KHÍ QUYỂN VÀ KHÍ HẬU
Khí quyển của sao Hoả loãng hơn khí quyển của Trái Đất. Về thành phần nó giống như khí quyển của sao Kim và gồm 95% khí cacbonic, nitơ và agon chiếm khoảng 4%. Ôxy và hơi nước trong khí quyển sao Hoả chiếm chưa đến l%.
Nhiệt độ trung bình trên sao hoả thấp hơn trên Trái Đất khá nhiều, chỉ khoảng -40oC. Trong những điều kiện thuận lợi nhất, vào mùa hè ở nửa ban ngày của hành tinh không khí ấm lên đến 20oC, một nhiệt độ có thể chấp nhận được đối vái con người trên Trái Đất. Nhưng vào những đêm đông khí lạnh có thể xuống tới -125oC. Sở dĩ có những thay đổi ghê gớm về nhiệt độ như vậy là do khí quyển loãng của sao Hoả không có khả năng giữ nhiệt lâu.
Trên mặt hành tinh thường có những cơn gió mạnh thổi. Tốc độ của chúng lên tới 100 m/s. Trọng lực nhỏ cho phép ngay cả những luồng không khí loãng cũng có thể nâng được những đám bụi khổng lồ. Đôi lúc những cơn bão bụi khổng lồ bao trùm lấy cả những khu vực khả rộng trên sao Hoả. Thông thường chúng xuất hiện ngay cạnh những chỏm băng cực. Can bão bụi toàn cầu trên sao Hoả đã gây cản trở cho việc chụp ảnh bề mặt từ trạm thăm dò ''Mariner - 9''. Nó hoành hành từ tháng chín năm 1971 đến tháng 1 năm 1972, tung lên khí quyển tới độ cao hơn 10 cây số gần một tỉ tấn bụi.
Hơi nước trong khí quyển sao Hoả không nhiều nhưng khi áp suất và nhiệt độ thấp nó ở trạng thái gần như bão hoà và thường làm thành mây. Mây sao Hoả khá đơn điệu so với mây trên Trái Đất. Qua kính thiên văn chỉ có thể thấy được những đám mây lớn nhất, nhưng quan sát từ các con tàu vũ trụ có thể thấy những tảng mây có những hình thù và kiểu dáng rất đa dạng như mây ti, mây sóng mây khuất gió (gần những núi lớn và dưới sườn dốc của những crate to, ở những nơi khuất gió). Trên những vùng thấp như hẻm vực, thung lũng và ở đáy các crate vào thời điểm lạnh trong một ngày đêm trường có sương mù. Mùa đông năm 1979, nơi con tàu ''Viking - 2'' đổ bộ xuống có tuyết mỏng rơi và đến mấy tháng sau nó mới tan.
Mùa trên sao Hoả cũng thay đổi như trên Trái Đất. Nhưng thay đổi theo mùa rõ nhân là ở những vùng cực. Về mùa đông chỏm cực chiếu một diện tích khá rộng. Ranh giới chỏm cực bắc kéo ra xa tới 1/3 khoảng cách đến đường xích đạo, còn ranh giới chỏm cực nam cũng vượt qua nửa khoảng cách đến xích đạo. Sở dĩ có sự khác biệt ấy là vì ở bán cầu bắc mùa đông đến đúng lúc sao Hoả đi qua điểm cận nhật của quỹ đạo của mình, còn mùa đông ở bán cầu nam rơi đúng vào thời gian sao Hoả đi qua điểm viễn nhật (tức là vào thời điểm nó ở xa Mặt Trời nhất). Vì vậy mùa đông ở bán cầu nam lạnh hơn ở bán cầu bắc.
Khi mùa xuân đến chỏm cực bắt đầu ''thu mình lại'', để lại phía sau những đảo băng nhỏ đang biến mất dần. Cùng trong thời gian này một dải ''sóng tối'' lan dần từ hai cực đến xích đạo. Các thuyết hiện đại giải thích hiện tượng này là do gió xuân đưa dọc theo các kinh tuyến những khối đất lớn với những tính chất phản chiếu khác nhau.
Có lẽ không chỏm cực nào biến mất hoàn toàn. Trước khi có những nghiên cứu sao Hoả với sự hỗ trợ của các trạm thăm dò vũ trụt người ta cho rằng những vùng ở hai cực được bao phủ bởi lớp nước đã đông kết. Các đo lường chính xác hơn từ mặt đất lẫn trên vũ trụ đã khám phá ra trong thành phần của băng trên sao Hoả cũng có khí cacbonic đông kết. Mùa hè nó bay hoi và hoà vào khí quyển. Gió mang nó tới chỏm cực đối diện và ở đấy nó lại đóng thành băng. Vòng tuần hoàn như vậy của khí cacbonic và những kích thước khác nhau của các chỏm cực giải thích cho sự không ổn định của áp suất khí quyển trên sao hoả. Nói chung trên bề mặt áp suất ấy chỉ bằng khoảng 0,006 áp suất khí quyển Trái Đất nhưng nó cũng có thể tăng lên đến 0,01.
KHÍ HẬU ĐỒNG BÓNG CỦA SAO HOẢ
Sao Hoả ngày nay không phải là một thế giới mến khách. Bầu khí quyển loãng, rất không lợi cho sự thở, bão bụi khủng khiếp, không có nước và sự thay đổi nhiệt độ khắc nhiệt trong ngày và trong năm - tất cả những điều đó nói lên rằng lên sống trên sao Hoả thật chẳng dễ dàng chút nào. Nhưng trước đây đã từng có những con sông! Như vậy có phải là trong quá khứ trên sao Hoả có khí hậu khác?
Có một vài luận điểm ủng hộ ý kiến này. Trước hết, những crate già nhất đã bị xoá sạch ở sao Hoả. Khí quyển ngày nay không thể tạo ra sự phá hủy như vậy được. Điểm thứ hai là tồn tại nhiều dấu vết của dòng nước mà điều đó cũng không thể có được ở tình trạng khí quyển ngày nay. Nghiên cứu tốc độ hình thành và xói mòn crate cho phép xác định rằng gió và nước đã phá hủy chúng mạnh hơn cả vào khoảng 3,5 tỷ năm trước. Rất nhiều những hố xói cũng có độ tuổi gần như vậy.
Rất tiếc là bây giờ không giải thích được là cái gì đã dẫn đến sự thay đổi khí hậu nghiêm trọng như vậy. Bởi vì để cho sao Hoả có thể có nước thì khí quyển của nó phải rất khác với khí quyển ngày nay. Có thể nguyên nhân của điều này là do sự tách ra rất lớn các phần tử dễ bay hơi từ lòng hành tinh trong tỷ năm đầu tiên của sự tồn tại của nó hoặc là do sự thay đổi tính chất chuyển động của sao Hoả. Vì tâm sai lớn và gần với các hành tinh khổng lồ mà quỹ đạo sao Hoả, cũng như độ nghiêng của trục quay của nó có thể chịu được những dao động lớn, kể cả các dao động có chu kỳ ngắn, cũng như có chu kỳ tương đối dài. Những thay đổi này làm giảm hoặc tăng lượng năng lượng Mặt Trời, được hấp thụ bởi bề mặt sao Hoả. Trước đây khí quyển tăng lên do sự bốc hơi của các chỏm cực và sự tan băng dưới lòng đất.
Giả thuyết về tính đồng bóng của khí hậu sao Hoả được khẳng định bởi những quan sát gần đây bằng kính thiên văn vũ trụ Hơpbơn. Kính này cho phép tiến hành từ quỹ đạo Trái Đất những đo đạc rất chính xác các tính chất của khí quyển sao Hoả và thậm chí còn dự báo cả thời tiết sao Hoả. Kết quả tương đối bất ngờ. Khí hậu của hành tinh đã thay đổi mạnh kể từ thời hạ cánh những con tàu đổ bộ ''Viking'' (năm 1976): nó trở nên khô hơn và lạnh hơn. Có thể điều này gắn với những cơn bão lớn vào đầu những năm 70, đã cuốn vào bầu khí quyển một khối lượng lớn những hạt bụi nhỏ xíu. Những hạt bụi này ngăn cản sự nguội đi của sao Hoả và sự bay hơi của hơi nước vào không gian vũ trụ, sau đó bụi rơi xuống và hành tinh trở lại trạng thái thông thường của nó.
