Есть у Марса также силикатная мантия (толщиной 2000 км) и кора из твёрдых пород с включением вечной мерзлоты (толщиной 40 - 50 км) [Вселенная, 1999]. Поверхность Марса неровная и различная в разных местах, причём перепады высот значительней, чем на Земле (это естественно, если учесть, что сила тяжести меньше, водной эрозии практически нет, атмосфера разреженная, и поэтому ветряная эрозия тоже слаба). На поверхности есть горы, равнины, каньоны, вулканические кратеры, многочисленные метеоритные кратеры, аналоги сухих речных долин (древние долины рек или ложбины ледников). Марсианские горы - самые большие на планетах земной группы.
Много шума наделала фотография участка марсианской поверхности, где виден "сфинкс" - случайное нагромождение холмов в виде человеческого лица в маске. "Сфинкс" сфотографирован "Викингами" в 1976 г. Повторно тот же участок заснят в 1998 г. американским аппаратом "Марс-Глобал Сервейер" при другом освещении, и иллюзия исчезла ["Сфинкс" на Марсе, 1998].
Считается, что сейчас на Марсе нет действующих вулканов, но от былых времён сохранилось довольно много грандиозных вулканических куполов с кратерами на вершинах. Наиболее огромен вулкан Олимп, который поднимается над поверхностью остальной планеты на 26 км (в три раза выше высочайшей земной горы Джомолунгмы). Олимп - это щит с пологими склонами больше Англии (диаметр - 550 км). В кратере на его вершине можно разместить два Лондона. Такие вулканы образуются, когда лава слой за слоем наращивает пологий конус. Олимп рос миллионы лет, а на Земле движущаяся земная кора относительно скоро отодвигает вулкан от подземного источника лавы. Другие крупные вулканы - гора Арсия, Павлинья гора, Аскрейская гора (все три образуют цепочку в горах Тарсис, перечислены с юга на север), Керавнский купол, купол Урана, купол Тарсис.
Высокогорье Тарсис - вулканическое вздутие вблизи гор Тарсис, поперечник - 8000 км. Вздутие образовано магмой, не вышедшей на поверхность?
Из горных образований можно перечислить также горы Нереид, горы Харит и уже упоминавшиеся горы Тарсис, плато Сирия, плато Синай.
Есть глубокие и длинные каньоны не вполне понятной природы. Такова, например, Долина Мореплавателей в экваториальной области. Эта система каньонов имеет длину более 4000 км, а среднюю глубину - 6 км. Одно из образований данной области называется Медной Трещиной [Вселенная, 1999].
Крупнейшие метеоритные кратеры - Альба (диаметр 1600 км, высота 6 км), Слайфер, Ловелл, Холден, Хейд, Миланкович, Лассел.
Марсианские "каналы" оказались бороздами на сухой поверхности (каналы Альба, каналы Тантала, Мареотийские каналы, каналы Темпе, каналы Тавмасии, каналы Сирен), каньонами, участками со сдутой пылью или случайными цепочками гор, кратеров и т.п. объектов.
Имеются прямолинейные каналы-пропасти Касэй, Маджа, Арес и Тиу. Они напоминают долины земных водотоков, но на порядок больше их [Рудой, 2000]. Они до 2 тыс. км в длину при ширине до 100 км и удалены один от другого на тысячи километров.
Равнин особенно много в северном полушарии (Аркадийская, Ацидалийская, Луны, Хриса, а также Северная Пустыня и другие). Они образованы застывшей лавой. В южном полушарии чуть больше гор и метеоритных кратеров [Вселенная, 1999].
Вблизи полюсов Марса известны древние слоистые отложения: лёд каждую весну таял, и вмороженная в него пыль откладывалась слоями. Сейчас преобладает разрушение этих отложений: пыль выдувается, и видны плоские поверхности с уступами.
Слоистые отложения открыты в 1971 г. "Маринером-9". Для изучения этих отложений отчасти и планировался полёт с января по декабрь 1999 г. станции "Марс-Полар-Лэндер", но он оказался неудачным: станция села, но не "заговорила" [Базилевский, 1999; информационные радиопередачи]. Работа "Марс-Глобал-Сервейера" показала, что слоистость верхней коры характерна для всей планеты [Жарков, Мороз, 2000]. Слоистые породы тяготеют к внутренним областям кратеров и другим углублениям, где 4,3 - 3,5 млрд. лет назад могли быть озёра и моря [Осадочные породы на Марсе, 2001].
По уточнённым данным атмосфера Марса на 95,3% состоит из углекислого газа, есть также азот (около 2,7%), аргон (около 1,6%) и другие газы, в том числе кислород, угарный, водяной пар (около 0,7%) [Хаберле, 1986; Вселенная, 1999]. Из-за низких температур и давлений пар легко собирается в облака. Из облаков может идти снег. Зимой 1979 г. в районе посадки "Викинга-2" выпал очень тонкий слой снега и лежал несколько месяцев [Энциклопедия для детей, том 8, 1997]. Атмосфера столь разреженная (менее 1% земной), что из-за парникового эффекта Марс нагревается только на 6 градусов Цельсия.
В атмосфере различаются:
тропосфера, в которой много красной пыли (соединения железа), а выше имеются отдельные облака из льдинок;
стратосфера с разреженными облаками из замёрзшего углекислого газа;
термосфера [Вселенная, 1999].
Таков же примерно состав полярных шапок Марса - преобладает иней из углекислого газа, но присутствует и вода. Летом северная полярная шапка Марса полностью тает, а южная - только резко уменьшается в размерах [Хаберле, 1986]. Она летом состоит только из тонкого слоя льда, а зимой намерзает также толстый слой твёрдого углекислого газа. Выпадает углекислый снег - сухой лёд. Для изучения полярных шапок Марса предлагается создание новой науки - "гляциологии сухого льда" [Сухой лёд и... атмосфера Марса, 1999]. Согласно другому сообщению [Новая наука: экзогляциология, 1999], северная полярная шапка состоит, в основном, из водяного пресного льда, а южная - почти полностью из замёрзшего углекислого газа. Причина такой асимметрии не ясна.
Воды на Марсе, по-видимому, довольно много, но почти вся она сосредоточена в вечной мерзлоте.
Марс замёрз потому, что нарушился карбонатно-силикатный цикл. Из-за малых размеров планеты и недостатка внутреннего тепла отсутствовала тектоника плит [Кастинг и др., 1988]. Поэтому вся известь оказалась в составе горных пород, не разлагаясь на углекислый газ и не поставляя его в атмосферу во время извержений вулканов. Из-за малого количества углекислого газа слабым оказался парниковый эффект, и Марс замёрз. Эволюция Марса происходила в режиме плюмовой тектоники [Жарков, Мороз, 2000], что не обеспечивало его атмосферу достаточным количеством углекислого газа.
Впрочем, есть предположения, что Марс в далёком прошлом (3,8 млрд. лет назад) или недавно (но в краткие периоды) всё-таки был "живым", по крайней мере, в геологическом отношении. Это доказывается наличием древних речных долин, и наиболее знаменитая из них - Ниргал Валлис. У главного русла есть многочисленные притоки. И хотя высказано мнение, что Ниргал Валлис - это не речное, а ледниковое образование (видны ложбина, конечная морена) [На Марсе было мощное оледенение, 1993], наличие в прошлом текущей воды на Марсе признаётся большинством специалистов. Есть и долины другого типа - без притоков (см. ниже). Найдены овраги, и конус выноса одного из них перекрывает песчаные дюны возрастом не более нескольких миллионов лет, т.е. текучая вода бывала на Марсе не только на начальных этапах его развития [Вибе, 2001]. Российские учёные (Руслан Кузьмин, Елена Забалуева) предполагают, что марсианская вода очень солёная, а известно, что в этом случае температура замерзания может быть на 60 градусов ниже нуля; кроме того, выcказано предположение, что слоистость горных пород Марса обязана своим возникновением многочисленным озёрам [Вибе, 2001].
Марс, как и Земля, асимметричен. Южная половина планеты пониженная, но сюда вдаётся с юга плоскогорье Фарсида с высочайшими горами - Олимпом на западной окраине и ещё тремя в центре. На восток от Фарсиды тянется долина Маринеров - тектонический разлом длиной около 5000 км. Южная часть Марса повышенная, но здесь есть глубокий бассейн Эллада [Жарков, Мороз, 2000]. Антипод Фарсиды - возвышенность Аравия [Судьбу Марса решал вулкан? 2002].
Возвышенность Фарсида, которая находится в южной половине планеты, занимает часть западного полушария. Её высота - 10 км, площадь 30 млн. км2. Вокруг Фарсиды существует кольцо аномалий силы тяжести. Фарсиду окружает глубокая корытообразная долина - трог. С Фарсиды стекали основные реки Марса. Извержения вулканов Фарсиды в нойскую эпоху (3,8 - 3,5 млрд. лет назад) могли привести к выбросу воды и углекислого газа, из-за чего мог быть глобальный океан глубиной 120 м и атмосфера с давлением 1,5 бар [Судьбу Марса решал вулкан? 2002].
Вероятно, во время катастрофических наводнений влага с возвышенного Южного полушария переносилась в северные низины, и эти короткоживущие потоки в сотни раз превосходили Амазонку - самую мощную реку Земли [Вибе, 2001]. Марс мог быть "живым" в начале своего существования, а позднее оживать в результате отдельных мощных извержений (выделение сразу очень большого количества углекислого газа) или от удара метеоритов с тем же эффектом: углекислый газ - парниковый эффект - тепло - таянье мерзлоты - реки - океан Бореалис - жизнь [На Марсе были океаны, 1992]. Раз на Марсе в прошлом было много незамёрзшей воды (причём не только вблизи экватора), температура на планете должна была повышаться в некоторых местах до 25 градусов Цельсия за счёт парникового эффекта. Для этого с учётом удалённости от Солнца нужна довольно плотная атмосфера. Такая атмосфера почти совсем не выпускала бы тепло, но теоретически должна была задерживать не менее 95% света. Это означает, что на Марсе было тепло, но довольно темно. Тем не менее, жизнь на планете могла быть, причём не только в океане, но и на суше. Марс, таким образом, мог в те далёкие времена (4 миллиарда лет назад) даже более подходить для жизни, чем Земля, где живые существа должны были скрываться от жёсткого солнечного излучения под слоем океанской воды [Марс был гостеприимнее Земли, 1998].
На Марсе, как уже говорилось, имеется два типа долинных систем [Марченко, 1997]: