Экваториальный радиус планеты равен 3394 км, полярный - 3376,4 км. Уровень поверхности в южном полушарии в среднем на 3-4 км выше, чем в северном. Участки поверхности Марса, покрытые кратерами, похожи на лунный материк. Если мысленно разделить планету пополам большим кругом, наклоненным на 35° к экватору, то между двумя половинами Марса имеется заметное различие в характере поверхности. Южная часть имеет в основном древнюю поверхность, сильно изрытую кратерами. В этом полушарии расположены главные ударные впадины - равнины Эллада, Аргир и Исиды. На севере доминирует более молодая и менее богатая кратерами поверхность. Значительная часть поверхности Марса представляет собой более светлые участки (<материки>), которые имеют красновато-оранжевую окраску; 25% поверхности - более темные <моря> серо-зеленого цвета, уровень которых ниже, чем <материков>. Перепады высот весьма значительны и составляют в экваториальной области примерно 14-16 км, но имеются и вершины, вздымающиеся значительно выше. Самые высокие области - большие вулканические купола гор Фарсида и равнины Элизий. Над обеими областями доминируют несколько огромных потухших вулканов, самым большим из которых является Арсия (27 км) и Олимп (26 км) в возвышенной области Тараис в северном полушарии. Это самые высокие вулканы в Солнечной системе - щитовые. Для сравнения щитовые вулканы Гавайских островов на Земле возвышаются над морским дном всего на 9 км. Щитовые вулканы растут в высоту постепенно, в результате повторных извержений из одного и того же жерла. Хотя в настоящее время эти вулканы, по-видимому, уже не являются действующими, они, вероятно, образовались раньше и были активными намного дольше, чем любые вулканы на Земле. При этом горячие вулканические точки на Земле с течением времени изменяли свое местоположение из-за постепенного движения континентальных плит, так что для "построения" очень высокого вулкана в каждом отдельном случае времени не хватало. Кроме того, низкое тяготение позволяет изверженному веществу образовывать на Марсе намного более высокие структуры, которые не обрушиваются под собственной тяжестью.
Наблюдения Марса со спутников обнаруживают отчетливые следы вулканизма и тектонической деятельности - разломы, ущелья с ветвящимися каньонами, некоторые из них имеют сотни километров в длину, десятки - в ширину и несколько километров в глубину. Эти вулканические области расположены на восточном и западном концах огромной системы каньонов - долины Маринер, которая простирается на 5000 км вдоль экваториальной области и при ширине до 120км имеет среднюю глубину 4-5 км. Полагают, что она возникла в результате разлома, связанного с надвигом купола Фарсида. Ударные кратеры на Марсе мельче, чем на Луне и Меркурии, но глубже, чем на Венере. Однако вулканические кратеры достигают огромных размеров. Крупнейшие из них - Арсия, Акреус, Павонис и Олимп - достигают 500-600 км в основании. Диаметр кратера у Арсии - 100, а у Олимпа - 60 км (для сравнения - у величайшего на Земле вулкана Мауна-Лоа на Гавайских островах диаметр кратера 6,5 км). Исследователи пришли к выводу, что вулканы были действующими еще сравнительно недавно, а именно: несколько сотен миллионов лет назад.
Имеются свидетельства (сохранившиеся русла потоков - длинные ветвящиеся системы долин протяженностью в сотни километров, весьма похожие на высохшие русла земных рек, причем перепады высот отвечают направлению течений), что на поверхности Марса в свое время существовала жидкая вода. Кажется, что эти русла, идущие от долины Маринер, возникли в ходе какого-то внезапного наводнения. Кроме того, в сильно изрытых кратерами областях найдены извилистые следы высохших рек со многими притоками. Некоторые особенности рельефа явно напоминают выглаженные ледниками участки. Судя по хорошей сохранности этих форм, не успевших ни разрушиться, ни покрыться последующими наслоениями, они имеют относительно недавнее происхождение (в пределах последнего миллиарда лет). Брайен Хайнек и Роджер Филипс, учёные из Вашингтонского университета, утверждают, что на Земле Аравии, одном из регионов Марса, находящемся километром ниже окрестных плоскогорий и сравнимой по размерам с земной Европой (после измерений, проведённых "Mars Global Surveyor"), заметны следы воздействия воды, которая была около 10 млн. лет назад.
Где же теперь марсианская вода? Есть все основания полагать, что воды на Марсе немало. Высказываются предположения, что вода существует и сейчас в виде мерзлоты. При весьма низких температурах на поверхности Марса (в среднем ок. 220 К в средних широтах и лишь150 К в полярных областях) на любой открытой поверхности воды быстро образуется толстая корка льда, которая, к тому же, через короткое время заносится пылью и песком. Летом температура на экваторе чуть выше 0оС, а на большей части поверхности средняя - 23оС. Не исключено, что благодаря низкой теплопроводимости льда под его толщей местами может оставаться и жидкая вода и, в частности, подледные потоки воды продолжают и теперь углублять русла некоторых рек.
Телескопические исследования Марса обнаружили такие особенности, как сезонные изменения его поверхности. Это прежде всего относится к <белым полярным шапкам>, которые с наступлением осени начинают увеличиваться (в соответствующем полушарии), а весной довольно заметно <таять>, причем от полюсов распространяются <волны потепления>. Высказывалось предположение, что эти волны связаны с распространением растительности по поверхности Марса, однако более поздние данные заставили отказаться от этой гипотезы, так как они связаны с переносами песка и пыли. Южном полушарии Марса заметно суше, чем в северном.
Объяснение довольно простое: оказывается, южный полюс почти на 6,5 км выше северного, и такой рельеф изменяет циркуляцию атмосферы в этой части планеты. Каждое лето происходит таяние полярных шапок Марса. Влажный углекислый газ, из которого в основном состоит атмосфера Марса, с южного полюса как с горки скатывается к экватору, и оттуда направляется в сторону северного полюса, и там добавляется к тому водяному пару и углекислому газу, который есть над северной полярной шапкой. В результате получается, что полярная шапка на северном полюсе по размерам гораздо больше, чем на южном. Такая картина была получена при компьютерном моделировании атмосферных потоков на Марсе с учетом более высокого положения южного полюса. Если же в предложенную модель, подставить одинаковые высоты для полюсов, то климат в обоих полушариях получается одинаковым.
Сейчас поверхность Марса представляется безводной и безжизненной пустыней, над которой свирепствуют бури, вздымающие песок и пыль на высоту до десятков километров. Во время этих бурь скорость ветра достигает сотни метров в секунду. Однако последние исследования Марса КА "Mars Global Surveyor" и "Mars Odyssey" (приступил к работе на орбите вокруг Марса с октября 2001г) доказывают, что под поверхностным слоем на глубине более 5м находится огромное количество льда, а возможно и в жидком состоянии. Если его растопить, то по мнению специалистов эта вода покроет Марс 500 метровым слоем.
По всей видимости, ученым удалось впервые обнаружить потоки вещества в каньонах на Марсе. Геолог из Мельбурнского университета (Австралия) доктор Ник Хоффман (Nick Hoffman) на снимках поверхности Марса, полученных автоматической станцией Mars Global Surveyor, обнаружил признаки активных процессов, протекающих в каньонах и каналах в приполярных районах планеты. Однако, несмотря на мнение большинства ученых, полагающих, что речь идет о потоках жидкой воды, доктор Хоффман считает, что, скорее всего, это замерзшая двуокись углерода. Если он окажется прав, попытки НАСА обнаружить воду в жидком состоянии и жизнь на Марсе окажутся обреченными на неудачу.
В январе 2003г доктор Хоффман представил свои доказательства того, что Марс не безжизнен. В ходе анализа данных, полученных автоматическими станциями, обнаружилось, что марсианской весной потоки несутся по каньонам. По всей видимости, "потоки" представляют собой обвалы или лавины из "кипящего" сухого льда, несущие с собой песок, пыль и камни (а может быть это очень соленая вода?).
"Это открытие может развеять все иллюзии относительно наличия жизни на Марсе, - полагает г-н Хоффман. - Если механизм образования всех молодых каньонов на Марсе одинаков, тогда жизни в приповерхностных слоях планеты, которую так отчаянно разыскивает НАСА, не существует. Без воды в жидком состоянии жизни быть не может, а, несмотря на многочисленные недавние сообщения об обнаружении на Марсе все большего и большего количества водяного льда, НАСА так и не обнаружило воды в жидком состоянии".
Каньоны на Марсе считаются наиболее вероятными кандидатами на обнаружение потоков жидкой воды на Марсе в наши дни, и многие специалисты НАСА сосредоточились на поиске механизмов, которые могли бы объяснить их образование под действием водной эрозии. Однако никому прежде не удавалось увидеть каньон "в действии".
