 كيلومترًا (12 ميلًا) وعمق كيلومترين (1.2 ميل) في بعض الأماكن. يُعتقد أنه نُحت بفعل المياه الجارية في بدايات تاريخ المريخ. ^{[ 165 ]} يُعتقد أن أحدث هذه القنوات قد تشكلت قبل بضعة ملايين من السنين فقط. ^{[ 166 ]}   

في أماكن أخرى، ولا سيما في أقدم مناطق سطح المريخ، تنتشر شبكات متفرعة دقيقة من الوديان على مساحات شاسعة من سطح الكوكب. تشير خصائص هذه الوديان وتوزيعها بقوة إلى أنها نُحتت بفعل جريان المياه الناتج عن هطول الأمطار في المراحل المبكرة من تاريخ المريخ. قد يلعب تدفق المياه الجوفية واستنزاف المياه الجوفية أدوارًا ثانوية مهمة في بعض الشبكات، ولكن من المرجح أن هطول الأمطار كان السبب الرئيسي في نحت هذه الوديان في جميع الحالات تقريبًا. ^{[ 167 ]}

على امتداد الفوهات وجدران الأودية، توجد آلاف المعالم التي تبدو مشابهة للأخاديد الأرضية . تميل هذه الأخاديد إلى التواجد في مرتفعات نصف الكرة الجنوبي وتواجه خط الاستواء؛ وتقع جميعها شمال خط عرض 30 درجة. اقترح عدد من الباحثين أن عملية تكوينها تتضمن وجود الماء السائل، ربما من ذوبان الجليد، ^{[ 168 ] [ 169 ]} بينما جادل آخرون بآليات تكوين تتضمن صقيع ثاني أكسيد الكربون أو حركة الغبار الجاف. ^{[ 170 ] [ 171 ]} لم تتشكل أي أخاديد متآكلة جزئيًا بفعل التجوية، ولم تُلاحظ أي فوهات صدمية متراكبة، مما يشير إلى أن هذه المعالم حديثة التكوين، وربما لا تزال نشطة. ^{[ 169 ]} تُعد المعالم الجيولوجية الأخرى، مثل الدلتا والمراوح الفيضية المحفوظة في الفوهات، دليلًا إضافيًا على وجود ظروف أكثر دفئًا ورطوبة في فترة أو فترات من تاريخ المريخ المبكر. ^{[ 172 ]} تتطلب هذه الظروف بالضرورة وجود بحيرات فوهية على نطاق واسع عبر نسبة كبيرة من السطح، وهو ما توجد أدلة معدنية ورسوبية وجيومورفولوجية مستقلة عليه. ^{[ 173 ]} وتأتي أدلة أخرى على وجود الماء السائل على سطح المريخ من اكتشاف معادن محددة مثل الهيماتيت والجوثيت ، وكلاهما يتشكل أحيانًا في وجود الماء. ^{[ 174 ]}

تم إثبات البصمة الكيميائية لبخار الماء على سطح المريخ بشكل قاطع لأول مرة عام 1963 باستخدام التحليل الطيفي بواسطة تلسكوب أرضي. ^{[ 175 ] [ 176 ]} وفي عام 2004، رصدت المركبة "أوبورتيونيتي " معدن الجاروسيت ، الذي لا يتشكل إلا في وجود الماء الحمضي، مما يدل على وجود الماء على سطح المريخ في الماضي. ^{[ 177 ] [ 178 ]} وفي عام 2007، عثرت المركبة "سبيريت" على رواسب مركزة من السيليكا تشير إلى ظروف رطبة في الماضي، وفي ديسمبر 2011، عثرت المركبة "أوبورتيونيتي" التابعة لناسا على معدن الجبس ، الذي يتشكل أيضاً في وجود الماء، على سطح المريخ. ^{[ 179 ] [ 180 ] [ 181 ]} تشير التقديرات إلى أن كمية الماء في الوشاح العلوي للمريخ، والمتمثلة بأيونات الهيدروكسيل الموجودة في معادن المريخ، تساوي أو تفوق كمية الماء في الأرض، حيث تتراوح بين 50 و300 جزء في المليون من الماء، وهو ما يكفي لتغطية الكوكب بأكمله بعمق يتراوح بين 200 و1000 متر (660-3280 قدمًا) . ^{[ 182 ] [ 183 ]} 

في 18 مارس 2013، أفادت وكالة ناسا بوجود أدلة من أجهزة مركبة كيوريوسيتي الجوالة تشير إلى وجود ترطيب معدني ، يُرجح أنه كبريتات الكالسيوم المائية ، في عدة عينات صخرية ، بما في ذلك شظايا متكسرة من صخرتي "تينتينا" و "ساتون إنليير"، بالإضافة إلى عروق وعقيدات في صخور أخرى مثل صخرتي "كنور" و"فيرنيكه". ^{[ 184 ] [ 185 ]} وقد أظهر تحليل باستخدام جهاز DAN الخاص بالمركبة الجوالة وجود مياه جوفية، تصل نسبة محتواها المائي إلى 4%، على عمق يصل إلى 60 سنتيمترًا (24 بوصة) ، خلال رحلة المركبة من موقع برادبري لاندينغ إلى منطقة خليج يلوناييف في تضاريس غلينيلغ . ^{[ 184 ]} في سبتمبر 2015، أعلنت وكالة ناسا أنها عثرت على أدلة قوية على وجود تدفقات من المحلول الملحي المائي في خطوط متكررة على المنحدرات ، استنادًا إلى قراءات مطياف للمناطق الداكنة من المنحدرات. ^{[ 186 ] [ 187 ] [ 188 ]} تتدفق هذه الخطوط إلى أسفل المنحدرات في فصل الصيف المريخي، عندما تتجاوز درجة الحرارة -23 درجة مئوية، وتتجمد عند درجات حرارة أقل. ^{[ 189 ]} دعمت هذه الملاحظات فرضيات سابقة، استنادًا إلى توقيت التكوين ومعدل نموها، مفادها أن هذه الخطوط الداكنة ناتجة عن تدفق المياه أسفل السطح مباشرة. ^{[ 190 ]} ومع ذلك، أشارت دراسات لاحقة إلى أن هذه الخطوط قد تكون تدفقات جافة حبيبية، مع دور محدود للمياه في بدء العملية. ^{[ 191 ]} لا يزال التوصل إلى استنتاج قاطع بشأن وجود المياه السائلة ومدى انتشارها ودورها على سطح المريخ أمرًا صعب المنال. ^{[ 192 ] [ 193 ]}  

يشتبه الباحثون في أن جزءًا كبيرًا من السهول الشمالية المنخفضة للكوكب كان مغطى بمحيط يبلغ عمقه مئات الأمتار، على الرغم من أن هذه النظرية لا تزال مثيرة للجدل. ^{[ 194 ]} في مارس 2015، صرّح العلماء بأن مثل هذا المحيط ربما كان بحجم المحيط المتجمد الشمالي للأرض . وقد استُنتج هذا من نسبة البروتون إلى الديوتيريوم في الغلاف الجوي المريخي الحالي مقارنةً بتلك النسبة على الأرض. تبلغ كمية الديوتيريوم على المريخ (D/H = 9.3 ± 1.7 × 10⁻⁴ ⁾ من خمسة إلى سبعة أضعاف الكمية على الأرض (D/H = 1.56 × 10⁻⁴ ⁾ ، مما يشير إلى أن المريخ القديم كان يحتوي على مستويات أعلى بكثير من الماء. وقد كشفت نتائج مركبة كيوريوسيتي الجوالة سابقًا عن نسبة عالية من الديوتيريوم في فوهة غيل ، وإن لم تكن عالية بما يكفي للدلالة على وجود محيط في السابق. يحذر علماء آخرون من أن هذه النتائج لم تُؤكد بعد، ويشيرون إلى أن نماذج مناخ المريخ لم تُظهر حتى الآن أن الكوكب كان دافئًا بما يكفي في الماضي لدعم وجود مسطحات مائية سائلة. ^{[ 195 ]} بالقرب من القطب الشمالي تقع فوهة كوروليف التي يبلغ عرضها 81.4 كيلومترًا (50.6 ميلًا) ، والتي وجد مسبار مارس إكسبريس أنها مليئة بحوالي 2200 كيلومتر مكعب (530 ميلًا مكعبًا ) من جليد الماء. ^{[ 196 ]}   

في نوفمبر 2016، أعلنت وكالة ناسا عن اكتشاف كمية كبيرة من الجليد الجوفي في منطقة سهل يوتوبيا . وقُدِّر حجم المياه المكتشفة بما يعادل حجم مياه بحيرة سوبيريور (12,100 كيلومتر مكعب ^{[ 197 ]} ). ^{[ 198 ] [ 199 ]} وخلال عمليات الرصد التي أجراها مسبار إكسومارس لتتبع الغازات بين عامي 2018 و2021، رصد مؤشرات على وجود مياه، يُحتمل أن تكون جليدًا جوفيًا، في نظام وادي مارينيريس. ^{[ 200 ]}

أطلق السومريون القدماء على المريخ اسم نيرغال ، إله الحرب والطاعون. خلال العصر السومري، كان نيرغال إلهًا ثانويًا ذا أهمية ضئيلة، لكن في العصور اللاحقة، أصبح مركز عبادته الرئيسي مدينة نينوى . ^{[ 224 ]} في النصوص الميزوبوتامية، يُشار إلى المريخ باسم "نجم حساب مصير الموتى". ^{[ 225 ]} كما سجل علماء الفلك المصريون القدماء وجود المريخ كجسم متجول في سماء الليل ، وبحلول عام 1534 قبل الميلاد، كانوا على دراية بحركته التراجعية . ^{[ 226 ]} في عهد الإمبراطورية البابلية الحديثة ، كان علماء الفلك البابليون يسجلون بانتظام مواقع الكواكب ويجرون ملاحظات منهجية لسلوكها. بالنسبة للمريخ، كانوا يعلمون أن الكوكب يُكمل 37 دورة اقترانية ، أو 42 دورة حول دائرة البروج، كل 79 عامًا. ابتكروا طرقًا حسابية لإجراء تصحيحات طفيفة على المواقع المتوقعة للكواكب. ^{[ 227 ] [ 228 ]} في اليونان القديمة ، كان الكوكب يُعرف باسم Πυρόεις . ^{[ 229 ]} كان الاسم اليوناني الشائع للكوكب الذي يُشار إليه الآن باسم المريخ هو آريس. أطلق الرومان على الكوكب اسم المريخ، نسبةً إلى إله الحرب لديهم، والذي كان يُرمز إليه غالبًا بسيف ودرع الكوكب. ^{[ 230 ]}

في القرن الرابع قبل الميلاد، لاحظ أرسطو أن المريخ يختفي خلف القمر أثناء الاحتجاب ، مما يشير إلى بُعد الكوكب. ^{[ 231 ]} حاول بطليموس ، وهو يوناني عاش في الإسكندرية ، ^{[ 232 ]} معالجة مشكلة الحركة المدارية للمريخ. عُرض نموذج بطليموس وعمله الجماعي في علم الفلك في مجموعة متعددة المجلدات سُميت لاحقًا بالمجسطي (من الكلمة العربية التي تعني "الأعظم")، والذي أصبح المرجع الأساسي في علم الفلك الغربي على مدى القرون الأربعة عشر التالية. ^{[ 233 ]} تؤكد الأدبيات من الصين القديمة أن المريخ كان معروفًا لدى علماء الفلك الصينيين في موعد لا يتجاوز القرن الرابع قبل الميلاد. ^{[ 234 ]} في ثقافات شرق آسيا ، يُشار إلى المريخ تقليديًا باسم "نجم النار" (火星) استنادًا إلى نظام ووشينغ . ^{[ 235 ] [ 236 ] [ 237 ]}

في عام 1609، نشر يوهانس كيبلر دراسة استمرت عشر سنوات حول مدار المريخ، ^{[ 238 ]} مستخدمًا اختلاف المنظر اليومي للمريخ، الذي قاسه تيكو براهي ، لإجراء حساب أولي للمسافة النسبية إلى الكوكب. ^{[ 239 ]} من خلال ملاحظات براهي للمريخ، استنتج كيبلر أن الكوكب يدور حول الشمس ليس في دائرة، بل في مدار إهليلجي . علاوة على ذلك، أظهر كيبلر أن المريخ يتسارع كلما اقترب من الشمس ويتباطأ كلما ابتعد عنها، بطريقة سيفسرها الفيزيائيون لاحقًا كنتيجة لقانون حفظ الزخم الزاوي . ^{[ 240 ] : 433-437}

في عام 1610، استخدم الفلكي الإيطالي غاليليو غاليلي التلسكوب لأول مرة في الرصد الفلكي، بما في ذلك رصد المريخ . ^{[ 242 ]} وباستخدام التلسكوب، قيسَ التزيح اليومي للمريخ مرة أخرى في محاولة لتحديد المسافة بين الشمس والأرض. وقد قام جيوفاني دومينيكو كاسيني بهذا القياس لأول مرة عام 1672. وقد أعاقت جودة الأجهزة المستخدمة في القياسات المبكرة للتزيح. ^{[ 243 ]} وكان الاحتجاب الوحيد للمريخ بواسطة الزهرة الذي رُصد في 13 أكتوبر 1590، والذي رصده مايكل مايستلين في هايدلبرغ . ^{[ 244 ]}

بحلول القرن التاسع عشر، بلغت دقة التلسكوبات مستوىً كافيًا لتحديد معالم سطح المريخ. وفي الخامس من سبتمبر عام ١٨٧٧، حدث تقابلٌ بين المريخ ونقطة الحضيض. استخدم الفلكي الإيطالي جيوفاني سكياباريلي تلسكوبًا قطره ٢٢ سنتيمترًا (٨.٧ بوصة ) في ميلانو للمساعدة في إنتاج أول خريطة تفصيلية للمريخ. احتوت هذه الخرائط على معالم أطلق عليها اسم "كانالي" ، والتي، باستثناء وادي مارينيريس الطبيعي على الأرجح ، تبيّن لاحقًا أنها مجرد وهم بصري . كانت هذه " الكانالي" عبارة عن خطوط طويلة مستقيمة على سطح المريخ، أطلق عليها أسماء أنهار شهيرة على الأرض. وقد تُرجم مصطلحه، الذي يعني "قنوات" أو "أخاديد"، بشكل خاطئ إلى الإنجليزية بكلمة "canals". ^{[ ٢٤٥ ] [ ٢٤٦ ]} 

تأثرًا بهذه الملاحظات، أسس المستشرق بيرسيفال لويل مرصدًا فلكيًا مزودًا بتلسكوبين بقطر 30 و45 سنتيمترًا (12 و18 بوصة). استُخدم المرصد لاستكشاف المريخ خلال آخر فرصة سانحة عام 1894، وفي فترات التقابل اللاحقة الأقل ملاءمة. نشر لويل عدة كتب عن المريخ والحياة عليه، كان لها تأثير كبير على العامة. ^{[ 247 ] [ 248 ]} كما رُصدت القنوات بشكل مستقل من قبل فلكيين آخرين، مثل هنري جوزيف بيروتين ولويس ثولون في نيس، باستخدام أحد أكبر التلسكوبات في ذلك الوقت. ^{[ 249 ] [ 250 ]}

أدت التغيرات الموسمية (التي تشمل انحسار القمم القطبية وظهور المناطق المظلمة خلال فصل الصيف المريخي) بالإضافة إلى القنوات إلى تكهنات حول وجود حياة على المريخ، وساد اعتقاد طويل الأمد بأن المريخ يحتوي على بحار شاسعة ونباتات. ومع استخدام تلسكوبات أكبر، انخفض عدد القنوات الطويلة والمستقيمة التي تم رصدها. وخلال عمليات الرصد التي أجراها أنطونيادي عام 1909 باستخدام تلسكوب قطره 84 سنتيمترًا (33 بوصة) ، لوحظت أنماط غير منتظمة، ولكن لم تُشاهد أي قنوات . ^{[ 251 ]} 

كانت مركبة "مارس 1" التابعة للاتحاد السوفيتي أول مركبة فضائية من الأرض تزور المريخ ، حيث حلّقت بالقرب منه عام 1963، لكن الاتصال انقطع أثناء الرحلة. تبعتها مركبة "مارينر 4" التابعة لناسا ، لتصبح أول مركبة فضائية تنجح في الإرسال من المريخ؛ إذ أُطلقت في 28 نوفمبر 1964، ووصلت إلى أقرب نقطة لها من الكوكب في 15 يوليو 1965. رصدت "مارينر 4" حزام الإشعاع المريخي الضعيف، الذي قُدّر بنحو 0.1% من حزام الإشعاع الأرضي، والتقطت أولى الصور لكوكب آخر من أعماق الفضاء. ^{[ 253 ]}

بعد أن زارت المركبات الفضائية كوكب المريخ خلال ستينيات وسبعينيات القرن الماضي، تغيرت العديد من المفاهيم السابقة عنه جذرياً. فبعد نتائج تجارب فايكنغ للكشف عن الحياة، باتت فرضية كونه كوكباً ميتاً مقبولة على نطاق واسع. ^{[ 254 ]} وقد أتاحت البيانات التي جمعتها مارينر 9 وفايكنغ إمكانية رسم خرائط أكثر دقة للمريخ.

حتى عام 1997 وبعد توقف فايكنغ 1 في عام 1982، لم تتم زيارة المريخ إلا من قبل ثلاث مسابير فاشلة، اثنان منها حلقا دون اتصال ( فوبوس 1 ، 1988؛ مارس أوبزرفر ، 1993)، وواحد ( فوبوس 2، 1989) تعطل في المدار قبل الوصول إلى وجهته فوبوس .

في عام 1997، أصبحت مركبة مارس باثفايندر أول مهمة ناجحة لمركبة جوالة تتجاوز القمر، وبدأت مع مركبة مارس غلوبال سيرفيور (التي استمرت في العمل حتى أواخر عام 2006) وجودًا آليًا نشطًا ومتواصلًا على سطح المريخ، استمر حتى اليوم. وقد أنتجت خرائط كاملة ومفصلة للغاية لتضاريس المريخ ومجاله المغناطيسي ومعادن سطحه. ^{[ 255 ]}

انطلاقاً من هذه المهمات ، تم إرسال مجموعة من المركبات الفضائية الجديدة المحسنة غير المأهولة ، بما في ذلك المركبات المدارية والمركبات الهابطة والمركبات الجوالة ، إلى المريخ، مع مهمات ناجحة من قبل وكالة ناسا (الولايات المتحدة)، ووكالة جاكسا ( اليابان )، ووكالة الفضاء الأوروبية، والمملكة المتحدة ، ووكالة أبحاث الفضاء الهندية ( الهند )، ووكالة روسكوزموس (روسيا)، والإمارات العربية المتحدة ، ووكالة الفضاء الصينية ( الصين ) لدراسة سطح الكوكب ومناخه وجيولوجيته، ^{[ 256 ]} وكشف العناصر المختلفة لتاريخ وديناميكية الغلاف المائي للمريخ وآثار محتملة للحياة القديمة.

اعتبارًا من عام 2023يستضيف المريخ عشر مركبات فضائية عاملة .

ثمانية منها في المدار : مركبة مارس أوديسي 2001 ، ومركبة مارس إكسبريس ، ومركبة استطلاع المريخ المدارية ، ومركبة مافن ، ومركبة إكسومارس المدارية لتتبع الغازات ، ومركبة هوب المدارية ، ومركبة تيان وين-1 المدارية. ^{[ 257 ] [ 258 ]}

يوجد اثنان آخران على السطح: مركبة كيوريوسيتي التابعة لمختبر علوم المريخ ومركبة بيرسيفيرانس . ^{[ 259 ]}

تتوفر الخرائط المجمعة على الإنترنت في مواقع إلكترونية منها جوجل مارس . توفر وكالة ناسا أداتين عبر الإنترنت: مارس تريك، التي تقدم تصورات مرئية للكوكب باستخدام بيانات من 50 عامًا من الاستكشاف، وتجربة كيوريوسيتي ، التي تحاكي السفر على سطح المريخ ثلاثي الأبعاد باستخدام مركبة كيوريوسيتي . ^{[ 260 ] [ 261 ]}

تشمل المهمات المخطط لها إلى المريخ ما يلي:

• مركبة إسكابيد الفضائية التابعة لناسا ، والتي تم إطلاقها في 13 نوفمبر 2025. ^{[ 262 ] [ 263 ] [ 264 ]}
• مهمة مركبة روزاليند فرانكلين الجوالة ، المصممة للبحث عن أدلة على وجود حياة سابقة، كان من المقرر إطلاقها في عام 2018، لكنها تأجلت مرارًا وتكرارًا، حيث تم تأجيل موعد الإطلاق إلى عام 2028 كأقرب تقدير. ^{[ 265 ] [ 266 ] [ 267 ]} أُعيد إطلاق المشروع في عام 2024 بتمويل إضافي. ^{[ 268 ]}
• من المقرر إطلاق مفهوم حالي لمهمة مشتركة بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية لإعادة عينات من المريخ في عام 2026. ^{[ 269 ] [ 270 ]}
• ^{[ 271 ]} مهمة تيان وين-3 الصينية لإعادة العينات، والمقرر إطلاقها إما في عام 2028 أو 2030.

اعتبارًا من فبراير 2024 وقد بلغ حجم الحطام الناتج عن هذا النوع من المهمات أكثر من سبعة أطنان. ويتكون معظمه من مركبات فضائية محطمة وغير نشطة، بالإضافة إلى مكونات مهملة. ^{[ 272 ] [ 273 ]}

في أبريل 2024، اختارت وكالة ناسا عدة شركات لبدء دراسات حول تقديم خدمات تجارية لتعزيز العلوم الروبوتية على سطح المريخ. وتشمل المجالات الرئيسية إنشاء شبكات الاتصالات، وإيصال الحمولات، وتصوير سطح المريخ. ^{[ 274 ]}

في عام 2025، شكّلت الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب لجنةً مخصصةً لتحديد أولويات الأهداف العلمية التي ستوجه استكشاف الإنسان للمريخ. ^{[ 275 ] [ 276 ]} ومن بين مئات المشاريع المحتملة، سلطت اللجان الأربع التابعة للجنة (علم الأحياء الفلكي، وعلوم الأرض، وعلوم الغلاف الجوي وفيزياء الفضاء، والعلوم البيولوجية والفيزيائية والعوامل البشرية) الضوء على أحد عشر هدفًا علميًا رئيسيًا، وكان البحث عن حياة أصلية حالية أو منقرضة على المريخ على رأس الأولويات. ^{[ 275 ]}

طُرحت عدة خطط لإرسال مهمة مأهولة إلى المريخ ، لكن لم يُكتب لأي منها النجاح. وقد نصّ قانون تفويض وكالة ناسا لعام 2017 على تكليف الوكالة بدراسة جدوى إرسال مهمة مأهولة إلى المريخ في أوائل ثلاثينيات القرن الحالي؛ وخلص التقرير الناتج إلى أن ذلك غير ممكن. ^{[ 292 ] [ 293 ]} إضافةً إلى ذلك، كانت الصين تخطط في عام 2021 لإرسال مهمة مأهولة إلى المريخ في عام 2033. ^{[ 294 ]} كما اقترحت شركات خاصة ، مثل سبيس إكس، خططًا لإرسال بشر إلى المريخ ، بهدف الاستيطان على الكوكب في نهاية المطاف . ^{[ 295 ]} وبحلول عام 2024، شرعت سبيس إكس في تطوير مركبة الإطلاق ستار شيب بهدف استعمار المريخ. وفي خططٍ عُرضت على الشركة في أبريل 2024، يتصور إيلون ماسك بدء مستعمرة على المريخ خلال العشرين عامًا القادمة. سيُمكن تحقيق ذلك من خلال الإنتاج الضخم المُخطط له لمركبة ستار شيب، وسيُعتمد في البداية على إعادة التموين من الأرض، واستخدام الموارد الموجودة على سطح المريخ، إلى أن تصل مستعمرة المريخ إلى الاكتفاء الذاتي الكامل. ^{[ 296 ]} من المرجح أن تتم أي مهمة بشرية مستقبلية إلى المريخ ضمن نافذة الإطلاق المثلى ، والتي تحدث كل 26 شهرًا. وقد اقتُرح استخدام قمر فوبوس كنقطة ارتكاز لمصعد فضائي . ^{[ 297 ]} إلى جانب وكالات الفضاء الوطنية وشركات الفضاء، تدعو منظمات مثل جمعية المريخ ^{[ 298 ]} وجمعية الكواكب ^{[ 299 ]} إلى إرسال بعثات بشرية إلى المريخ.