Mars () est la quatrième planète du Système solaire par ordre croissant de la distance au Soleil et la deuxième par ordre croissant de la taille et de la masse. Son éloignement au Soleil est compris entre (206,6 à de kilomètres), elle a une période orbitale de martiens ( ou terrestre).
C’est une planète tellurique, comme le sont Mercure, Vénus et la Terre. Elle est environ dix fois moins massive que la Terre, mais dix fois plus massive que la Lune. Sa topographie présente des analogies aussi bien avec la Lune, à travers ses cratères et ses bassins d'impact, qu'avec la Terre, par ses formations d'origine tectonique et climatique telles que des volcans, des rifts, des vallées, des mesas, des champs de dunes et des calottes polaires. Le plus haut volcan du Système solaire, Olympus Mons (qui est un volcan bouclier), et le plus grand canyon, Valles Marineris, se trouvent sur Mars.
Mars a aujourd'hui perdu la presque totalité de son activité géologique interne, et seuls des événements mineurs surviendraient encore épisodiquement à sa surface, tels que des glissements de terrain, sans doute des geysers de dioxyde de carbone dans les régions polaires, peut-être des séismes, voire de rares éruptions volcaniques sous forme de petites coulées de lave..
La période de rotation de Mars est du même ordre que celle de la Terre et son obliquité lui confère un cycle des saisons similaire à celui que nous connaissons ; ces saisons sont toutefois marquées par une excentricité orbitale cinq fois et demie plus élevée que celle de la Terre, d'où une asymétrie saisonnière sensiblement plus prononcée entre les deux hémisphères.
Mars peut être observée à l’œil nu, par son éclat bien plus faible que celui de Vénus mais qui peut, lors d'oppositions rapprochées, dépasser l'éclat maximum de Jupiter, atteignant une magnitude apparente de -2,91., tandis que son diamètre apparent varie de 25,1 à selon que sa distance à la Terre varie de 55,7 à de kilomètres. Mars a toujours été caractérisée visuellement par sa couleur rouge, due à l'abondance de l'hématite amorphe à sa surface. C'est ce qui l'a fait associer à la guerre depuis l'Antiquité, d'où son nom en Occident d'après le dieu de la guerre dans la mythologie romaine, Mars, assimilé au dieu Arès de la mythologie grecque. En français, Mars est souvent surnommée « la planète rouge » en raison de cette couleur particulière.
Avant le survol de Mars par en 1965, on pense qu'il s'y trouve de l'eau liquide en surface et que des formes de vie similaires à celles existant sur Terre peuvent s'y être développées, thème très fécond en science-fiction. Les variations saisonnières d'albédo à la surface de la planète sont attribuées à de la végétation, tandis que des formations rectilignes perçues dans les lunettes astronomiques et les télescopes de l'époque sont interprétées, notamment par l'astronome amateur américain Percival Lowell, comme des canaux d'irrigation traversant des étendues désertiques avec de l'eau issue des calottes polaires. Toutes ces spéculations sont balayées par les sondes spatiales qui étudient Mars : dès 1965, permet de découvrir une planète dépourvue de champ magnétique global, à la surface cratérisée rappelant celle de la Lune, et une atmosphère ténue.
Depuis lors, Mars fait l'objet de programmes d'exploration intensifs, apportant une meilleure compréhension de l'histoire géologique martienne, révélant notamment l'existence d'une époque reculée où les conditions en surface étaient davantage similaires à celles de la Terre à la même époque, avec la présence de grandes quantités d'eau liquide ; la sonde Phoenix a ainsi découvert à l'été 2008 de la glace d'eau à une faible profondeur dans le sol de Vastitas Borealis..
Mars possède deux petits satellites naturels, Phobos et Déimos.
vignette|La planète Mars vue par la caméra OSIRIS de la sonde spatiale Rosetta.
Caractéristiques physiques et orbitales Quatrième planète du Système solaire par ordre de distance croissante en partant du Soleil, Mars est une planète tellurique moitié moins grande que la Terre et près de dix fois moins massive, dont la superficie est un peu inférieure à celle des terres émergées de notre planète (144,8 contre de kilomètres carrés). La gravité y est le tiers de celle de la Terre, soit deux fois celle de la Lune, tandis que la durée du jour solaire martien, appelé sol, excède celle du jour terrestre d'un peu moins de . Mars est une fois et demie plus éloignée du Soleil que la Terre, sur une orbite sensiblement plus elliptique, et reçoit, selon sa position sur cette orbite, entre deux et trois fois moins d'énergie solaire que notre planète. L'atmosphère de Mars étant de surcroît plus de moins dense que la nôtre, et ne produisant par conséquent qu'un effet de serre très limité, ce faible rayonnement solaire explique que la température moyenne sur Mars soit d'environ .
vignette|La Terre et Mars à la même échelle.
Le tableau ci-dessous permet de comparer les valeurs de quelques paramètres physiques entre Mars et la Terre :
La fine atmosphère martienne, où apparaissent des nuages localement abondants, est le siège d'une météorologie particulière, dominée par des tempêtes de poussières qui obscurcissent parfois la planète tout entière. Son excentricité orbitale, cinq fois plus marquée que celle de la Terre, est à l'origine d'une asymétrie saisonnière très sensible sur Mars : dans l'hémisphère nord, la saison la plus longue est le printemps (), qui excède la plus courte (l'automne, ) de 35,5 % ; sur Terre, l'été de l'hémisphère nord, saison la plus longue, n'excède la durée de l'hiver que de 5 %. Cette particularité explique également que la superficie de la calotte polaire australe se réduise nettement plus en été que celle de la calotte polaire boréale.
La distance moyenne de Mars au Soleil est d'environ de kilomètres, soit . Cette distance varie entre un périhélie de et un aphélie de , correspondant à une excentricité orbitale de . La période orbitale de Mars est de terrestres, soit terrestre, et le jour solaire y dure .
Variations de l'excentricité Des sept autres planètes que compte le Système solaire, seule Mercure possède une excentricité plus élevée que celle de Mars. Toutefois, par le passé, l'orbite de Mars aurait été plus circulaire qu'aujourd'hui, avec une excentricité d'environ 0,002 il y a d'années.. L'excentricité de Mars évoluerait selon deux cycles superposés, le premier d'une période de et le second d'une période de ., de sorte qu'elle devrait encore croître au cours des années..
Variations de l'obliquité
L'obliquité désigne l'inclinaison de l'axe de rotation d'une planète sur son plan orbital autour du Soleil. L'obliquité de Mars est actuellement de 25,19°, proche de celle de la Terre, mais connaît des variations périodiques dues aux interactions gravitationnelles avec les autres planètes du Système solaire. Ces variations cycliques ont été évaluées par simulations informatiques dès les années 1970. comme ayant une périodicité de s'inscrivant elle-même dans un super cycle de d'années avec pour valeurs extrêmes 14,9° et 35,5°. Un cycle encore plus long se superposerait à cet ensemble, de l'ordre de d'années, dû à une résonance orbitale entre la rotation de la planète et son orbite autour du Soleil, susceptible d'avoir porté à 40° l’obliquité de Mars, il y a seulement d'années.. Des simulations plus récentes, réalisées au début des années 1990, ont de surcroît révélé des variations chaotiques de l'obliquité martienne, dont les valeurs possibles s'inscriraient de à ..
Encore affinées à l'aide des données recueillies par les sondes martiennes des années 1990 et 2000, ces simulations numériques ont mis en évidence la prépondérance des variations chaotiques de l'obliquité martienne dès qu'on remonte au-delà de quelques millions d'années, ce qui rend aléatoire toute évaluation de la valeur de l'obliquité au-delà de quelques dizaines de millions d'années dans le passé ou le futur. Une équipe européenne a ainsi évalué à 63 % la probabilité que l'obliquité de Mars ait atteint au moins 60° au cours du dernier milliard d'années, et à plus de 89 % au cours des trois derniers milliards d'années..
Ces variations d'obliquité induisent des variations climatiques très significatives à la surface de la planète, affectant notamment la répartition de la glace d'eau en fonction des latitudes. Ainsi, la glace tend à s'accumuler aux pôles en période de faible obliquité comme actuellement., tandis qu'elle tend à migrer aux basses latitudes en période de forte obliquité.. Les données recueillies depuis le début du siècle tendent à montrer que Mars sortirait en ce moment même d'un « âge glaciaire », notamment en raison de l'observation de structures glaciaires (glaciers, fragments de banquise et pergélisol notamment) jusqu'à des latitudes aussi basses que 30°, et qui semblent connaître une érosion active.
Dans la mesure où la pression atmosphérique moyenne au sol dépend de la quantité de dioxyde de carbone gelé aux pôles, les variations d'obliquité ont également un impact sur la masse totale de l'atmosphère de Mars, la pression atmosphérique moyenne pouvant même tomber, en période de faible obliquité, à seulement (à peine 5 % de la pression atmosphérique standard actuelle) et induire un réchauffement de du sous-sol martien en réduisant la conductivité thermique du régolithe dont la taille moyenne des pores serait comparable au libre parcours moyen des molécules de gaz dans une atmosphère aussi raréfiée., ce qui bloquerait la dissipation du « flux aréothermique », c'est-à-dire du flux géothermique martien. Un tel réchauffement pourrait expliquer de nombreuses formations géologiques impliquant un sous-sol chargé d'eau liquide, sans qu'il soit nécessaire d'invoquer un accroissement passé de la pression atmosphérique ou du flux thermique de la planète.
vignette|La Terre et Mars en opposition.
Oppositions Terre-Mars Mars est la planète extérieure la plus proche de la Terre. La distance qui sépare les deux planètes est la plus faible lorsque Mars est en opposition, c'est-à-dire lorsque la Terre s'intercale entre Mars et le Soleil. Toutefois, compte tenu de l'inclinaison orbitale et de l'excentricité, le moment précis où Mars est le plus proche de la Terre peut différer de quelques jours du moment de l'opposition astronomique. Ainsi, l'opposition du avait lieu précisément à . tandis que la plus grande proximité entre les deux planètes avait eu lieu la veille, le à (données IMCCE.).
Ces oppositions surviennent approximativement tous les , l'avant-dernière en date s'étant produite le ., la dernière le et les prochaines les , et ., puis les , , , et ..
Compte tenu de l'excentricité respective des orbites de Mars et de la Terre, la distance Terre-Mars n'est pas constante à chaque opposition. L'excentricité de Mars étant plus importante que celle de la Terre, c'est lorsque Mars est au périhélie que le rapprochement est le plus favorable. Cette situation se rencontre tous les quinze ans environ, après sept oppositions. Ainsi, le à , Mars était distante de la Terre de de kilomètres, soit ; c'est la plus grande proximité entre Mars et la Terre depuis . Un rapprochement encore un peu plus resserré est prévu le , avec une distance de de kilomètres.
vignette|Distance minimale Terre-Mars, période 2010-2060.
+ Distances minimales Terre-Mars Date Distance (au) Distance () Diamètre apparent 27 août 2003 0,372719 55,758 25,13" 15 août 2050 0,374041 55,957 25,04" 30 août 2082 0,373564 55,884 25,08" 19 août 2129 0,373276 55,841 25,10" 24 août 2208 0,372794 55,769 25,13" 28 août 2287 0,372254 55,688 25,16"
En tenant compte des influences gravitationnelles des autres planètes sur l'excentricité orbitale de Mars, qui continuera à croître légèrement au cours des années, il est possible de prédire des rapprochements encore plus étroits : de kilomètres le et de kilomètres le .