Atmosfeer

Tot voor kort was er weinig of niets bekend over de samenstelling en dichtheid van de dampkring van Mars. Vroeger veronderstelden sterrenkundigen dat de dampkring van Mars ongeveer zoals die van de aarde was, namelijk dat ze vooral uit stikstof bestond. Ook dacht men dat de luchtdruk ongeveer 0.08 bar ging zijn. Maar toen Mariner 4 in 1964 achter de planeet voorbij ging en zijn radiogolven door Mars moesten heen dringen bleek dat de luchtdruk maar 0.007 bar was, minder dan 1% van de aardse luchtdruk. De atmosfeer van Mars is dus flinterdun is en aangezien er bijna geen oceanen zijn, kan deze planeet de warmte van de zon moeilijk opslaan. Daardoor reageert de temperatuur van de planeet zo sterk op alle mogelijke klimaatsveranderingen. Ook bleek dat de atmosfeer niet uit stikstof, maar grotendeels uit koolstofdioxide bestond. Stikstof komt maar in heel kleine mate voor, en zuurstof praktisch niet. Als er wel zuurstof zou geweest zijn zou dat geduid hebben op de aanwezigheid van fotosynthese en dus leven. Dit brengt echter heel wat gevolgen met zich, zonder zuurstof is er geen ozon. Daardoor kan de ultraviolette straling van de zon ongehinderd tot het Marsoppervlak doordringen. En ongehinderde ultraviolette straling is dodelijk voor alle soorten micro-organismen. Zonder micro-organismen kan leven zich bijna onmogelijk in stand houden.

Elliptische baan

De elliptische baan van Mars leidt tot grote verschillen in atmosfeer- en oppervlakte- temperaturen. In het perihelium, wanneer Mars het dichtst bij de zon is, krijgt de planeet 40% meer zonlicht dan tijdens het aphelium, wanneer de zon verder weg staat. Deze jaarlijkse variatie veroorzaakt grote temperatuursschommelingen die op zich dan weer continentale zandstormen creëren. Dit zand waait op tot hoogtes van tientallen kilometers. Waar het zich verspreidt waardoor het licht absorbeert en de atmosfeer nog eens met 20 graden verwarmt.

Interactie ijswolken en opgewaaid zand

Tijdens het aphelium komen er enorm veel ijswolken voor. Dit voorkomen is vergelijkbaar met de zandstormen van het perihelium. Tijdens het aphelium-klimaat drukken de ijswolken het door lage (ongeveer 10 km hoog) zandstormen opwaaiende zand samen. Deze ijswolken omsingelen de gehele planeet en hangen op hoogtes van 3-10 km. Het zijn de koude atmosferische omstandigheden tijdens het aphelium die de formatie van deze wolken stimuleren. De wolken vormen zich rond het zand en koelen het daardoor nog verder af waardoor er een eindeloze strijd ontstaat tussen de zandstormen en de ijswolken die voortdurend regionale veranderingen teweegbrengt.