תכנית החלל האמריקנית לשנת 1971 כללה שיגור של שתי חלליות למאדים, מרינר 8 ומרינר 9, והכנסתן למסלול סביבו למשך 90 ימים, גם מרינר 8 נפלה קורבן לקללת מאדים כאשר המשגר ועמו החללית נפלו לים זמן קצר לאחר השיגור אך מרינר 9 היתה סיפור הצלחה
מרינר 8, מרינר 9
תכנית החלל האמריקנית לשנת 1971 כללה שיגור של שתי חלליות למאדים, מרינר 8 ומרינר 9, והכנסתן למסלול סביבו למשך 90 ימים. חלליות אלה דומות במבנה שלהן לחלליות קודמות מסדרה זו, אלא שמשקלן היה גדול יותר. משקלה של כל חללית קרוב ל־1 טון, מזה 540 ק”ג גוף החללית על ציודה ומעל ל־400 ק”ג דלק. כמות זו של דלק דרושה להפעלת מנוע החללית למשך 15 דקות כדי להכניס אותה למסלול סביב המאדים. המסלול תוכנן כך שגם אם תתרחש תקלה במנגנון הבקרה, החללית לא תתנפץ על קרקע המאדים, לפני שתקיף אותו במשך 17 שנה לפחות, כדי למנוע את זיהום המאדים ביצורים חיים מכדור הארץ.
בכל חללית חמישה מכשירים:
1. מצלמות טלוויזיה צבעוניות – מצלמה אחת בעלת זווית רחבה לצילום כללי של 70% משטח פניו של המאדים. המצלמה השנייה היא טלסקופית וזווית הצילום צרה. מצלמה זו מיועדת לצילום מפורט של 5% מפני המאדים.
2. רדיומטר אינפרה אדום
3. ספקטרומטר אולטרה סגול
4. גלאי חלקיקים
5. מקלט רדיו בתדירות גבוהה
חקירת המאדים נעשית סימולטנית על־ידי כל מכשירי המדידה, כך שאפשר לתאם במדויק את הנתונים השונים המשודרים לכדור הארץ ולעמוד על טיבו של השטח הנסקר. מכלול זה של מכשירים נועד לבצע סקר מפורט של פני המאדים ושאיבת אינפורמציה רבת ערך על תופעות שונות הקשורות לכוכב הלכת והן:
א. לצפות בשינויים יומיים ועונתיים על המאדים.
1. לעמוד על טיבם של העננים הצהובים המכסים אזורים נרחבים על פני המאדים במשך חודש ויותר.
2. לעמוד על טיבם של העננים הלבנים המופיעים פה ושם בדרגות שונות של צפיפות לתקופות פחות או יותר קצרות.
3. לעמוד על טיבם של העננים האפורים כהים היכולים להעיד על פעילות געשית.
4. לעמוד על הרכבן של הכיפות הלבנות בקטבים, מים או קרח יבש.
5. “גלי חושך” – שינויים מחזוריים בפני הכוכב, בקיץ בהירים ובחורף כהים. הועלו השערות להסברת התופעה. השערה אחת אומרת שמדובר בצמחייה. השערה שנייה אומרת שהסיבות לכהות של פני השטח היא עלייה במספרם של יצורים חיים מיוחדים בתגובה לעלייה בטמפרטורה ובלחות. על־פי השערה שלישית, בראשית האביב חלים שינויים ברוחות ואלה גורמות לחלוקה מחודשת של האבק על פני המאדים וכך גם לתכונות של החזרת האור ממנו.
ב. לבחון את האטמוספירה והרכבה ולגלות אם קיימות בכלל צורות חיים פרימיטיביות על פני המאדים.
ג. לאסוף נתונים על השדה המגנטי של המאדים, צורת המאדים וצפיפותו באזורים שונים.
ד. מסלוליהם של פובוס ודמוס, ירחיו של המאדים, יתבררו בדיוק רב יותר על־פי תנועת החלליות.
ה. למצוא אתרי נחיתה.
משך טיסתן של החלליות למאדים תוכנן לחצי שנה ואורכו של נתיב הטיסה 460 מיליון ק”מ. כישלונה של מרינר 8 הביא לשינויים בתכנית העבודה וחלק מהמשימות שלה הועברו למרינר 9. בעקבות זאת סך התצלומים המתוכננים של מרינר 9 עלה ל־6,000. שתי החלליות שוגרו על־ידי משגרים מדגם אטלס צנטאור. סמוך לשיגורן של חלליות אלה, ברית־המועצות שיגרה שתי חלליות משלה למאדים. סוכם כי מדעני החלל משתי המדינות יחליפו ביניהם אינפורמציה על ממצאי החלליות. לצורך זה הוקם קו טלקס בין שני מרכזי הבקרה.
מרינר 8
מרינר 8 שוגרה ב־9 באפריל 1971. חמש דקות לאחר השיגור נשמט המשגר מהפיקוח, סטה ממסלולו ונפל לאוקיינוס האטלנטי. החללית אמורה הייתה להגיע למאדים בנובמבר שנה זו ולהיכנס למסלול סביבו. זה אמור היה להיות מסלול אליפטי שמרחקיו מהקרקע 1,800- 17,000 ק”מ. כל הקפה נמשכת 12 שעות. מסלול הטיסה תוכנן כך שהחללית תְּמַפֶּה 70% מפני השטח.
מרינר 9
חמש פעמים נדחה שיגורה של מרינר 9. פעם אחת ויחידה, ביום השיגור, בשל תקלה טכנית במערכת החשמל ושאר הפעמים בשל כישלונה של מרינר 8. כישלון זה הביא למשנה זהירות. מקור התקלה נבדק כמה פעמים ורק משעמדו על טיבה והבטיחו כי היא לא תישנה שוגרה מרינר 9. השיגור היה ב־30 באפריל 1971. ב־4 ביוני במרחק 300,000 ק”מ מכדור הארץ הופעל מנוע החללית לחמש שניות כדי לבצע תיקון בנתיב הטיסה. התמרון בוצע בהצלחה ובדיוק רב. השדר לתמרון נשלח מאוסטרליה. ב־30 ביוני צריכת החנקן של מנועי הייצוב החלה לגדול מעבר למצופה בשל תקלה במעגל אלקטרוני והתעורר חשש לגורל הטיסה. עם תיקונה של התקלה כעבור כמה ימים הוסר החשש. 12 ימים לפני הכניסה למסלול סביב המאדים, ב־2 בנובמבר, נפגעה האנטנה המכוונת לכדור הארץ מגרגרי אבק. כעבור חמש שעות של עבודה מאומצת יוצבה האנטנה וחודש הקשר עמה.
ב־14 בנובמבר, לאחר מסע של 176 ימים הופעל מנוע החללית ל־15 דקות שהכניס את החללית למסלול אליפטי מסביב למאדים. מרחקיו של המסלול מהקרקע הם 1,389 עד 17,816 ק”מ. כל הקפה נמשכה 12 שעות ו־3 דקות, 4 דקות פחות מהצפוי. זווית הנטייה 64.28 מעלות. על מסלול זה הוחלט בעקבות כישלונה של מרינר 8. על־פי התכנית המקורית מסלולה של מרינר 9 מסביב למאדים היה צריך להיות 1000- 41,500 ק”מ. כל הקפה נמשכת 32.8 שעות. אחת ל־5 – 6 שעות על מרינר 9 לחזור לאותם אזורים שנבחרו כדי לבצע תצפית מפורטת יותר.
ב־23 וב־24 בספמבמר, התפתחה על המאדים סערת אבק צהובה אדירה, סערה כזו הנישאת ידי רוחות שמהירותן עולה על 300 קמ”ש מתחוללת כל שנה בעונה זו של השנה בחצי הכדור הדרומי. זוהי עונת הקיץ, בה כיפת הקוטב מפשירה. סימנים הראו כי במחצית אוקטובר נחלשה הסערה והיא התחזקה שוב בנובמבר. הועלתה סברה שסערה זו מתחוללת בשל התאדות CO2 מכיפת הקרח של המאדים. לחוקרים ניתנה הזדמנות נדירה לעמוד על פִּשרה של סערה זו.
שעתיים לאחר הכניסה למסלול, החלה מרינר 9 לשדר תצלומי טלוויזיה שביצעה ב־11 וב־13בנובמבר ואִחסנה אותם במחשב שלה. תצלומים אלה היו מעורפלים ולא ברורים בשל הסערה. 33 התצלומים שודרו בהקפה השנייה וכמו קודמיהם היו בלתי־ברורים, בייחוד אלה שנעשו בגובה 1,388 ק”מ מעל הקוטב הדרומי. בקושי ניתן להבחין בשפת הכוכב מבעד למעטה האבק. קו האופק הובלט רק לאחר שהמחשב עיבד את התצלומים כדי להדגיש ניגודים. החוקרים קיוו לראות בתצלומים את הכתמים שנצפו על־ידי מרינר 6 ומרינר 7. כתמים אלה הולכים ומתבהרים ככל שגדלים הימים על פני המאדים.
צילום פני המאדים החל ב־10 בנובמבר ממרחק של 861,000 ק”מ ממנו. סִדרת התצלומים השנייה נעשתה ממרחק של 210,000 ק”מ ונמשכה עד שהחללית הגיעה למרחק של 112,000 ק”מ מפני הכוכב. צילומים אלה שודרו ארצה רק לאחר שהחללית נכנסה למסלול סביב המאדים. חשיבותם של תצלומים אלה היא בכך שהם כוללים תמונות של ירחי המאדים פובוס ודמוס באיכות גבוהה ביותר.
שבוע ראשון, 16 עד 22 בנובמבר
ב־16 בנובמבר שוּנה במקצת מסלול הטיסה. הפריהליון עמד על 1,379 ק”מ כשבכל הקפה החללית פונה מזרחה ב־9 מעלות. מסלול זה אִפשר לצלם את פני המאדים כולם בפסים החופפים אלה את אלה בשוליהם – שתי סדרות ליום. מִשכה של הקפה קוצר ל־12 שעות. למרות קשיי הרֵאוּת התגלו דברים חדשים ומפתיעים. הטמפרטורה השוררת על פני המאדים היא 127 מעלות מתחת לאפס, אך בנקודה מסוימת היא גבוהה ב־10 מעלות. ממקום זה בוקע חום תת־ קרקעי והוא נתון לתנודות חריפות של טמפרטורות.
בניסיון להתגבר על הרֵאוּת הלקויה, שונו זוויות הצילום ונוסו מסנני אור שונים. המצלמות כוונו בעיקר לעבר הקוטב הדרומי. שם הסתמנו התבהרויות חלקיות ואמנם בתמונות אלה נראה הקוטב הדרומי מכוסה בכיפת קרח, אם כי קטנה יותר בגלל הקיץ. ממרכז הבקרה הועברו למדעני החלל הרוסיים נתונים על תנאי מזג האוויר כדי להנחות אותם בניווט החלליות מרס 2 ומרס 3.
17 בנובמבר- התצלומים הברורים ביותר שהתקבלו ביום זה מעידים על אופי השינויים העונתיים שעל המאדים.
20 בנובמבר- המדידות שעשתה החללית הראו כי המאדים הוא דמוי ביצה עם בליטה באזור קו המשווה. בקו המשווה מצויים מסקונים הגורמים לאנומליות בכוח המשיכה ולקפיצות של החללית במסלולה. תופעה זו זוהתה לראשונה על ירח כדור הארץ, כאשר חלליות התחילו להקיף אותו. מעל הקוטב הדרומי מרחפים אדי מים. התברר שסערת האבק מתחוללת בגובה חמישה ק”מ מעל הקרקע וחלקיקי האבק מגיעים לגובה 30 ק”מ.
בשל הסערה שפקדה את המאדים תוכננו פעולות חדשות השונות מהמקוריות, אך לא פחות חשובות. מצלמות הטלוויזיה חיפשו חלונות בסערת האבק, לצילום פני השטח. שיטה זו הוכיחה את עצמה. מרינר 6 ומרינר 7 צילמו גבעות ומכתשים מכוסים בכפור, מרינר 9 הראתה כי גבעות אלו “נקיות” מכפור, אך המכתשים לעומת זאת נעלמו. פני המאדים במקומות אלה היו חלקים.
הרדיומטר האינפרה אדום הראה שבמאדים מצויים קוורץ וגרניט. פנים המאדים היה בעבר נוזלי. במרוצת הזמן היסודות הקלים צפו ועלו על פני השטח והתקשו.
שבוע שני, 23 עד 29 בנובמבר
מרינר 9 ניסתה את כוחה גם בצילום ירחיו של המאדים, פובוס ודמוס. דמוס צולם ב־26 בנובמבר ממרחק של 9000 ק”מ. בצילום נראה צִדו המואר לפרטי פרטים. התברר שהירח הוא בעל צורה אליפטית. הציר הקצר אורכו 9.6 ק”מ והציר הארוך 16 ק”מ. לדמוס קווי פנים וכתמי אור מסתוריים. נראה שהוא נקרע או נותק מאיזה שהוא מקום.
את פובוס הירח הגדול, ניסו לצלם יום לאחר מכן ב־27 בנובמבר. בניסיון זה, הייתה החללית במרחק 1,600 ק”מ ממנו. ניסיון זה לא צלח. זה היה צפוי כיוון שמסלולו של פובוס לא היה ידוע ומסיבה זו ניסיון צילום שנעשה ב־28 בנובמבר גם הוא לא הצליח. רק ב־29 בנובמבר הצליחו לצלם אותו ממרחק של 6,000 ק”מ.
שבוע שלישי, 30 בנובמבר עד 6 בדצמבר
פובוס צולם פעם נוספת ב־30 בנובמבר. התצלומים שהתקבלו היו באיכות גבוהה. כמו בצילום של דמוס גם במקרה זה התברר שהירח גדול יותר ממה שחשבו. גם הוא אליפטי. אורך הציר הקצר 19.3 ק”מ והציר הארוך 27.3 ק”מ. בתצלומים אפשר להבחין במכתש גדול אחד. הצילומים נעשו ממרחקים שנעו בין 4,500 ל־14,400 ק”מ. המצלמות הופנו לעבר המאדים. נצפו ארבע פסגות שלהם לועות הדומים לאלה של הרי געש.
סוף שלב א’, מעבר לשלב ב’
ב־6 במארס סיימה מרינר 9 את תכניתה המקורית. יום לאחר מכן הוחל בשלב חדש. תכיפות הצילומים צומצמה ל־42 ביום. לעומת זאת נבחרו אזורי מחקר חדשים בקפידה. ב־18 במארס בהקפה ה־250 התגלתה תקלה בחללית. המחשב הפסיק לעבוד וזרימת התצלומים נפסקה זמנית. המחשב חידש את פעולתו ב־23 במארס.
בשניים באפריל נכנסה החללית לתחום צִלו של המאדים (ביחס לשמש). בעקבות זאת, בחלק ממסלולה לא התמלאו מצבריה בכמות מספקת של כוח חשמלי וחלו הפרעות בשידורים. במשך חודשיים, עד 4 ביוני, הופעלו רק המערכות חיוניות ביותר למחקר – הניסויים במכניקה אסטרופיזית וליקויים של כדור הארץ(eclipses). רק מכשירי הטלמטרייה פעלו. קצב האותות הואט ל־8.5 בשנייה בגלל שימוש באנטנת השבח הנמוך והמרחק ההולך וגדל בין כדור הארץ למאדים. עד שניים באפריל כיסתה מרינר 9 בתצלומיה 85% מפני המאדים במקום 70% כמתוכנן.
מרינר 9 יצאה מה”צל” ב־4 ביוני וחידשה את פעילותה. בהשוואה לשידוריה הראשוניים הוגבלה פעילותה של החללית. כמות גדולה של גז נדרשה כדי לשמור על כיוונם הנכון של מדפי השמש ואנטנת השבח הגבוה. בשל כך צומצמה העברת המידע ארצה לפעמיים בשבוע עד תחילת אוגוסט. כל שידור נמשך 8.5 שעות כולל שידורם של 30 תצלומי טלוויזיה. פעילות זו נמשכה עד לרגע שבו המרחק בין כדור הארץ למאדים החל לגדול לקראת המקסימום שלו – 244 מיליון ק”מ. באותו רגע הוקפאו השידורים ל־6 שבועות עד לסוף ספטמבר. בתקופה זו בוצעו ניסיונות בחלק מפרטיה של תורת היחסות הקשורות להשפעות של כוח המשיכה על גלים אלקטרומגנטיים. ב־27 באוקטובר 1972 סיימה מרינר 9 את משימותיה. ממצאיה הראו כי הסיכוי למצוא חיים על המאדים הוא 50%. סך הכול שודרו ארצה 7,329 תצלומים.
ממצאיה של מרינר 9
טקטוניקה ופעילות געשית
במבנהו, המאדים דומה לכדור הארץ, אלא שהוא נמצא בתקופה מוקדמת יחסית בהתפתחותו. על פניו קיימת כנראה יבשת אחת ענקית בחציו הדרומי ו”אוקיינוס” חסר מים בחצי הכדור הצפוני.
חצי הכדור הצפוני הוא מישורי כמעט לחלוטין כיוון שהוא מכוסה בסלעים (זרמי לבה כנראה) צעירים הרבה יותר מהאזור היבשתי המצולק. חלק מהתמונות המפורטת של אזור השפלה החלק, מזכירות את ה”ימים” של הירח. ייתכן שעל פני המאדים מתרחש תהליך הדומה להיווצרות קרקע הים על כדור הארץ על־ידי פעילות געשית והתפשטות לבה.
חצי הכדור הדרומי גדוש במכתשים ובהרים. היבשת גבוהה בשלושה ק”מ מה”אוקיינוס”. הפרש הגבהים התגלה במדידת לחץ אטמוספריות בגבהים שונים, מיפוי מכ”מ ומקביעות גרבימטריות שונות על פני המאדים. פעילות געשית נמרצת מתרחשת באזור תרסיס ובהר הגעש ניקס אולימפיה. הרי געש רבים בלתי־פעילים המצויים על פני המאדים מעידים על תקופה ארוכה של התפרצויות געשיות מאזורי הגעש הפעילים. מזרחה משתרעת מערכת שברים באורך 6,000 ק”מ העוברת בתוך האזור ההררי. ייתכן ומערכת זו מסמנת את תחילת הינתקותה של יבשת נפרדת.
לאורך קו המשווה של המאדים ניתן להבחין בשלושה סוגים של ערוצים. ערוץ אחד נראה מתפתל כנהר ובכמה מקומות מתחברים אליו ערוצים קטנים יותר. המערכת אינה דומה כלל למוצר של זרמי לבה, אלא לשרידיו של נהר קדום. סוג שני של ערוצים נראה כמו מקלעת של תעלות הנפגשות זו עם זו ונפרדות שוב בדומה לנהרות הטרופיים הגדולים על כדור הארץ. סוג שלישי מצוי באזור ההררי, בערוצים קטנים מסועפים הנוטים להיעלם במורד. שלושת סוגי הערוצים נמשכים מהאזורים הגבוהים לאזורים הנמוכים.
ארוזיה
פעולת הרוח על פני המאדים היא נמרצת ביותר והסיבות לכך הן מהירויות הרוח הגבוהות והכמויות הגדולות של אבק באטמוספירה השוחקים את פני השטח. אזורי קו המשווה חופשיים יחסית מאבק. אבק רב ניתן למצוא מהקטבים ועד לקו הרוחב 30 מעלות צפון ודרום. מבנה רב־שכבתי בקוטב הצפוני במיוחד יכול להעיד על פעולת הרוח המביאה לשקיעת חלקיקי אבק מגדלים שונים בתקופות שונות. יכול להיות שהניגודים בין הפסים הבהירים לפסים הכהים הם ניגודים של אור וצל על הרים בעלי מבנה של טרסות, מדרגות.
חלק מהתופעות השונות של פני השטח אפשר להסביר. בהנחה שבעומק רב, כשני ק”מ, מתחת לפני השטח, האדמה קפואה כמו הפארמפרוסט המצוי בסיביר או בצפון קנדה. העובדה שהערוצים והאגנים באזורים רבים של המאדים הם בעומק אחיד ניתנת להסבר על־ ידי כך שבעומק רב, הקרח גרם להיצמדות של חלקיקי האבק של פני המאדים, בעוד שהאבק שלא קפא, המצוי באזורים פחות קרים של הקרקע, נשאר חשוף לפעולות השחיקה של הרוח. מכתשים גדולים קרקעיתם מכוסה בדיונות.
גיאומורפולוגיה
בתצלומים רואים מכתשי ענק ושיאי הרים רבים. עיון מדוקדק בתצלומים מראה כי המכתשים הם געשיים ודומים ללועות הרי הגעש הכבויים של כדור הארץ. הרמות השטוחות מכוסות ברשת של בקעות ובאזור אחד ניתן לראות שבר עמוק דוגמת השבר הסורי־אפריקני. השברים נראים כאילו נוצרו על־ידי תנועה של גושי ענק עשויים מחומר געשי. ישנם גם סימנים ברורים אחרים להתפרצויות געשיות שהתרחשו כנראה בתקופה גיאולוגית מאוחרת.
אזור אשר רוחבו 370 ק”מ ואורכו 480 ק”מ הנמצא במרחק 500 ק”מ דרומית לקו המשווה נראה כשקע קרקעי ענק, שנוצר כנראה משקיעת הקליפה הרכה של המאדים ומארוזיה של הרוח. במכתש הגעשי של ניקס אולימפיה שקוטרו 60 ק”מ ועומקו 8 ק”מ נראים סימנים לפעילות געשית פנימית כנראה בצורה של לבה. למרגלות הר הגעש נמצאים צוקים תלולים. קוטר בסיסו של הר הגעש 500 ק”מ והוא מתנשא לגובה של 27 ק”מ מעל הקרקע. בלאסביוס לקוס ובקווי הפנים של שיפולי המכתשים נראות תצורות מוזרות ושונות. ברמת נוקטוס לקוס מצויה רשת של קניונים שנוצרה בעקבות שברים בקרום של המאדים. ניתן להבחין בסימנים ברורים של ארוזיה.
קניונים שאורכם 1,870 ק”מ נראים כפלגי מים. בקוטב הדרומי נראים בורות ואגנים שקוטרם מגיע ל־16 ק”מ. הם דומים לבורות ולאגנים על כדור הארץ שנוצרו בעקבות שקיעת קרחונים. בתצלומים נראים קניונים בקוטר 21 ק”מ ובעומק 3 ק”מ. ניתן להבחין גם בקניון גדול שאורכו 500 וברוחב 60 ק”מ. על המאדים מצויים עמקים קצרים וארוכים. אורכם של הקצרים ק”מ אחד, והעמק הארוך ביותר אורכו 4,000 ק”מ, רוחבו 120 ק”מ ועומקו 6.4 ק”מ.
פני המאדים נקבוביים ושסועים בתעלות מלאות במכתשים שאורכן 1,700 ק”מ. המאדים מכוסה בכתמים משונים בהירים וכהים. כתמים אלה הם כנראה תוצר של הצטברות אבק הנישא ברוח. כושר תנועתו והחזרת האור שלו שונים מהאבק שעל פני הקרקע. הספקטרומטר האינפרה אדום מראה שהאבק וכנראה גם החומר ממנו עשויים פני המאדים עשירים מאוד בסיליקה.
ממצאיה של מרינר 9 העלו סברה כי תעלות המאדים שנראו בטלסקופים בסוף המאה התשע־עשרה ובתחילת המאה העשרים אינן אלא הבסיס של נהרות שיבשו בינתיים. נראה כי על פני המאדים היו תנאים טובים ליצירת נהרות ואגמים – לחץ אטמוספרי וטמפרטורה. הממצאים מראים כי לכדור הארץ, לנוגה ולמאדים תכונות משותפות. ייתכן שלנוגה היו תצורות דומות לתעלות של המאדים ושל כדור הארץ. ממצאים אלה התגלו במהלך תצפיות שעשתה ארצות־הברית מכדור הארץ בעזרת ה־Deep Space Network וחלליות ונרה הרוסיות.
מטארולוגיה
התהליכים האטמוספריים והמטארולוגיים של המאדים שונים במידה ניכרת מהתהליכים המקבילים להם על כדור הארץ. גובהה של המסה העיקרית של האטמוספירה 10 ק”מ וראשי ההרים מציצים מחוצה לה. המרחק בין המקומות הגבוהים לבין המקומות הנמוכים הוא 13 ק”מ. הטמפרטורות קיצוניות ומפלי הטמפרטורה גדולים במיוחד. סערת האבק שהשתוללה על פני המאדים בימים הראשונים לפעילותה של מרינר 9 הראתה כי תכולת האבק על פני המאדים גבוהה ממה שנראה בתצפיות ארציות. האבק הוא חלק מהמכניזם הגורם לשינויים העונתיים והרב־שנתיים.
תצלומיה החדשים של כיפת הקוטב הדרומי חיזקו הנחה האומרת שכיפת הקרח עשויה מקרח יבש. בשבועיים הראשונים לתצפיותיה מרינר 9 גילתה שינויים בולטים בהיקף הכיפה. הכיפה נראית דקה יותר בקצותיה. סימנים שונים מראים כי בעבר הצטברו שכבות עבות של קרח באזור הכיפה. באחד התצלומים נראות תצורות של מבנה קרחונים הרומזים לכך ששדות קרח נרחבים עשויים להיות מתחת לקרח היבש. ואמנם בתצלומים מאוחרים יותר הנחה זו התאמתה. במאדים ישנם שני סוגים של קרח. הקוטב הדרומי מכוסה בשכבה קבועה של קרח המשתרעת על שטח של 300 קמ”ר. שכבה זו מתכסה בחורף בשכבת קרח יבש המשתרעת על שטח של 3,000 קמ”ר. הטמפרטורות בעונה זו של השנה מגיעות ל־110 מעלות מתחת לאפס.
ב־23 ביוני צילמה החללית אתר לבן ליד הקוטב הצפוני באורך של מעל ל־1,000 ק”מ המכיל כנראה מים קפואים. טווח הטמפרטורות הממוצע הוא בין 27 מעלות בקו המשווה ל־123 מעלות מתחת לאפס בקטבים. מצלמות החללית קלטו צורות משתנות של עננים בעיקר בצפון, אם כי גם מעל להרי הגעש, ייתכן שהם מכילים מים.
זמן רב לאחר שמרינר 9 סיימה את משימתה הועלתה הצעה לבדוק שינויים מחזוריים ארוכי טווח על פני המאדים. לפי הצעה זו שינויים אִטיים בגיאומטריה של מסלול המאדים מסביב לשמש יכולים לחולל מזג אוויר קר יותר למשך תקופות של עשרות אלפי שנים. לאחר מכן מזג אוויר נוח ושיבה למזג האוויר הקר. על־פי תיאוריה זו אחת ל־25,000 שנים הציר הקוטבי משנה את מיקומו. הקטבים נחשפים לקרינה חזקה של השמש ומתאדים. רוחות מונסון וגשמי זעף פוקדים את המאדים, ממלאים את העמקים ואת האגנים במים, יוצרים אגמים וכנראה גם ימות קצרות ימים, ואילו ה־CO2 הקפוא יכול להפוך לאוויר דחוס למדי. בתקופות הקרח הקרות המים וה־CO2 קופאים ומתרכזים בקטבים. בתקופות קרח אלו המאדים מצטיין בכיפות קרח בולטות ובאטמוספירה דלילה.
אטמוספירה
האטמוספירה מורכבת בעיקר מ־CO2, כמויות זעירות של אדי מים ומוצרי הפירוק שלהם ואוזון. הריכוז הגבוה ביותר של אדי מים נמצא מעל לקוטב הדרומי. הלחץ האטמוספרי הוא בערך 5.5. מיליבר. היונוספירה מתחילה באופן חד בגובה 100 ק”מ ובגובה של 150 ק”מ צפיפותה מגיעה לצפיפות שיא של 5 10 חלקיקים טעונים לסמ”ק. בגובה רב יותר צפיפות זו קטנה באופן חד. בגובה 300 ק”מ אין יותר מ־1,000 אלקטרונים בכל סמ”ק של אטמוספירה.
ירחים
הירחים מכוסים במספר רב של מכתשים. צורתם אינה אחידה ורגילה. שני הירחים נשברו בשל פגיעות חזקות מאוד של מטאוריטים. צורתו של פובוס היא כשל תפוח אדמה.
ביולוגיה
בדיקה מחודשת של ממצאי מרינר 9 ב־1975 העלתה את ביטחונם של מדעני החלל האמריקנים כי תיתכן צורת חיים כל שהיא על המאדים. התברר שהטמפרטורות באזורים החמימים של המאדים נוחות יותר לחיים מכפי שסברו תחילה וכי כמות אדי המים על פניו גדולה יותר ממה שחשבו. מידע זה חיזק את ההשערה שבקטריות יכולות להתקיים במאדים.
קיימת אפשרות נוספת להתפתחות הביולוגית של המאדים. ממדידות אטמוספריות בגבהים שונים ניתן ללמוד על קצב בריחת החמצן מהאטמוספירה. על סמך נתונים אלה ניתן לשחזר את הרכב האטמוספירה בעבר. ניתן להניח כי בעבר הרחוק המאדים דמה לכדור הארץ. היו בו אוקיינוסים, הרי געש פעילים ולחץ אטמוספרי זהה לזה של כדור הארץ. אם תקופה זו נמשכה תקופה ארוכה למדי ייתכן והיו על פניו חיים. השאלה היא אם אלה הצליחו להתאים את עצמם לתנאים החדשים והקשים שנוצרו, אטמוספירה דלילה ויובש. במידה והם אכן הסתגלו לכך ייתכן שהם חיים במעמקי האדמה ומפיקים את החמצן ואת ה־ CO2 הדרושים לקיומם מהמינרלים שבקרקע. שם יש להם גם חנקן ליצירת חומצות אמיניות הבונות את גופם. יצורים כאלה יוצאים אל פני השטח לצרכים פוטוסינתטיים רק בשעה שעל פני המאדים מתרחשות סופות חול המגינות עליהם מקרינה הולטרה סגולה.
עם תום מסימתה נותק הקשר עם מרינר 9 באופן יזום והיא נותרה במסלול סביב מאדים. היא אמורה ליפול על פניו לכל המוקדם בשנת 2020.
