Предшественникам марсоходов – двум неподвижным станциям Viking, прилетевшим на Красную планету почти 30 лет назад – в 1976 году, – не удалось найти следов жизни с помощью биологических анализаторов. Поэтому перед марсоходами была поставлена иная задача – поиск следов жидкой воды, оставшихся в геологических формациях. Сейчас условия на поверхности Марса таковы, что вода в жидком виде там существовать не может – она замерзнет и быстро испарится в холодной и чрезвычайно разреженной атмосфере. Но на поверхности планеты по снимкам с искусственных спутников обнаружены многочисленные речные русла – с притоками, островами, рукавами и заводями. Это означает, что в прошлом климат здесь был иной и жидкая вода текла по поверхности планеты. Однако, чтобы «прорезать» речное русло, достаточно и кратковременного выброса большой водной массы. А для зарождения жизни требуется весьма продолжительное существование влажного климата. Поэтому перед марсоходами была поставлена задача по поиску геологических образований, для формирования которых требуются долгоживущие водоемы. Обнаружение таких следов может свидетельствовать о том, что когда-то необходимые условия для зарождения жизни на Марсе были.

Марсоходы были направлены в такие районы, где следы воды можно было бы отыскать с наибольшей вероятностью. Так, Spirit совершил посадку в кратере Гусев, расположенном на 15° южной широты и 185° западной долготы. Диаметр этого кратера исчисляется 180 км, его размеры схожи с Аральским морем. В кратер впадает русло древней реки, в котором сейчас нет воды. Изучение снимков со спутников показало, что в прошлом кратер Гусев был озером. Назван же он в честь русского астрофизика Матвея Матвеевича Гусева (1826—1866), который создал одну из первых в мире фотографических служб Солнца. К красноармейцу Гусеву, совершившему полет на Марс в романе Алексея Толстого «Аэлита», название кратера отношения не имеет, хотя совпадение забавное.

Второй марсоход – Opportunity – опустился на плато Меридиана, расположенное почти на экваторе на противоположной от кратера Гусев стороне Марса. По наблюдениям со спутников в этом районе Марса была обнаружена повышенная концентрация гематита – железосодержащего минерала, который на Земле образуется в водной среде.

Климат на Марсе холодный и сухой. Вся планета скована вечной мерзлотой, причем у полюсов слой пород, постоянно находящихся при отрицательной температуре, по расчетам, достигает 5—6 км, а на экваторе уменьшается до 1—1,5 км. Но в прошлом на Марсе бывали периоды и с еще более суровым климатом. Изучение космических снимков показало, что на планете есть обширные области с характерным «сглаженным» обликом рельефа, образовавшимся под воздействием какихто отложений. Выяснилось, что от 0,5 до 2 млн. лет назад на планете было намного холоднее. Белые полярные шапки круглый год располагались вокруг обоих полюсов, занимая большую площадь, чем нынешняя зимняя полярная шапка, появляющаяся попеременно вокруг то Северного, то Южного полюса. Древние полярные шапки простирались примерно до 30 градуса широты. На Земле это соответствовало бы снеговой шапке от Северного полюса до Египта, Мексики, Южного Китая и от Южного полюса до Австралии, Южной Африки и Бразилии. Из-за меньшего по сравнению с Землей количества воды на Марсе эти полярные шапки состояли не из массивного льда, как при оледенениях Земли, а из рыхлого снежного покрова сравнительно небольшой толщины. На Марсе был не великий ледниковый, а великий снежный период. Каждая из снежных шапок занимала четверть поверхности планеты, а в сумме под снегом постоянно находилась половина Марса. Когда климат потеплел и снега растаяли, то пыль, веками оседавшая на полярную шапку, оказалась на поверхности планеты, покрыв ее слоем, сгладившим мелкие детали, что и обнаружилось на снимках со спутников. Так что сегодня поверхность Марса, среднегодовая температура которой –60°, представляет собой скованную морозом каменистую пустыню.

На первом же панорамном снимке местности, переданном телекамерами Spirit, видны холмы у горизонта, которые и стали главной целью его путешествия. По дороге к ним он «заглянул» сверху в кратер Бонневилл, названный именем древнего озера в Северной Америке, но спускаться внутрь не стал. Далее в направлении к холмистой местности он двигался по равнинному дну кратера Гусев, попутно выполняя анализы химического состава множества камней. В результате этого путешествия были обнаружены отложения грунта с косой слоистостью, происхождение которых связано, скорее всего, опять же с некогда текущей здесь водой. Взбираясь по склону холма, к началу марта 2005 года Spirit был уже на высоте 60 м над равниной. По высоте до макушки холма оставалось еще около 30 м, но реально длина трассы передвижения марсохода была намного больше. К этому времени Spirit прошел в общей сложности 4,5 км по поверхности Марса.

Марсоход Opportunity перемещался не так быстро и к началу марта 2005 года прошел 2,5 км, что тоже неплохо. Посадку он совершил в кратере Eagle (Орел) – так назывался лунный модуль корабля Apollo-11, первой экспедиции людей на Луну в 1969 году. Затем марсоход проехал вблизи кратера Фрам и полгода по земному счету (четверть года по марсианскому) работал внутри кратера Эндьюранс. По форме и размерам (его диаметр 130 м) он напоминает чашу футбольного стадиона. Крутые склоны этого кратера состоят из многочисленных слоев, изучение которых могло бы приоткрыть тайны марсианского прошлого. И действительно, оказалось, что эти слои сильно различаются по химическому составу: в более глубоких, то есть более древних, содержание хлора в три раза больше, чем в лежащих выше – более молодых. Это может говорить о том, что в кратере находилось соленое озеро, из которого и осели хлорные соединения. Медленно перемещаясь по южному кратерному склону и дну, марсоход достиг участка, ограниченного, с одной стороны, почти отвесным уступом, а с остальных – рыхлыми песками, в которых колеса ровера стали буксовать. Таким образом, доступным оказался только путь назад, по уже пройденному маршруту.

На 181-й день Opportunity благополучно выбрался из кратера на поверхность плато Меридиана, где его ожидала необычайная встреча.

Если современному геологу показать первую карту Марса с сетью прямых линий, полученную итальянским астрономом Скиапарелли в 1877 году, то он предположит, что перед ним карта разломов планетной коры. Сегодня на глобальной геологической карте Земли зафиксировано множество прямых линий, протянувшихся на тысячи километров и по материкам, и по дну океанов. Эти крупные разломы рассекают земную кору на десятки и сотни километров в глубину, поэтому они и получили название глубинных разломов. Во времена Скиапарелли о них ничего не было известно, однако он считал, что симметричность и прямолинейность каналов вовсе не служат указанием на искусственное происхождение. Скиапарелли писал, что никто же не считает цветок искусственным на основании того, что он имеет идеальную симметрию. Сетку каналов на Марсе он сравнивал и с сеткой трещин на фарфоре. Сопоставление телескопических зарисовок с результатами геологических исследований по космическим снимкам Марса показало, что так называемые каналы соответствуют линейным зонам тектонических нарушений, как выраженных в рельефе в виде понижений, так и не находящих отражения в высоте рельефа. Часто эти полосы представляют собой зоны концентрации разломов и кратеров. При взгляде в телескоп отдельные мелкие образования неразличимы, а становятся видны лишь крупные структуры строения марсианской коры. Подобное же явление обнаружилось и на Земле, когда геологи начали изучать ее по космическим снимкам – оказалось, что на них отчетливее просматриваются крупные структуры, имеющие глубинную природу. Однако убедительного объяснения того, почему «каналы» Марса темнее окружающих районов и почему они видны не всегда, так до сих пор и не найдено.