Geologija Marsa ili areologija (grčki Ἂρης Arēs + -λογία -logia), znanost koja proučava sastav, strukturu, fizička svojstva, povijest i procese koji oblikuju planet Mars.
Elementalni sastav Elementi prisutni na Marsu među ostalima uključuju kisik (O), željezo (Fe), silicij (Si) i sumpor (S). Karakteristična crvena boja planeta uglavnom nastaje zbog oksidacije željeza na površini Marsa.
Vremenska ljestvica
Vremenska ljestvica gustoće kratera
Istraživanja gustoće udarnih kratera na površini Marsa omogućuju identifikaciju tri široke epohe u planetarnoj geološkoj vremenskoj ljestvici, jer starije površine imaju više kratera od mlađih. Epohe su nazvane po mjestima na Marsu koje pripadaju tim vremenskim periodima. Precizno trajanje tih perioda nije poznato zbog postojanja nekoliko suparničkih modela koji opisuju stopu pada meteora na Marsu, pa su vremena samo približno određena. Od najstarijeg do najmlađeg, vremenski periodi su sljedeći: noahijska epoha (nazvana prema Noachis Terra): formacija najstarijih postojećih površina na Marsu prije između 4,6 i 3,5 milijardi godina. Površine iz noahijskog doba izbrazdane su mnogim velikim udarnim kraterima. Nakupina Tharsis vjerojatno se formirala u ovom periodu s opsežnim poplavama tekuće vode tijekom kasnije epohe.Elizabeth R. Fuller, James W. Head III "Amazonis Planitia: The role of geologically recent volcanism and sedimentation in the formation of the smoothest plains on Mars" hesperijska epoha (nazvana prema Hesperia Planum): 3,5 do 1,8 milijuna godina BP. Hesperijska epoha obilježena je formacijom ekstenzivnih ravnica lave. Formiranje Olympus Monsa vjerojatno je započelo tijekom ove epohe. amazonska epoha (nazvana prema Amazonis Planitia): 1,8 milijuna godina BP do danas. Amazonske regije imaju nekoliko meteoritnih udarnih kratera, no inače su vrlo varijabilne. Tokovi lave na Marsu nastavili su se tijekom ovog perioda.
Proučavanje kratera temelji se na pretpostavci da su krateroformni udarači pogađali planet kroz čitavu povijest u pravilnim intervalima i da ne postoji način točnog datiranja područja koji se samo temelji na broju udara već samo na pretpostavci da područja s više udara moraju biti starija od područja s manje udara. No, logika se gubi ako je velik broj asteroida istovremeno pogodio površinu planeta ili ako ju je tijekom dugih razdoblja pogodilo samo nekoliko.
Mineraloška vremenska ljestvica Prema nedavnim promatranjima koja su izvršena spektrometrom za vidljivo i infracrveno mineraloško kartiranje OMEGA postavljenom na orbiteru Mars Express, glavni ispitivač spektrometra OMEGA predložio je alternativnu vremensku ljestvicu utemeljenu na korelaciji između mineralogije i geologije planeta. Ova predložena vremenska ljestvica razdjeljuje povijest planeta u 3 epohe: filocij, teijikij i siderik. filocij (nazvan prema filosilikatnim mineralima kojima obiluje glina, a koji karakteriziraju epohu) trajao je od formiranja planeta sve do prije otprilike 4000 milijuna godina. Kako bi filosilikati formirali alkaličnu vodu, nužno je bilo postojanje okoliša. Pretpostavlja se kako su depoziti iz te ere najbolji kandidati za istraživanje dokaza prošlog života na planetu. Ekvivalent na Zemlji velik je dio hadijskog eona. teijikij (nazvan prema grčkoj riječi za sulfatne minerale koji su tada nastali) trajao je sve do prije oko 3500 milijuna godina, te predstavlja razdoblje vulkanske aktivnosti. Uz lavu oslobođeni su plinovi, posebice sumporov dioksid, koji su zajedno s vodom stvorili sulfate i kiseli okoliš. Ekvivalent na Zemlji je era eoarhaika i početak paleoarhaika. siderik traje od prije 3500 milijuna godina sve do danas. Završetkom vulkanizma i odsustvom tekuće vode, najznačajniji geološki proces bila je oksidacija željezom bogatih stijena atmosferskim peroksidima što je dovelo do crvenih željezovih oksida koji daju planetu njegovu prepoznatljivu boju. Ekvivalent na Zemlji glavnina je arhaika, cijeli proterozoik pa sve do danas.
Površinska kemija right|thumb|Površina Marsa u krateru Victoria za koju je pretpostavlja da odgovara izvornoj (prethodi meteoritnom udaru koji je stvorio krater). Fotografija snimljena s NASA-inog rovera Opportunity 1341 sola (13. studenog 2007.). Ljubaznošću NASA/JPL-Caltecha. Misao kako je površina Marsa primarno sastavljena od bazalta temelji se na promatranim tokovima lave iz vulkana, marsovskoj meteoritnoj kolekciji i podatcima s površinskih i orbitalnih promatranja. Tokovi lave iz marsovskih vulkana pokazuju da lava ima vrlo nisku viskoznost što je tipično za bazalt. Analiza uzoraka tla koje su 1976. godine prikupili landeri Viking pokazuju željezom bogatu glinu konzistentnu s erozijom bazaltnih stijena. Postoje dokazi da bi dio marsovske površine mogao biti bogatiji silicijem od tipičnog bazalta, možda više nalik andezitskim stijenama na Zemlji, iako se to može objasniti silicijskim staklom, filosilikatima ili opalom. Većina površine prekrivena je dubokim naslagama prašine nalik puderu od talka. Crveno-narančasti izgled površine Marsa dolazi od željezo(III) oksida (Fe2O3) (hrđa). Mars ima dvostruko više željezova oksida u svom vanjskom omotaču od Zemlje, unatoč njihovom pretpostavljenom sličnom podrijetlu. Pretpostavlja se kako je Zemlja, što se više zagrijavala, prenosila velik dio željeza prema unutrašnjosti do mora lave ranog planeta na dubini od 1.800 km i s temperaturom od 3.200 °C, dok je Mars s nižom temperaturom lave od 2.200 °C bio prehladan da se to dogodi. Iako je potencijal karbonata na Marsu okupio velik interes egzobiologa i geokemičara, malo je dokaza za značajne količine karbonatnih depozita na površini.
Jedan od ciljeva potencijalnih NASA-inih misija na planet Mars je sadnja biljaka poput šparuga, zelenog graha i repe na marsovskom tlu koje se nakon određenih ispitivanja pokazalo nalik Zemljinu tlu. Ovim ispitivanjima određeno je kako je tlo blago alkalično i da sadrži vitalne nutrijente poput magnezija, natrija, kalija i klorida, koji su svi potrebni živim bićima (koliko znamo o njima) za rast. Zapravo NASA je prethodno izvjestila da je tlo blizu Marsovog sjevernog pola bilo slično onome pronađenom u vrtovima na Zemlji gdje bi biljke mogle vjerojatno rasti. Ipak, u kolovozu 2008. Phoenix Lander obavio je jednostavne kemijske eksperimente miješajući vodu sa Zemlje s marsovskim tlom u namjeri ispitivanja njegova pH, te je pritom otkrio tragove perklorata koji je oksidirajući ion ClO4. Preliminarni rezultati sekundarnih laboratorijskih testova sugeriraju kako bi plodovi zasađeni u tlu morali nadići vrlo surov okoliš, mnogo manje pogodan za život od onoga za kojeg se nekoć vjerovalo. Daljnja testiranja neophodna su za određivanje koliko perklorata postoji u marsovskom tlu, kako je nastao ili je li možda uzorak tla jednostavno bio kontaminiran emisijama iz Phoenixova gorućeg goriva tijekom prizemljivanja.
Magnetsko polje i unutarnje strukture Iako Mars danas nema nikakvo intrinzično magnetsko polje na globalnoj razini, interpretacije obavljenih opservacija pokazale su da su dijelovi planetarne kore magnetizirani, te da se pojavio polaritetni obrat njegova dipolna polja kada se centralni dinamo ugasio, ostavivši iza sebe samo rezidualna permanentna korina polja.NASA Mars Global Surveyor Ovaj paleomagnetizam magnetički susceptibilnih minerala ima obilježja vrlo slična izmjeničnim pojasevima pronađenima na oceanskom dnu na Zemlji. Jedna teorija objavljena 1999. i preispitana u listopadu 2005. uz pomoć Mars Global Surveyora govori kako su ti pojasevi dokaz prethodnog djelovanja tektonike ploča na Marsu prije 4 milijardi godina prije nego što se Marsov planetarni dinamo ugasio."New Map Provides More Evidence Mars Once Like Earth" - 12. listopada 2005. Goddard Space Flight Center Press release. Pristup URL-u 17. ožujka 2006. Obrasci magnetizacije u kori također pružaju dokaz prethodnih polarnih izmjena, promjene u orijentaciji Marsove osi rotacije.
Kao što se može vidjeti na slici jakost Marsovog magnetskog polja varira na površini, pa iako je većinom maleno, ono na nekim mjestima može biti jako kao na Zemlji. Moguće je odrediti vrijeme kada se Marsov dinamo ugasio. Veliki udarni bazeni Hellas i Argyre stari 4 milijarde godina jesu nemagnetizirani tako da se dinamo morao ugasiti prije jer bi inače rastopljena stijena bila remagnetizirana. Alternativna teorija, koju je razradio Benoit Langlois, tvrdi kako je objekt veličine Mjeseca udario u sjevernu hemisferu pod oštrim kutom i velikom visinom oko 4,4 milijarde godina.David Shiga "Almighty smash left record crater on Mars" New Scientist 25. lipnja 2008. Računalni modeli Sabine Stanley pokazuju kako je to moralo stvoriti konvekcijskim strujama pokretan dinamo na južnoj hemisferi.Michael Brooks "Giant impact explains Mars's wonky magnetic field" New Scientist 26. rujna 2008.
Gravitacija Mars ima približno polovicu radijusa Zemlje i samo jednu desetinu njezine mase što generira površinsku gravitaciju od 0,376 g koja odgovara oko 38% površinske gravitacije na Zemlji.
Jezgra Trenutačni modeli planetarne unutrašnjosti sugeriraju kako je veličina radijusa jezgrine regije približno 1.480 km (upravo manje od polovice ukupnog radijusa), te se sastoji primarno od željeza s oko 15-17% sumpora. Ova jezgra od željezova sulfida je djelomično ili potpuno tekuća s dvostrukom koncentracijom lakih elemenata koji postoje u Zemljinoj kori. Visoki sumporni sadržaj Marsove kore daje mu vrlo nisku viskoznost što zauzvrat implicira kako se Marsova jezgra formirala vrlo rano u povijesti planeta.
Kora i omotač right|thumb|Umjetno obojeni prikaz klizišta na krateru Zunil Jezgra je okružena silikatnim omotačem koji stvara tektonska i vulkanska obilježja na planetu. Prosječna debljina kore planeta iznosi oko 50 km te nije deblja od 125 km što je puno deblje od Zemljine kore koja varira između 5 km i 70 km. Nedavna radarska karta južne polarne ledene kape pokazala je da ona ne deformira koru usprkos tome što je debela 3 km.
Tektonika Kao rezultat opservacija magnetskih polja na Marsu koje je 1999. godine obavila svemirska letjelica Mars Global Surveyor predloženo je da je tijekom prvih pola milijarde godina nakon formiranja Marsa mehanizam tektonike ploča mogao biti aktivan, tako da su Sjeverne ravnice bile ekvivalentne oceanskom bazenu na Zemlji. Daljnji podaci koji su 2007. dobiveni visokorezolucijskom stereokamerom na orbiteru Mars Express jasno su pokazali 'globalnu krustalnu dihotomnu granicu' u regiji Aeolis Mensae.
Hidrologija
thumb|right Drevne rijeke - moderne vododerine Visokorezolucijska Mars Orbiter Camera na Mars Global Surveyoru snimila je fotografije koje daju više detalja o povijesti tekuće vode na površini Marsa. Unatoč mnogim divovskim poplavnim kanalima i pridruženoj stablastoj mreži pritoka pronađenima na Marsu, ondje ne postoje manje strukture koje bi ukazivale na podrijetlo poplavnih voda. Predloženo je kako su erozivni procesi denudirali prije spomenuta obilježja što je ukazalo kako su riječne doline stara obilježja. Visokorezolucijske opservacije sa svemirske letjelice poput Mars Global Surveyora također su otkrile najmanje nekoliko stotina obilježja duž kraterni i kanjonskih zidova koji izgledaju nalik terestričkim vododerinama morskih stranica. Vododerine su uglavnom okrenute prema ekvatoru, te se nalaze na većim visinama na južnoj hemisferi, te su usmjerene prema polovima od 30° širine. Istraživači nisu pronašli nikakve degradirane (tj. erodirane) vododerine i nikakve nadodane udarne kratere što ukazuje da se radi o vrlo mladim obilježjima.
Druga teorija o formaciji drevnih riječnih dolina umjesto poplava kao uzrok navodi polagano iscurivanje površinskih voda. Ovu opservaciju potvrđuje iznenadan prekid riječnih mreža u čeonom dijelu u obliku teatra umjesto zašiljenih struktura. Doline su također često diskontinuirane, a mali odsječci neerodirane zemlje odvajaju dijelove rijeka.
Nasuprot ovome, dokaz za ogromne ili čak katastrofalne poplave pronađen je u divovskim mreškanjima u Athabasca Vallis .
Tekuća voda