Mars, czwarta planeta najdalej od Słońca, od dawna jest obiektem bacznej uwagi światowej nauki. Ta planeta jest bardzo podobna do Ziemi z jednym małym, ale brzemiennym w skutki wyjątkiem - atmosfera Marsa stanowi nie więcej niż jeden procent objętości ziemskiej atmosfery. Otoczka gazowa każdej planety jest decydującym czynnikiem kształtującym jej wygląd i warunki na powierzchni. Wiadomo, że wszystkie stałe światy Układu Słonecznego powstały w mniej więcej takich samych warunkach w odległości 240 milionów kilometrów od Słońca. Jeśli warunki do powstania Ziemi i Marsa były prawie takie same, to dlaczego te planety są teraz tak różne?
Wszystko sprowadza się do wielkości - Mars, uformowany z tego samego materiału co Ziemia, miał kiedyś płynne i gorące metalowe jądro, tak jak nasza planeta. Dowód - wiele wygasłych wulkanów na powierzchni Marsa. Ale „czerwona planeta” jest znacznie mniejsza niż Ziemia. Co oznacza, że szybciej się ochładza. Kiedy płynny rdzeń w końcu ostygł i zestalił się,zakończył się proces konwekcji, a wraz z nim zniknęła magnetyczna osłona planety, magnetosfera. W rezultacie planeta pozostała bezbronna wobec niszczącej energii Słońca, a atmosfera Marsa została prawie całkowicie zdmuchnięta przez wiatr słoneczny (ogromny strumień radioaktywnych zjonizowanych cząstek). „Czerwona planeta” zamieniła się w martwą, nudną pustynię…
Teraz atmosfera na Marsie jest cienką, rozrzedzoną powłoką gazową, niezdolną do wytrzymania przenikania śmiertelnego promieniowania słonecznego, które spala powierzchnię planety. Relaksacja termiczna Marsa jest o kilka rzędów wielkości mniejsza niż na przykład Wenus, której atmosfera jest znacznie gęstsza. Atmosfera Marsa, która ma zbyt małą pojemność cieplną, tworzy wyraźniejsze dobowe wskaźniki średniej prędkości wiatru.
Skład atmosfery Marsa charakteryzuje się bardzo wysoką zawartością dwutlenku węgla (95%). Atmosfera zawiera również azot (około 2,7%), argon (około 1,6%) i niewielką ilość tlenu (nie więcej niż 0,13%). Ciśnienie atmosferyczne Marsa jest 160 razy wyższe niż na powierzchni planety. W przeciwieństwie do ziemskiej atmosfery, otoczka gazowa jest tutaj bardzo zmienna, ponieważ czapy polarne planety, zawierające ogromne ilości dwutlenku węgla, topią się i zamarzają podczas jednego rocznego cyklu.
Według danych otrzymanych z sondy badawczej Mars Express, atmosfera Marsazawiera trochę metanu. Osobliwością tego gazu jest jego szybki rozkład. Oznacza to, że gdzieś na planecie musi znajdować się źródło uzupełniania metanu. Mogą być tutaj tylko dwie opcje - albo aktywność geologiczna, której śladów jeszcze nie odkryto, albo żywotna aktywność mikroorganizmów, która może zmienić nasze zrozumienie istnienia ośrodków życia w Układzie Słonecznym.
Charakterystycznym efektem marsjańskiej atmosfery są burze piaskowe, które mogą szaleć miesiącami. Ten gęsty płaszcz powietrzny planety składa się głównie z dwutlenku węgla z niewielkimi wtrąceniami tlenu i pary wodnej. Taki długotrwały efekt jest spowodowany wyjątkowo niską grawitacją Marsa, która pozwala nawet superrozrzedzonej atmosferze podnieść miliardy ton pyłu z powierzchni i utrzymać go przez długi czas.
