С такими смещениями связано направление некоторых следов на поверхности планеты. На снимках Марса выделены необычные кратеры удлиненной формы с боковыми выбросами, напоминающими крылья бабочки. Много лет думали, что удар метеорита под любым углом к поверхности приводит к появлению кратеров только круглой формы. Но оказалось, что есть исключение: если тело падает под углом менее 5° к поверхности, получается удлиненный кратер. Вероятность такой траектории для обычных метеоритов, подлетающих к планете с любого направления, очень мала. Действительно, на Луне таких кратеров примерно 0,5%. Вероятное количество касательных падений было рассчитано и для Марса, но удлиненных кратеров оказалось намного больше. Причем эти кратеры там довольно крупные, так что породившие их тела должны быть достаточно массивными.

Далее было найдено, что удлиненные кратеры примерно одной возрастной группы ориентированы своей осью в одинаковом направлении. Чтобы объяснить это, предложили интересную гипотезу: кратеры образованы обломками некогда существовавших, но теперь упавших спутников Марса. Каждая группа обломков от одного разрушенного спутника выпадала на поверхность Марса по дуге большого круга при определенном положении полярной оси. По направлению цепочек удлиненных кратеров удалось восстановить примерное положение полярной оси относительно поверхности в разные эпохи, и эти положения совпали с теми результатами, которые получены по мерзлотным отложениям

Целый ряд явлений на Марсе, по-видимому, можно объяснить этими гипотезами. Например, долины, оставшияся от древних марсианских рек, которые ныне находятся вблизи полюса, передвинулись туда из экваториального района. Мерзлотные отложения возникли в полярном районе, а у экватора оказались много позднее. Холмы слоистых отложений на днищах некоторых кратеров вблизи экватора — также остатки древних полярных отложений, из-под которых теперь появился еще более древний рельеф. Наконец, находит объяснение молодость нынешних полярных районов.

Путь полюсов Земли ученые находят методами палеомагнитного анализа: породы, которые образовались в зонах срединноокеанических рифтов (и вообще в извержениях), несут как бы «застывшее» направление магнитного поля. В 1990-х гг. обнаружили нечто подобное и на Марсе, где палеомагнитные поля образуют узкие длинные полосы. Современное магнитное поле Марса представляет собой суммарный эффект этих полос; оно очень слабое и составляет на экваторе от 0,07 до 0,8 мкТл (на Земле около 30 мкТл).

Автоматические станции на поверхности Марса

20 июля 1976 г. в северо-западной части равнины Хриса (22,4°с.ш. и 47,5°з.д.) совершил успешную посадку «Викинг-1», впервые на поверхности Марса стала работать автоматическая станция. Два зонда «Викинг» были первыми в США для посадки на другую планету (не считая Луны). Главной их задачей был поиск жизни на Марсе. В это же время орбитальные блоки «Викингов» изучали планету сверху.

При посадке опоры «Викинга-1» углубились в рыхлый грунт. Сразу же аппарат передал изображение грунта под опорами и вблизи них. Это была предосторожность: если бы аппарат начал понемногу тонуть в зыбучих песках, об этом узнали бы на Земле. Но все обошлось благополучно. В тот же день «Викинг-1» передал панорамное изображение окружающей местности. Поверхность Марса оказалась примерно такой, как ожидалось: пыльная пустынная местность, обильно усеянная камнями. Ландшафт напоминает некоторые пустыни на Земле. Песчаные дюны и барханы вытянуты примерно по диагонали из левого верхнего угла панорамы и указывают направление сильных ветров (перпендикулярное гребням дюн). Правая сторона панорамы — юго-восток. В центре находится штанга метеокомплекса. Большой валун в левой, северо-западной части панорамы имеет длину 2 м. и высоту над песком 1 м. Сверху валун покрыт песчаной шапкой, нанесенной ветром.

Линия горизонта на панораме рис. неровная. Ее неправильность, а также некоторые особенности рельефа, например, широкое углубление на первом плане в правой части панорамы, позволили предположить, что «Викинг-1» сел в небольшой кратер, а линия горизонта — это вал кратера. Размер наибольшей каменной глыбы на горизонте составляет 140 м.

Через полтора месяца после посадки «Викинга-1», 6 сентября 1976 г. на равнину Утопия в точке 47,9°с.ш. и 225,9°з.д. опустился «Викинг-2». Расстояние между станциями составило 6500 км. Они опустились в диаметрально противоположных часовых поясах, но местность в обоих случаях похожа: пустыня, покрытая ржаво-красным песком и обильно усеянная камнями с крупными порами, характерными для вулканических изверженных пород. Размер камней вблизи аппарата 5—20 см, а вдали достигает нескольких метров. Каменистая равнина в месте посадки «Викинга-2» уходит до самого горизонта, образующего, в отличие от «Викинга-1», ровную линию.

После посадки «Викинга-1» предстояло выяснить, насколько велика реальная опасность песчаных заносов. Ряд повторных изображений, переданных в последующие дни, показал, что перемещение песка под действием ветра незаметно. Пылевой бури не было; скорость ветра не превышала 7 м/с. Примерно одинаковые скорости ветра в обоих местах указывали на спокойное состояние атмосферы. Направление ветра в районах посадки «Викингов» имело суточную зависимость. В Утопии ветер дул утром с юго-востока, в полдень с северо-запада и в полночь с северо-востока.

Максимальные дневные температуры воздуха в районе посадки «Викинга-1» оказались ниже того, что ожидалось для летнего солнцестояния и в самом разгаре лета не превышали — —20°С. Наибольшая температура грунта оказалась градусов на 15 выше. Ночью температура падала до —86°С. Атмосферное давление было 7,5—7,7 мбар. По-видимому, «Викинг-1» опустился в пониженном районе. Метеорологическая обстановка оставалась спокойной довольно долго.

Станции работали долго и собрали много научных данных. Орбитальные аппараты функционировали до июля 1978 г. («Викинг-2») и августа 1980 г. («Викинг-1»), передав тысячи детальных изображений Марса. А на поверхности «Викинг-2» функционировал до апреля 1980 г., а «Викинг-1» проработал аж до 13 ноября 1982 г. Источниками электроэнергии у них служили термоэлементы, нагреваемые радиоактивными изотопами. Их мощность с годами упала. Таким образом, марсианская экспедиция «Викингов» продолжалась 6,4 земного года или 3,4 марсианского года.