MARTE

Dati rielaborati fonti Wikipedia e NASA (C)

Marte è il quarto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole. Alcuni suoi parametri orbitali, quali l'inclinazione dell'asse di rotazione e la durata del giorno, lo rendono abbastanza simile alla Terra; a differenza di quest'ultima, tuttavia, Marte presenta un'atmosfera molto rarefatta, temperature medie superficiali più basse e dimensioni assai ridotte (il suo diametro è solo la metà di quello terrestre).

Cenni storici

Marte è, dopo Venere, il pianeta più facilmente individuabile dalla Terra, per via della grande luminosità relativa e del caratteristico colore rosso. Per questo motivo già le popolazioni antiche lo associavano all'immagine di Ares/Marte, dio del fuoco e della guerra.

Fu solo sul finire del XVIII secolo, tuttavia, che attente osservazioni consentirono la scoperta dei due satelliti naturali, Phobos e Deimos, probabilmente asteroidi catturati dalla gravità del pianeta. L'esistenza di tali satelliti era già stata postulata da tempo, tanto che oltre un secolo e mezzo prima Jonathan Swift ne citava alcuni dati orbitali approssimativi ne I viaggi di Gulliver. Nello stesso periodo un'errata traduzione dei lavori di Schiaparelli, astronomo italiano, portò il mondo scientifico a credere che su Marte vi fossero canali irrigui artificiali, mentre effettivamente lo scienziato aveva solo parlato di grandi solchi sulla superficie.

Le aspettative del grande pubblico vennero disattese quando, nel 1965, la sonda Mariner 4 raggiunse per la prima volta il pianeta, non rilevando segni di costruzioni. Il primo atterraggio di sonde automatiche avvenne undici anni dopo, con le missioni Viking I e II, ma non vennero rilevate tracce di vita o di composti organici in superficie. Dal finire dello scorso secolo Marte è stato nuovamente meta di numerose sonde, statunitensi ed europee, che hanno portato a un significativo miglioramento delle nostre conoscenze sul pianeta.

Osservazione da Terra

A causa del periodo orbitale il pianeta risulta in opposizione (e quindi facilmente osservabile) solo ogni due anni circa. Mentre a causa dell'eccentricità orbitale la sua distanza relativa varia ad ogni opposizione determinando piccole e grandi opposizioni, con un diametro apparente da 13,5 a 25 secondi d'arco.

L'osservazione di Marte è strettamente legata alle condizioni di osservabilità del pianeta, ossia in base al tipo di opposizione: se afelica o perielica; la forte variazione di diametro infatti consente differenti capacità osservative.

Nelle migliori condizioni (diametro massimo, altezza massima dall'orizzonte, condizioni meteo ecc.) il pianeta mostra chiaramente, con un telescopio di 200 mm, le calotte polari, diversi dettagli superficiali, e persino le nubi in sospensione.

Periodicamente la superficie è interessata da fenomeni intensi di tempeste di sabbia a causa delle variazioni termobariche dell'atmosfera. Diversamente dalla Terra, questi fenomeni riescono ad interessare il pianeta nella sua globalità, sollevando polvere e occultando totalmente la visione superficiale. In questo caso per intere settimane al telescopio è non possibile riscontrare alcun dettaglio.

Le calotte polari di Marte mostrano evidenti variazioni stagionali. Dipendentemente dalla stagione, si può osservare un restringimento o un'espansione della struttura ghiacciata. Tramite opportune tecniche è possibile eseguire misure della regressione e accertare numericamente la sua variazione.

Non di rado, è possibile osservare strutture nuvolose presenti. Molte di esse hanno una diversa origine, alcune sono prodotte dalle variazioni di temperatura per il sopraggiungere del giorno o della notte (nubi mattutine o serali), mentre altre sono nubi tipiche di alcune regioni come picchi di caldere vulcaniche (Monte Olimpus) o depressioni (bacino di Hellas). Alcuni di questi fenomeni si dissolvono nel giro di alcune ore.

Parametri orbitali

Marte orbita attorno al Sole ad una distanza media di circa 228 milioni di km (1,52 unità astronomiche); a causa della discreta eccentricità della sua orbita, pari a 0,09336, la sua distanza dalla Terra all'opposizione può oscillare fra circa 100 e circa 56 milioni di km.

Il periodo di rivoluzione del pianeta è pari a 686,979 giorni terrestri; il piano dell'orbita si discosta di circa 1,85° da quello dell'eclittica.

Marte ha una massa pari ad appena l'11% di quella terrestre; il suo raggio equatoriale misura 3393 km.

La massa di Marte è pari a 0,107 volte quella terrestre, ed il suo volume è pari a 0,150 volte quello della Terra. Il diametro equatoriale del pianeta vale 6787 km (con uno schiacciamento polare dell'1% circa) e la sua densità media è 3,95 volte quella dell'acqua.

L'asse di rotazione marziano è inclinato di 25° 11', mentre il suo periodo di rotazione attorno al proprio asse è di 24 h 37 min 25 s: entrambi i valori sono simili ai corrispondenti parametri terrestri.

Atmosfera

L'atmosfera marziana si compone principalmente di biossido di carbonio (95%), azoto (2,7%), argon (1,6%), vapore acqueo, ossigeno e ossido di carbonio. La pressione atmosferica media è di 7 millibar. Sono presenti perturbazioni atmosferiche come tempeste di sabbia (che avvolgono anche l'intero pianeta e durano mesi), che danno luogo a fenomeni di erosione delle rocce.

L'atmosfera di Marte, a causa della bassa gravità del pianeta, è estremamente rarefatta e completamente priva dei gas più leggeri; la pressione rilevata dalle sonde automatiche inviate sul pianeta è di circa 7-9 hPa nelle depressioni più profonde (la pressione media dell'atmosfera terrestre, a titolo di paragone, è di 1015 hPa). Precedenti osservazioni dei transiti di Marte davanti alle stelle, effettuate da Terra, già prima dell'era spaziale avevano suggerito una simile situazione.

L'atmosfera appare ricca di polveri che le conferiscono una caratteristica colorazione arancione-marrone quando osservata dalla superficie del pianeta; i dati registrati dai Mars Exploration Rover indicano una dimensione media delle particelle sospese di circa 1.5 micrometri.

La mancanza di ozono permette alle radiazioni ultraviolette solari, letali per ogni forma di vita conosciuta, di raggiungere la superficie.

Nel marzo del 2004 le misurazioni della sonda orbitante europea Mars Express hanno confermato ufficialmente la presenza di metano nell'atmosfera marziana, con una concentrazione volumetrica di circa 10 parti per miliardo. La presenza di un simile gas, altamente instabile, rende necessario supporre l'esistenza di un processo di rigenerazione del metano tuttora in corso o comunque avvenuta negli scorsi secoli; sono state ipotizzate un'origine vulcanica, cometaria o biologica (con la presenza di microrganismi metanogeni), ma mancano conferme sperimentali a sostegno delle teorie. Gli scienziati stanno attualmente cercando di individuare alcune componenti secondarie che potrebbero rivelare l'origine del metano, come l'etano, che sulla Terra è generato dagli oceani contestualmente al metano di provenienza biologica, o il diossido di zolfo, associato all'attività vulcanica.

L'aspetto dell'atmosfera marziana varia significativamente con il ciclo delle stagioni; nei mesi invernali, quando i poli sono costantemente al riparo dalla luce solare, la temperatura superficiale diminuisce a tal punto che un quarto dell'atmosfera condensa e precipita sotto forma di diossido di carbonio ghiacciato (ghiaccio secco); all'aumentare dell'insolazione il CO2 sublima, generando forti venti diretti verso le regioni tropicali del pianeta, che possono raggiungere i 400 chilometri orari. Un effetto secondario della circolazione atmosferica così indotta è il trasporto di una grande quantità di polveri e di vapor d'acqua, che portano alla formazione di cirri particolarmente numerosi ed imponenti, fotografati dal modulo di terra statunitense Opportunity.

Superficie

La maggior parte dell'emisfero meridionale di Marte è costituita da un unico, vasto altipiano che presenta molti crateri da impatto. La struttura di Marte, va detto, presenta sia similitudini che differenze notevoli con la Terra. La superficie di Marte non pare movimentata dall'energia che caratterizza quella terrestre. In sostanza, Marte non ha una crosta suddivisa in placche, e quindi la tettonica a zolle del modello terrestre risulta inapplicabile a tale pianeta.

L'attività vulcanica è stata molto intensa, come testimonia la presenza di imponenti vulcani. Il maggiore di essi è il Monte Olimpo, che, con una base di 600 km e un'elevazione pari a circa 24 km rispetto alle pianure circostanti, è il maggior vulcano del sistema solare. Esso è molto simile ai vulcani a scudo delle isole Hawaii, originatisi dall'emissione per lunghissimi tempi di lava molto fluida. Uno dei motivi per i quali tali giganteschi edifici vulcanici sono presenti è che, per l'appunto, la crosta marziana è priva della mobilità delle placche tettoniche. Questo significa che i 'punti caldi' da cui sale in superficie il magma battono sempre le stesse zone del pianeta, senza spostamenti nel corso di milioni di anni di attività (come invece avviene sulla Terra, cosa che forma arcipelaghi come le Hawaii). La ridotta forza di gravità ha certamente agevolato la lava, che su Marte ha un peso di poco superiore che l'acqua sulla Terra. Questo ha reso possibile una più facile risalita dal sottosuolo e una più ampia e massiva diffusione sulla superficie. Un gigantesco canyon, lungo 5000 km, largo 500 km e profondo 5/6 km attraversa il pianeta all'altezza dell'equatore e prende il nome di Valles Marineris, ed è l'unica struttura vagamente simile a quelle osservate nel XIX secolo e considerate poi uno dei più grandi sbagli della moderna astronomia. La sua presenza costituisce un vero e proprio sfregio sulla superfice marziana, e data la sua enorme struttura, non è chiaro cosa possa averla prodotta: certamente non l'erosione data da agenti atmosferici o acqua. La struttura di questo canyon è tale da far sembrare minuscolo il Grand Canyon americano, che pure è, come dice il suo stesso nome, immane. L'equivalente terrestre sarebbe, dimensionalmente parlando, un canyon che partisse da Londra e arrivasse a Città del Capo, con profondità dell'ordine dei 10 km. Questo consente di capire come tale canyon abbia una considerevole importanza per la struttura di Marte, e come esso non sia classificabile con casi noti sulla Terra.

La superficie di Marte apparve sin dalle prime esplorazioni mediante sonde automatiche come complessa e geologicamente diversificata. Mentre l'emisfero sud è ricoperto da vasti crateri e si eleva al di sopra del livello topografico di riferimento, l'emisfero nord è scarsamente craterizzato e situato generalmente al di sotto di tale livello (che corrisponde per convenzione alla quota ove la pressione atmosferica vale 6.1 hPa).

L'emisfero sud si compone principalmente di una crosta rocciosa molto antica, attraversata da numerosi canali naturali lunghi centinaia di km e larghi qualche decina; localmente si possono individuare pianure di origine più recente.

L'emisfero nord, al contrario, presenta formazioni vulcaniche di notevoli dimensioni, con flussi di lava solidificati, numerose scarpate e canyon, ed un paesaggio generalmente diversificato e vario. La regione principale dell'emisfero, sede dei grandi vulcani, è Tharsis, un vasto rigonfiamento che si eleva fino a 10 km sul terreno circostante e che dà origine alla maggior parte delle fratture superficiali visibili.

La presenza di ghiaccio d'acqua su Marte è largamente testimoniata nei sedimenti delle regioni polari, sotto le calotte di anidride carbonica e sotto forma di permafrost, fino a 3 km di profondità. Lo strato superficiale del pianeta è composto principalmente da silicati ed ossido di ferro, oltre ad altri composti chimicamente reattivi che possono rapidamente danneggiare eventuali materiali organici. Le analisi delle sonde automatiche sul pianeta hanno confermato che per lunghi periodi il pianeta fu percorso da fiumi e che ampie distese furono sommerse, forse anche per un miliardo d'anni. Le analisi svolte dalla sonda Mars Express hanno rivelato che il ghiaccio presente al polo sud se sciolto potrebbe coprire la superficie del pianeta con nove metri d'acqua. Comunque il ghiaccio presente al polo sud non è sufficiente a spiegare l'estese erosioni della superficie e quindi gli scienziati stanno ricercando altri depositi d'acqua o altri fenomeni che possano spiegare le erosioni della superficie.

La temperatura superficiale media è di circa 210K (~-60°C), e varia con la stagione e la latitudine da minime di 140K (~-130°C) nelle regioni polari, in inverno, a massime di 300K (~20°C) nelle regioni equatoriali, in estate.

Nomenclatura

La nomenclatura della superficie marziana si basa su un impianto originario derivante dalle osservazioni storiche condotte da Schiaparelli e Lowell, i quali crearono delle mappe del pianeta in cui definirono per primi i nomi (tuttora in uso) delle principali conformazioni.

La nomenclatura marziana, segue le mappe create dai primi osservatori del pianeta. Una tre le prime mappe in cui sono definiti i nomi della superficie del pianeta risale al 1877 ad opera di Giovanni Virginio Schiaparelli, il quale determinò e descrisse le principali conformazioni ricavando i nomi da termini indicanti antichi popoli (Ausonia), dei, luoghi geografici (Syrtis Major, Benacus Lacus), mitologici (Cerberus, Gorgonium Sinus) ecc.

Sono poi seguite altre mappe come quelle di Lowell (1894), Antoniadi (1909), De Mottoni (1957).

Successivamente la nomenclatura è stata approvata all'IAU e ufficialmente introdotta per identificare i luoghi marziani.

Struttura interna

Il nucleo di Marte, di ferro e solfuro di ferro, si estende probabilmente per un raggio di circa 1600-1700 km; è sormontato da un mantello piú denso di quello terrestre e da una spessa crosta.

Molto probabilmente il nucleo non è liquido; di conseguenza Marte non presenta un campo magnetico apprezzabile né attività geologica di rilievo. Questo comporta la mancanza di difesa che la magnetosfera terrestre accorda al suolo del pianeta dall'attività di particelle cosmiche ad alta energia, ma la cosa è parzialmente mitigata dalla maggiore distanza dal Sole, che rende meno violente le conseguenze della sua attività.

Analogamente agli altri pianeti rocciosi conosciuti, Marte presenta una struttura interna tipicamente composta da un nucleo centrale, da un mantello e da una crosta superficiale.

Le informazioni in nostro possesso sono tuttavia frammentarie; una migliore comprensione della struttura interna del pianeta rosso potrebbe contribuire a fare chiarezza sui meccanismi che potrebbero aver generato la sua atmosfera, sulla possibile presenza in passato di vita su Marte e sull'evoluzione planetaria dei pianeti rocciosi in generale. Sfortunatamente, la mancanza di dati sismologici significativi impedisce una conoscenza sufficientemente dettagliata dell'interno di Marte; tuttavia, grazie alle misurazioni del momento d'inerzia di Marte effettuate dalla sonda spaziale statunitense Mars Pathfinder è stato possibile accertare con sicurezza che il nucleo del pianeta, composto da materiali più densi rispetto al mantello, ha un raggio compreso fra 1500 e 2100 km.

Il CNES, l'agenzia spaziale francese, sta progettando l'invio sulla superficie di Marte di quattro piccole sonde automatiche, note come Netlanders, per effettuare analisi di natura sismologica sul pianeta. Le sonde dovrebbero essere trasportate da un orbiter di fabbricazione francese ed atterrare in diversi punti del pianeta, in modo da registrare le differenze di intensità dei terremoti e la velocità media di propagazione delle onde sismiche nel terreno. Si ritiene che Marte sia sede di circa un migliaio di eventi sismici all'anno di magnitudo tre (sulla scala Richter), e almeno un paio di eventi di magnitudo cinque.

Oltre a permettere la misura del raggio del nucleo marziano con un'incertezza di circa 5 km, i dati sismici consentiranno di valutare la composizione chimica del nucleo e la natura liquida o solida del materiale che lo compone; le misurazioni del momento d'inerzia suggeriscono una predominanza del ferro, come nel caso della Terra, ma non è esclusa la presenza di zolfo, che abbasserebbe la densità e il punto di fusione della miscela.

Sulla Terra, la presenza di un nucleo ferromagnetico liquido rotante è responsabile del campo geomagnetico; Marte, al contrario, non presenta un campo magnetico di rilievo. Pur non escludendo del tutto la presenza di un nucleo liquido, tuttavia, questo è un forte indizio a favore della presenza di un nucleo interno solido.

Satelliti naturali

Il pianeta possiede due satelliti naturali, Phobos, dal diametro di circa 27 km, e Deimos, che misura circa 10 km. Phobos è destinato, in un periodo di tempo stimato in alcuni milioni di anni, ad avvicinarsi sempre più al pianeta fino ad oltrepassare il limite di Roche e disintegrarsi per effetto delle intense forze mareali.

I nomi dei satelliti significano, in lingua greca, paura e spavento; essi impersonano gli aspetti negativi della guerra, rappresentata dal dio greco Ares, Marte.

Esplorazione di Marte

Le missioni spaziali su Marte sono state numerose, sin dagli anni 60 quando hanno mostrato per la prima volta il vero aspetto del pianeta, hanno permesso di comprendere meglio l'origine e l'evoluzione della superficie e dell'atmosfera del pianeta.

Tuttavia rispetto alle numerose missioni spaziali effettuate fino ad oggi, i grandiosi successi vanno affiancati ai molti insuccessi decretati da perdite e inconvenienti tecnici. Anche per questo motivo il pianeta mantiene vivo il suo fascino e il suo mistero.

L'esplorazione di Marte è stata una parte importante delle missioni di esplorazione spaziale dell'Unione Sovietica, degli Stati Uniti, dell'Europa e del Giappone. Dagli anni '60 sono state inviate verso Marte dozzine di veicoli senza equipaggio, che includevano orbiter, lander e rover, per raccogliere dati e rispondere a domande sul pianeta rosso e il suo passato, che potrebbero portare a scoperte ulteriori per il passato, presente e futuro della Terra.

L'esplorazione di Marte ha raggiunto costi finanziari considerevoli con un ammontare di missioni fallite di circa due terzi delle missioni totali. Questo alto tasso di fallimenti può essere imputato al grande numero di fattori che possono andare storti, anche se alcune perdite di comunicazioni o fallimenti dovuti a nessuna causa apparente hanno portato alcuni ricercatori a parlare, scherzosamente, di un Grande Ghoul Galattico la cui dieta consisterebbe di sonde marziane. Questo fenomeno è largamente conosciuto come la Maledizione di Marte.

Il programma spaziale sovietico lanciò due sonde per il flyby verso Marte nell'ottobre 1960, soprannominate Mars 1960A e Mars 1960B, ma entrambe fallirono nel raggiungere l'orbita terrestre. Nel 1962, altre tre sonde sovietiche fallirono — due nell'orbita terrestre e con una si interruppero le comunicazioni mentre era in rotta per Marte (Mars 1). Nel 1964, la sonda Zond 2 fu un altro tentativo fallito nel raggiungere Marte. Nel 1974 Mars 5 raggiunse Marte e invio oltre sessanta immagini dell'area a sud della Valles Marineris, prima che una depressurizzazione mettesse fine alla missione.

Nel 1964 il Jet Propulsion Laboratory della NASA effettuò due tentativi di raggiungere Marte. Le sonde Mariner 3 e Mariner 4 erano identiche e il loro scopo era quello di effettuare i primi flyby del pianeta rosso. Il Mariner 3 venne lanciato il 5 novembre 1964 ma la copertura protettiva non riuscì ad aprirsi. Tre settimane dopo, il 28 novembre 1964, venne lanciata con successo la sonda Mariner 4. Essa raggiunse Marte il 14 luglio 1965, fornendo le prime immagini ravvicinate di un altro pianeta. Esse mostravano dei crateri da impatto simili a quelli lunari, alcuni dei quali sembravano ricoperti di brina o ghiaccio.

La NASA continuò il programma Mariner con un altro paio di sonde per il flyby (Mariner 6 e Mariner 7), che raggiunsero il pianeta nel 1969. Durante la seguente finestra di lancio il programma Mariner subì la perdita di un altro paio di sonde. Mariner 9 entrò con successo nell'orbita di Marte, dopo il fallimento del lancio della sonda gemella Mariner 8. Il Mariner 9, assieme alle due sonde sovietiche Mars 2 e Mars 3 trovarono una enorme tempesta di sabbia in corso, a livello planetario. I controllori di missione utilizzarono i tempi morti nell'attesa che la tempesta si attenuasse per fotografare la luna Phobos. In seguito Mariner 9 fotografò la superficie di Marte, che fornirono ulteriori indizi tra cui la possibilità che un tempo fosse presente acqua allo stato liquido.

Nel 1969 l'unione sovietica preparò un ambizioso orbiter pesante 5 tonnellate chiamato M-69. Due copie di questa sonda vennero perse durante il lancio, che veniva effettuato tramite il nuovo e potente razzo Proton.

Nel 1971, poco dopo il fallimento della sonda Cosmos 419, l'unione sovietica inviò con successo Mars 2 e Mars 3, quasi un decennio dopo il lancio di Mars 1. Entrambe trasportavano un lander e arrivarono su Marte nel 1971. Il lander di Mars 2 entrò nell'atmosfera marziana con un angolo troppo ripido e venne distrutta, mentre il lander di Mars 3 funzionò solo per 20 secondi dopo l'atterraggio. Erano i primi artefatti umani a toccare Marte.

Nel 1973 l'unione sovietica inviò altre quattro sonde: gli orbiter Mars 4 e Mars 5 e le sonde flyby con lander Mars 6 e Mars 7. Solo Mars 5 ebbe successo: trasmise 60 immagini prima di avere un guasto alle comunicazioni. Il lander di Mars 6 trasmise dati solo durante la discesa ma si persero i contatti quanto atterrò. Le altre due sonde (Mars 4 e Mars 7) mancarono il pianeta.

Nel 1976 le due sonde Viking entrarono nell'orbita di Marte e entrambe inviarono un lander che effettuò con successo un atterraggio morbido sulla superficie del pianeta. Queste due missioni inviarono le prime immagini a colori e dettagliati dati scientifici. Le temperature misurate nei siti di atterraggio variavano tra 150 e 250 K (tra -123 °C e -23 °C). Vennero osservate tempeste di sabbia stagionali, cambiamenti di pressione atmosferica e spostamenti di gas atmosferici tra le calotte polari. Un esperimento produsse una possibile prova di vita, ma non fu confermato da altri esperimenti. La maggior parte degli scienziati pensa che attualmente non ci sia vita sul pianeta.

Mentre l'orbiter Viking 1 stava cercando un punto di atterraggio adatto per il lander, il 25 luglio 1976 fotografò una zona che venne soprannominata la "faccia su Marte".

Nel 1988 l'Unione Sovietica lanciò le sonde Phobos 1 e 2 per studiare Marte e le lune Phobos e Deimos. Le comunicazioni con Phobos 1 si interruppero mentre era in rotta verso Marte, mentre Phobos 2 riuscì a fotografare Marte e Phobos; tuttavia la missione fallì poco prima di inviare due lander sulla superficie di Phobos.

Dopo il fallimento del 1992 dell'orbiter Mars Observer, NASA lanciò il Mars Global Surveyor il 7 novembre 1996. Questa fu la prima missione riuscita degli Stati Uniti in due decenni e il primo completo successo in assoluto. Entrata in orbita il 12 settembre 1997, dopo un anno e mezzo iniziò la mappatura nel marzo 1999. La sonda osservò il pianeta da una bassa altitudine, vicino ad una orbita polare lungo un intero anno marziano (equivalente a circa due anni terrestri). La missione fu completata il 31 gennaio 2001 e ora è in una fase di estensione.

È stata studiata l'intera superficie del pianeta, la sua atmosfera e i dati raccolti sono stati maggiori di quelli raccolti da tutte le altre sonde precedenti.

Tra i più importanti dati scientifici, il Global Surveyor ha inviato immagini di canali e detriti che suggeriscono la possibilità di sorgenti di acqua liquida sulla superficie. Canali simili sono formati sulla Terra da flussi di acqua, ma su Marte la temperatura è generalmente troppo bassa e l'atmosfera è troppo tenue per sostenere acqua liquida. Tuttavia alcuni scienziati hanno ipotizzato che acqua superficiale liquida possa a volte emergere in superficie, scavare canali e gole e fluisca in seguito sotto al terreno prima di congelare ed evaporare.

I dati del magnetometro indicarono che il campo magnetico del pianeta non è globalmente generato dal nucleo interno, ma è localizzato in particolari aree della crosta. I nuovi dati sulla temperatura e immagini ravvicinate della luna Phobos hanno mostrato che la sua superficie è costituita da uno strato polveroso spesso almeno 1 metro, provocato da impatti di meteoriti durante milioni di anni. I dati dell'altimetro laser hanno fornito la prima visuale tridimensionale della calotta polare dell'emisfero Nord.

La sonda Mars Pathfinder, lanciata un mese dopo il Global Surveyor, atterrò il 4 luglio 1997. La zona di atterraggio era un'antica pianura fluviale nel emisfero nord chiamata Ares Vallis, che è tra le zone più rocciose del pianeta. La sonda comprendeva un piccolo rover controllato da remoto chiamato Sojourner, che viaggiò per alcuni metri attorno al sito di atterraggio studiando le rocce. Il rover esplorò la superficie di Marte in un modo che era stato eseguito precedentemente solo dai due rover Lunokhod russi sulla Luna 30 anni prima.

Fino al momento dell'ultima trasmissione il 27 settembre 1997, il Mars Pathfinder inviò 16500 immagini dal lander e 550 immagini dal rover, oltre a 16 analisi chimiche delle rocce e del suolo e dettagliati dati sui venti e altri fattori meteorologici. Questi dati suggerirono agli scienziati che in qualche momento del passato il pianeta potrebbe essere stato caldo e umido, e potrebbe aver posseduto acqua allo stato liquido e un'atmosfera più densa.

Dopo i successi del Global Surveyor e del Pathfinder, tra il 1998 e il 1999 ci fu un'altra serie di fallimenti: l'orbiter giapponese Nozomi, il Mars Climate Orbiter, il Mars Polar Lander e i penetratori Deep Space 2 della NASA non portarono a termine la missione. L'episodio riguardante il Mars Climate Orbiter è particolarmente famigerato, dovuto alla mancanza di conversione tra unità di misura del sistema metrico decimale e del sistema imperiale. In questo modo vennero generati dati errati che fecero bruciare la sonda durante l'ingresso nell'atmosfera marziana.

Nel 2001 la sfortuna finì con l'orbiter Mars Odyssey della NASA. Durante la missione venne usato degli spettrometri e camere per cercare le prove di attuale o passata esistenza di acqua e l'attività vulcanica del pianeta. Nel 2002 venne annunciato che lo spettrometro a raggi gamma e lo spettrometro a neutroni avevano trovato grandi quantitativi di idrogeno, che indicava la presenza di vasti depositi di ghiaccio d'acqua sotto al terreno marziano entro il 60° di latitudine dal polo Sud.

Il 2 giugno 2003 la sonda Mars Express dell'ESA venne lanciata dal cosmodromo di Baikonur verso Marte. Essa era costituita dall'orbiter Mars Express e dal lander Beagle 2. Anche se il lander non era progettato per muoversi, era dotato di un dispositivo che permetteva di scavare il suolo, il più piccolo spettrometro di massa di allora e altri dispositivi montati su un braccio robotico per poter analizzare accuratamente il suolo sotto la superficie polverosa.

L'orbiter entrò in orbita il 25 dicembre 2003 e lo stesso giorno il lander entrò nell'atmosfera di Marte. Tuttavia i tentativi di contattare il lander fallirono. Essi durarono durante il mese di Gennaio e a metà Febbraio il lander venne dichiarato disperso. L'orbiter Mars Express confermò la presenza di ghiaccio d'acqua e di ghiaccio di anidride carbonica nel polo Sud del pianeta. La NASA aveva precedentemente confermata la loro presenza anche nel polo Nord.

Poco dopo il lancio di Mars Express, la NASA inviò una coppia di rover gemelli. Il Rover Spirit (MER-A) venne lanciato il 10 giugno 2003 e atterrò nel cratere Gusev (che si ipotizzava fosse nel passato un lago) e il rover Opportunity (MER-B) venne lanciato il 7 luglio 2003 e atterrò il 24 gennaio 2004 nel Meridiani Planum. Entrambi effettuarono ricerche geologiche.

A parte una temporanea perdita di comunicazioni con Spirit (che si crede sia stata causata da un problema alla memoria flash), che rallentò l'esplorazione di diversi giorni, entrambi i rover continuarono l'esplorazione nei rispettivi luoghi di atterraggio. Il rover Opportunity in particolare atterrò in un luogo decisamente interessante: un cratere con affioramenti di rocce. I membri del team annunciarono il 2 marzo che i dati inviati dal rover mostravano come quelle rocce erano state in passato immerse nell'acqua e il 23 marzo venne ipotizzato che essere dovevano essere sommerse in un mare salato. Questa è la prima forte prova di una presenza passata di acqua liquida su Marte.

Ad agosto 2006, entrambi i rover sono attivi ed effettuano nuove scoperte (tra cui il primo meteorite scoperto su un altro pianeta, chiamato Heat Shield Rock), anche se iniziano a mostrare i segni del tempo e richiedono occasionali interventi da Terra.

Il Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) è una sonda multipurpose progettata per condurre una ricognizione e una esplorazione di Marte dall'orbita. Venne costruita al costo di 720 milioni di dollari dalla Lockheed Martin sotto la supervisione del Jet Propulsion Laboratory e fu lanciata il 12 agosto 2005. È entrata nell'orbita di Marte il 12 marzo 2006.

Il MRO contiene un insieme di strumenti scientifici come la camera HiRISE, CRISM e SHARAD. La camera HiRISE verrà utilizzata per analizzare il terreno marziano, mentre CRISM e SHARAD cercheranno acqua, ghiaccio e minerali sulla e sotto la superficie. Inoltre il MRO spianerà la strada alle future sonde monitorando giornalmente le condizioni meteorologiche e della superficie, cercando nuovi luoghi di atterraggio e testando un nuovo sistema di telecomunicazioni che permetterà lo scambio di informazioni ad una velocità mai raggiunta in precedenza. Il trasferimento di dati verso e dalla sonda verrà effettuato più velocemente di tutte le altre precedenti missioni interplanetarie combinate assieme e verrà usato come un importante satellite ripetitore per le missioni future.

La prossima missione su Marte è il lander Phoenix, lanciata nell'agosto del 2007 che dovrebbe arrivare il 25 maggio 2008.

Dovrebbe essere seguito dal rover Mars Science Laboratory nel 2009 ed è prevista anche un'altra missione nel 2011 (Mars 2011).

In seguito la NASA progetta di inviare un rover nella missione Astrobiology Field Laboratory nel 2016.

La Russia sta pianificando il lancio della sonda Phobos-Grunt nel 2009.

L'ESA ha dato il via al programma Aurora, un progetto a lungo termine avente come obiettivo lo sviluppo di strategie di esplorazione di Marte anche con missioni con equipaggio. Le tre missioni principali del progetto saranno: nel 2007 l'Earth Re-Entry Vehicle Demonstrator (EVD) che servirà per verificare la fattibilità tecnica della missione Mars Sample Return (vedi oltre), nel 2009 la missione ExoMars che consisterà di un rover e nel 2011 la missione Mars Sample Return (MSR) che raccoglierà rocce e campioni del suolo e per la prima volta li riporterà sulla terra dove verranno analizzati.

Segue una tabella di tutte le passate missioni spaziali su Marte condotte dai vari paesi (fonte NASA e riadattata), aggiornate al 16 agosto 2005.

Missione	Paese	Data  del  lancio	Scopo	Risultati
Marsnik 1 (Mars 1960A)	Russia	10 ottobre 1960	flyby di Marte	non ha raggiunto l'orbita terrestre
Marsnik 2 (Mars 1960B)	Russia	14 ottobre 1960	flyby di Marte	non ha raggiunto l'orbita terrestre
Sputnik 22	Russia	24 ottobre 1962	flyby di Marte	raggiunta solo orbita terrestre
Mars 1	Russia	1 novembre 1962	flyby di Marte	guasto alla radio a 106 milioni di km
Sputnik 24	Russia	4 novembre 1962	flyby di Marte	raggiunta solo orbita terrestre
Mariner 3	USA	5 novembre 1964	flyby di Marte	mancata apertura dello scudo protettivo
Mariner 4	USA	28 novembre 1964	primo flyby di Marte il 14 luglio 1965	inviate 21 foto
Zond 2	Russia	30 novembre 1964	flyby di Marte	arrivato a Marte, ma un guasto alla radio ha impedito di ricevere qualunque dato
Mariner 6	USA	24 febbraio 1969	flyby di Marte il 31 luglio 1969	inviate 75 foto
Mariner 7	USA	27 marzo 1969	flyby di Marte il 5 agosto 1969	inviate 126 foto
Mariner 8	USA	8 maggio 1971	Mars orbiter	lancio fallito
Kosmos 419	Russia	10 maggio 1971	Mars lander	raggiunta solo l'orbita terrestre
Mars 2	Russia	19 maggio 1971	orbiter/lander arrivato il 27 novembre 1971	nessun dato utile, lander distrutto
Mars 3	Russia	28 maggio 1971	Mars orbiter/lander, arrivato il 3 dicembre 1971	qualche dato e poche foto
Mariner 9	USA	30 maggio 1971	Mars orbiter, in orbita dal 13 novembre 1971 al 27 ottobre 1972	inviate 7.329 foto
Mars 4	Russia	21 luglio 1973	l'orbiter ha fallito la missione	volo vicino a Marte 10 febbraio 1974
Mars 5	Russia	25 luglio 1973	orbiter, arrivato il 12 febbraio 1974	durato pochi giorni
Mars 6	Russia	5 agosto 1973	orbiter/lander, arrivato il 12 marzo 1974	pochi dati
Mars 7	Russia	9 agosto 1973	orbiter/lander, arrivato il 9 marzo 1974	pochi dati
Viking 1	USA	20 agosto 1975	orbiter/lander, in orbita 19 giugno/76-1980, al suolo 20 luglio/76-1982	i due Viking (orbiter e lander) hanno inviato più di 50.000 foto
Viking 2	USA	9 settembre 1975	orbiter/lander, in orbita 7 agosto/1976-1987, al suolo 6 settembre/1976-1980	i due Viking (orbiter e lander) hanno inviato più di 50.000 foto
Phobos 1	Russia	7 luglio 1988	orbiter/lander su Marte e Fobos	persi in agosto nell'avvicinamento a Marte
Phobos 2	Russia	12 luglio 1988	Mars/Phobos orbiter/lander	perso nel marzo 1989 nei pressi di Fobos
Mars Observer	USA	25 settembre1992	orbiter	perso poco prima di arrivare su Marte, il 21 agosto 1993
Mars Global Surveyor	USA	7 novembre 1996	orbiter, arrivato il 12 settembre 1997	Missione primaria di mappatura terminata, estesa la sua missione
Mars 96	Russia	16 novembre 1996	orbiter e landers	lancio fallito
Mars Pathfinder	USA	4 dicembre 1996	lander e rover, atterrati il 4 luglio 1997	Primo rover su Marte. Ultima trasmissione 27 settembre 1997
Nozomi (Planet-B)	GIA	4 luglio 1998	orbiter, attualmente in orbita intorno al Sole	arrivo su Marte posticipato al dicembre 2003 causa problemi alla propulsione
Mars Climate Orbiter	USA	11 dicembre 1998	orbiter	perso all'arrivo su Marte il 23 settembre 1999
Mars Polar Lander Deep Space 2	USA	3 gennaio 1999	lander/sonde di discesa per esplorare il polo sud marziano	perso all'arrivo il 3 dicembre 1999
Mars Odyssey	USA	7 aprile 2001	orbiter	in corso missione primaria di mappatura scientifica
Mars Express	UE	2 giugno 2003	orbiter/rover	Sonda operativa, rover disperso
Mars Exploration Rover	USA	7-10 giugno 2003	2 rover: Spirit e Opportunity	analisi del pianeta, operativa
Mars Reconnaissance Orbiter	USA	12 agosto 2005	Mars orbiter	analisi del pianeta