miniaturadaimagem|250x250px|Marte visto por Rosetta. O clima de Marte tem sido objeto de interesse científico por séculos, em grande parte devido ao fato de Marte ser o único planeta cuja superfície pode ser diretamente observada em detalhes desde a Terra.
Apesar de o planeta Marte ser menor e bem mais distante do sol que a Terra, o clima dos dois planetas possui similaridades importantes, tais como a presença de uma atmosfera, capa de gelo nos pólos, mudanças sazonais e a presença observável de padrões climáticos. Tais características têm atraído interesse de planetólogos e climatologistas.
As condições climáticas marcianas têm sido relativamente bem estudadas. Dados têm sido gerados por instrumentos baseados na Terra desde o século XVII, mas apenas desde o início da exploração de Marte na metade dos anos 60 é que observações mais aproximadas foram possíveis. Sondas transitórias e orbitais proveram dados da superfície, ao passo que dados sobre a atmosfera foram fornecidos por robôs enviados diretamente para a superfície do planeta (landers e rovers). Instrumentos de observação na órbita do planeta Terra têm fornecido algumas imagens de fenômenos climáticos em Marte.
A primeira missão a passar por Marte foi a Mariner 4 em 1965. Os breves dois dias em que a sonda observou o planeta (14-15 de Julho de 1965) foram limitados em termos de contribuição para o conhecimento sobre o clima marciano. Missões posteriores (Mariner 6, Mariner 7, e Mariner 9) contribuíram com informação climática básica. Dados mais precisos e variados começaram com o programa Viking em 1975 e continuou com tais sondas como a bem sucedida Mars Global Surveyor.
Esse trabalho de observação tem sido complementado por uma simulação de computador científico chamado Mars General Circulation Model. Várias interações diferentes do MGCM têm levado a um maior entendimento das características de Marte bem como das limitações desses modelos, que são limitados mais na capacidade de representar como a física atmosférica funciona em menor escala do que na resolução. Eles também podem ser baseados em suposições incorretas ou irrealistas sobre a física marciana o que certamente acarreta uma limitação no tempo e no espaço dos dados climáticos de Marte.
Apesar de Marte possuir similaridades com o clima da Terra, incluindo estações e eras glaciais periódicas, há ainda uma importante diferença no que se refere à inércia térmica, que é muito baixa. A atmosfera de Marte possui escala de altura de aproximadamente 11 km (36 000 pés), 60% maior do que a da Terra. O clima é um fator de grande relevância na questão da vida em Marte, se há ou ao menos existiu em algum momento da história do planeta, tendo recebido alguma atenção no noticiário devido às medições da NASA que indicam um aumento da sublimação na capa polar sul, levando alguns meios de comunicação a especular se Marte estaria passando por um processo análogo ao aquecimento global.
Importantes observações climáticas históricas Observações astronômicas de Marte tendo como foco o clima começaram em 1666 quando Cassini hipotetizou que ele havia observado uma capa polar próxima ao polo norte.H.H. Kieffer, B.M. Jakosky, and C.W. Snyder, 1992, "The Planet Mars: From Antiquity to Present" in Mars, H.H. Kieffer, B.M. Jakosky, C.W. Snyder, and M.S. Matthews, eds., Tucson, AZ: University of Arizona Press, pp. 1-33.
Giancomo Miraldi determinou em 1704 que a capa meridional não está centrada no pólo rotacional de Marte. Durante a oposição de 1719, Miraldi observou ambas as capas polares e a variabilidade na extensão delas.
William Herschel foi o primeiro a suspeitar da baixa densidade da atmosfera marciana em seu artigo de 1784 intitulado Sobre as notáveis aparências das regiões polares do planeta Marte, a inclinação de seu eixo, a posição de seus pólos e sua figura esferoide; com poucas pistas dos reais valores de seu diâmetro e atmosfera. Quando duas estrelas de brilho pálido passaram por Marte sem ter a luminosidade afetada, Herschel corretamente concluiu que isso indicava uma atmosfera rarefeita demais envolvendo Marte, insuficiente para interferir no brilho das estrelas.name=mars1700
Honore Flaugergues em 1809 fez a descoberta de "nuvens amarelas" na superfície de Marte, que acabou sendo a primeira observação das tempestades de poeira nesse planeta. Flaugergues também observou em 1813 uma significante redução da capa de gelo marciana durante a primavera marciana. Sua especulação de que isso significava que Marte seria mais quente que a Terra não foi a primeira tampouco a mais razoável até que se provou que estava errado.
Paleo-climatologia marciana Antes de qualquer análise séria da paleo-climatologia marciana é preciso que se estabeleçam termos, especialmente termos de idade planetária. Há dois sistemas cronológicos para Marte. O primeiro é baseado na densidade das crateras e é dividido em três eras, Noachiano, Hesperiano, e Amazoniano. Um modelo alternativo baseado na mineralogia do planeta foi proposto, divide-se em três eras, Phyllociano, Theikiano e Siderikiano.
Recentes observações e modelos de computador têm fornecido informações não apenas sobre o clima atual quanto das condições atmosféricas de Marte no passado. A era Neochiana é tida como um período de grande concentração de gás carbônico na atmosfera. Recentes observações espectrais de depósitos de argila em Marte e modelos das condições ideais para a formação do mineral da argila têm apontado pouca ou nenhuma presença de carbonato na argila dessa era. Argila formada em um ambiente rico em dióxido de carbono sempre é acompanhada da formação de carbonato.
A descoberta de goethita em Marte pela Spirit tem levado à conclusão de que as condições climáticas do passado permitiam a existência de água líquida corrente em Marte. A morfologia de algumas crateras de impacto indica que o solo estava molhado no momento do impacto.
Tempo A temperatura e circulação da atmosfera de Marte variam de ano a ano (como é de se esperar de qualquer planeta com atmosfera). Marte carece de oceano, uma fonte de muita variação inter-anual no clima da Terra. A Mars Orbital Camera iniciou a observação de Marte em 1999 e permaneceu em órbita por 2,5 anos marcianos e tem sido mostrado que o tempo em Marte tende a apresentar padrões repetitivos e portanto mais previsíveis que o da Terra. Se um evento ocorre em um tempo particular em algum ano, os dados disponíveis indicam que é bastante provável que o mesmo evento se repita no próximo ano no mesmo local com poucas semanas de diferença.
Nuvens As tempestades de poeira de Marte podem levantar finas partículas na atmosfera levando à formação de nuvens. Essas nuvens podem se formar a uma altitude muito alta, para além de 62 milhas acima da superfície.Mars Clouds Higher Than Any On Earth Essas nuvens são muito opacas e só podem ser vistas após refletir a luz solar contra a escuridão do céu noturno. Nesse ponto as nuvens marcianas parecem-se com as nuvens da mesosfera terrestre, que ocorrem a 80 km de altura. Diferentes das nuvens da Terra, as nuvens marcianas são constituídas de gás carbônico.
Temperatura Diferentes valores têm sido estipulados para a temperatura de Marte, sendo o valor comum −55°C. Temperaturas superficiais têm sido estimadas pela Viking Orbiter Infrared Thermal Mapper e oscilam entre o máximo de 27°C a −143°C durante o inverno polar. Medições atuais de temperatura dos robôs Viking variam de −17.2°C a −107°C.
Liu et al 2003. relata que "De acordo com os dados relativos à temperatura do ar à noite, todas as primaveras e inícios de verões já observados eram idênticos, dentro da margem de erro do experimento (de ±1 K)" mas que os "dados relativos ao período diurno, entretanto, sugerem uma história um tanto diferente, com temperaturas variando de ano a ano mais de 6 K nessa estação. Essa discrepância entre dia e noite é inesperada e ainda não compreendida". As variações dos verões e das primaveras do hemisfério sul são dominadas pelas tempestades, que podem gerar aumentos de temperatura de até 30°C; serão necessários mais anos de observação (atualmente cinco anos marcianos é o possível) antes que estatísticas melhores possam ser feitas.
Processos e propriedades atmosféricas Pressão na baixa atmosfera A atmosfera marciana é composta principalmente de dióxido de carbono e possui pressão ao nível da superfície de 600 pascals, muito menor que a da Terra, de aproximadamente 101 000 Pa. Um efeito disso é que a atmosfera de Marte reage muito mais rapidamente a uma onda energética que a atmosfera terrestre. Como consequência, Marte é atingido por fortes marés térmicas, similares às marés marinhas da Terra, mas causadas por aquecimento solar, mais do que por influência gravitacional. Essas marés são bastante significantes, representando mais de 10% do total da pressão atmosférica (aproximadamente 50 Pa). A atmosfera terrestre experimenta marés diurnas similares, mas seus efeitos são mais discretos devido à massa muito maior da atmosfera terrestre.
Apesar de a temperatura de Marte atingir por volta de 273 K (0°C), água líquida é instável devido à pressão atmosférica estar abaixo do ponto triplo e o gelo aquático simplesmente sublimar em vapor d’água. Uma exceção é a Hellas Planitia, a maior cratera de impacto de Marte. Essa cratera é tão profunda que a pressão no fundo atinge 1155 Pa, acima do ponto triplo, assim quando a temperatura excede 0°C água líquida pode se formar.
Ventos thumb|esquerda|280px|Colossal ciclone polar em Marte, imagem do Hubble. A superfície de Marte possui uma inércia térmica muito baixa, o que significa que esta se aquece muito rapidamente quando atingida pelo calor do sol. A temperatura diurna de Marte varia, longe das regiões polares, aproximadamente 100K. Na Terra, ventos formam-se em regiões onde a inércia termal varia muito, como em áreas costeiras. Não há mares em Marte, mas há regiões em que a inércia termal do solo varia, causando ventos matutinos e vespertinos similares às maresias da Terra. O projeto Antares "Mars Small-Scale Weather" (MSW) recentemente identificou algumas insuficiências no atual modelo climático global de Marte (GCMs) devido à representação mais primitiva do solo; "a absorção e emissão de calor pelo solo tem um importante papel em Marte, por isso os esquemas de representação do solo devem ser mais acurados." Essas insuficiências estão sendo corrigidas, o que deve levar a avaliações mais acuradas e assim produzir avanços na compreensão do clima de Marte, mas fazendo contínuas atualizações das antigas previsões dos modelos climáticos marcianos, bastante problemáticos.
Em baixas latitudes a circulação de Hadley domina, sendo esse o mesmo processo que na Terra gera os ventos alísios. Já em altas latitudes uma série de áreas de baixa e alta pressão, chamadas ondas de pressão baroclínicas dominam o tempo. Marte é um planeta mais seco e frio que a Terra, e em consequência disso a poeira levantada pelos ventos tende a permanecer na atmosfera por um tempo maior do que permaneceria na Terra, devido à falta de precipitação que traga o pó de volta ao solo (exceto por hipotéticas neves de gás carbônico ainda não observadas). Uma tempestade ciclônica recentemente foi registrada pelo telescópio espacial Hubble (imagem acima).
Uma das maiores diferenças entre os padrões circulatórios Hadley de Marte e da Terra é a velocidade que é medida em uma escala de tempo . A escala de tempo de Marte é de aproximadamente 100 dias marcianos, enquanto na Terra é mais de um ano.
Efeitos das tempestades de poeira thumb|direita|2001Tempestade de poeira na Hellas Planitia.