Орбиты спутников - круговые: Фобос обращается вокруг Марса на расстоянии от центра планеты 9400 км с периодом 7 час. 39 мин. Деймос находится на расстоянии 23500 км, а период его обращения составляет 30 час. 18 мин. Период вращения вокруг оси каждого из спутников совпадает с периодом обращения вокруг Марса. Большие оси спутников всегда направлены к центру планеты. Фобос восходит на западе и заходит на востоке по 3 раза за марсианские сутки. Средняя плотность Фобоса - менее 2 г/см3, а ускорение свободного падения составляет 0,5 см/с2. Человек весил бы на Фобосе несколько десятков грамм, поэтому с Фобоса, подпрыгнув, легко улететь в космос. Самый крупный кратер на Фобосе имеет диаметр 8 км, сопоставимый с наименьшим поперечником спутника. На Деймосе наибольшая впадина имеет диаметр 2 км.
Небольшими кратерами поверхности спутников усеяны примерно также как и Луна. При общем сходстве, обилии мелко раздробленного материала, покрывающего поверхности спутников Фобос выглядит более "ободранным", а Деймос имеет более сглаженную, засыпанную пылью поверхность. На Фобосе обнаружены загадочные борозды, пересекающие почти весь спутник. Борозды имеют ширину 100-200 м и тянутся на десятки километров. Глубина их от 20 до 90 метров. Есть несколько гипотез, объясняющих происхождение этих борозд, но пока нет достаточно убедительного объяснения, как впрочем, и объяснения происхождения самих спутников. Скорее всего это захваченные астероиды.
В 1945 г. американский астроном Б. Шарплесс обнаружил вековое ускорение в движении Фобоса по орбите. Это означало, что Фобос, строго говоря, движется по очень пологой спирали, постепенно приближаясь к поверхности Марса. Если так будет продолжаться и дальше, то через 15 млн. лет-срок с космогонической точки зрения весьма небольшой (1/300 возраста Марса) -Фобос упадет на Марс.
Однако только через 14 лет на это обратили внимание. К тому времени появились небесные тела, двигавшиеся точно таким же образом. Это были искусственные спутники Земли. Торможение в земной атмосфере заставляло их снижаться, а приближение к центру Земли вызывало ускорение их движения. В 1959 г. советский астрофизик И. С. Шкловский подсчитал, что воздействие атмосферного трения на Фобос может вызвать наблюдаемый эффект только в том случае, если Фобос полый. Вторая гипотеза, объясняющая ускорение Фобоса приливным взаимодействием была выдвинута геофизиком Н.Н. Парийским.
Наличие векового ускорения Фобоса не раз оспаривалось из-за низкой точности первых наблюдений, и окончательный ответ на этот вопрос даст только время. Однако интересно, что у Деймоса никакого векового ускорения обнаружено не было.
Сильно разочаровывает атмосфера Марса. Среднее давление составляет 0.6% от земного. Она, подобно венерианской состоит из углекислого газа (0.95 по объему), азота, аргона и кислорода (0.02% по объему). Большой интерес представляет содержание водяного пара, особенно в связи с вопросами о природе облаков и возможности и существования жизни на Марсе. Если осадить всю воду (пар) Марса, то получится слой в 0.1 мм. Количество водяного пара на Марсе, по-видимому, оставалось постоянным и равным 1.3 км воды в течение трех марсианских месяцев наблюдений.
Температура поверхности Марса была довольно хорошо изучена по наземным наблюдениям в инфракрасных лучах. Максимальная температура -33 град. по Цельсию достигает вблизи подсолнечной точки. Самая низкая температура -139 град. по Цельсию наблюдается вблизи южного полюса, где может конденсироваться углекислый газ. Для марса характерен резкий перепад температур. В так называемых оазисах, в районах озера Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет от -53 до +22 град. по Цельсию летом и от -103 до -43 градусов зимой. Итак, Марс - весьма холодный мир.
Многие очень извилистые русла, разветвленная система притоков свидетельствует о том, что в прошлом поверхность планеты бороздили мощные потоки воды. Были ли на Марсе когда-нибудь океаны или озера воды? Вероятно, нет, потому что тогда должна была бы существовать плотная атмосфера, от которой остались бы тяжелые инертные газы, а они не наблюдаются. Приходится расстаться с иллюзиями, что Марс когда-то был раем.
Поверхность Марса изобилует кратерами. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей (Эллада, Аргир и др.). Диаметры некоторых морей превышают 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками (Фарсида, Элисиум). Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы.
Высота наибольшего из них - Олимпуса - превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. Диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км. О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них - Маринер - тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны. Повторяющийся характер изменений в полярных шапках прямо указывает на то, что эти белые области состоят из обычного водяного снега, который тает при возрастании температуры. Не исключено, что они состоят из замершего углекислого газа, или "сухого льда". Кроме полярных шапок на Марсе отмечаются такие образования, как вулканы, горы. Например, кратер горы Арсия - в поперечнике около 125 км. С вулканами и поднятиями Фарсида связаны огромные системы трещин и гряд, некоторые из них тянутся на 1000 км и в целом имеют радиальное направление из центральной области больших вулканов. Эти трещины и гряды, свидетельствующих о напряжениях, возникших при поднятии всей области Фарсида. Помимо этих гор, вулканов и потоков лавы конвекция в некогда расплавленных недрах Марса породила величественные рифтовые долины, вероятно, родственные большим океаническим рифтам на Земле, которые выходят на сушу в Эфиопии. Очень загадочным представляется еще одно образование - лицо. Некоторые считают, что это следы цивилизации. Однако скорее всего это следы различных процессов, протекающих на Марсе.
По мнению А. Портнова, атмосфера и вода была потеряна в результате мощной и единовременной бомбардировке крупными метеоритами, которые могли появиться после гравитационного разрыва третьего (пока гипотетического) спутника Марса - Танатос ("Смерть")... Кстати, достаточно скоро, подобная бомбардировка марсианской поверхности повторится: Фобос, следующий за Танатосом спутник, вплотную подошел к так называемому пределу Роша - орбита, на которой гравитационные силы разорвут огромную (26х21 км) глыбу Фобоса и вновь щедро посыпят планету огненным дождем...
Марс совершает оборот вокруг своей оси за 24 часа 37,4 мин., т.е. на 40 минут больше чем Земля. Обычно самыми заметными деталями на фотоснимках Марса и при визуальном наблюдении являются его полярные шапки. Сезонные явления, открытые сэром Уильямом Гершелем, весьма регулярны и даже предсказуемы. Когда на одном полушарии Марса на смену осени приходит зима, соответствующая шапка начинает расти. Дело в том, что в южном полушарии зимой холоднее, но зато летом теплее, чем в северном. С приходом весны полярная шапка начинает уменьшаться и к концу марсианского июля она исчезает на южном полюсе, северная же шапка никогда не исчезает. Такая картина повторяется из года в год.
Раньше на Марсе была вода, текли полноводные реки (высохшие русла которых сфотографировали с орбиты наши корабли). Можно считать доказанным, что на Марсе был в больших количествах кислород.
Марс красный потому, что его поверхность покрыта толстым слоем ржавчины (правы были древние, считавшие Марс "кровавой планетой" и считавшие его символом железа - его почва богата железом, а кровь человека действительно красна по той же самой причине). По подсчетам Портнова, в марсианской атмосфере должно было быть никак не меньше 1000 триллионов тонн кислорода, что вполне соизмеримо с 3200 триллионами тонн земного кислорода, мало того, можно сказать, что при меньших размерах (28 % от площади поверхности Земли) Марс обладал практически земной кислородной атмосферой и запасами воды в виде морей и рек!
Тем не менее, здесь открылось большое поле деятельности для "творчества" уфологов - область действительно оказалась уникальной по количеству обнаруженных в ней специфических деталей рельефа. Правда, эта специфичность вскоре была признана в высокой степени детерминированной одной-единственной деталью - "Лицом". По соседству с ним оказались "Город", "Крепость", "Бездна", "Купол", "Пирамида", "Городской квартал". Не обошлось и без традиционной для уфологов "игры в цифры". Некое образование по соседству с "Лицом" - окрестили "D&M Pyramid" (в честь астронома Merton Davies).