Mars adalah planet urutan keempat setelah planet Bumi. Planet ini sering dijuluki sebagai “planet merah” karena tampak dari jauh berwarna kemerah-kemerahan. Ini disebabkan oleh keberadaan besi(III) oksida di permukaan planet Mars. Mars adalah planet bebatuan dengan atmosfer yang tipis. Di permukaan Mars terdapat kawah, gunung berapi, lembah, gurun, dan tudung es.
Setelah sebelumnya kita mengetahui bahwa para ilmuwan berpikir untuk membuat koloni di Venus, ilmuwan cenderung lebih memilih Mars secara opsional dikarenakan Mars lebih dirasa memiliki bentuk yang paling mirip dengan kondisi Bumi daripada Venus.
Berdasarkan pengamatan orbit dan pemeriksaan terhadap kumpulan meteorit Mars, permukaan Mars terdiri dari basalt. Beberapa bukti menunjukkan bahwa sebagian permukaan Mars mempunyai silika yang lebih kaya daripada basalt biasa, dan mungkin mirip dengan batu-batu andesit di Bumi. Berdasarkan data dari wahana Phoenix, tanah Mars terdiri dari unsur seperti magnesium, sodium, potasium, dan klorida. Nutrien tersebut dapat ditemui di kebun Bumi dan penting dalam pertumbuhan tanaman. Percobaan yang dilakukan oleh wahana Phoenix menunjukkan bahwa tanah Mars punya pH sebesar 8,3, dan mengandung garam perklorat.
Air tidak dapat bertahan di permukaan Mars karena tekanan atmosfernya yang rendah. Di ketinggian terendah, air masih dapat bertahan dalam waktu yang singkat. Dua tudung es di Mars diduga terdiri dari air. Jika dicairkan, volume air di tudung es kutub selatan mampu melapisi seluruh permukaan planet dengan kedalaman 11 meter. Lapisan permafrost terbentang dari kutub hingga lintang 60°.
Es air dalam jumlah besar diduga terperangkap di bawah lapisan kriosfer Mars. Data dari Mars Express dan Mars Reconnaissance Orbiter menunjukkan keberadaan es air yang besar di kedua kutub (Juli 2005) dan lintang tengah (November 2008). Wahana Phoenix secara langsung mengambil sampel es air di Mars pada 31 Juli 2008.
Dari kenampakan permukaan Mars dapat dilihat bahwa air pernah mengalir di permukaan planet tersebut. Saluran banjir besar yang disebut saluran aliran keluar (outflow channel) dapat ditemui di 25 tempat, dan diduga merupakan tanda-tanda terjadinya erosi pada masa lepasnya air dari akuifer di bawah tanah, meskipun struktur tersebut juga diduga diakibatkan oleh glasier atau lava. Saluran termuda diduga terbentuk sekitar beberapa juta tahun yang lalu. Di tempat lain, terutama di wilayah tertua permukaan Mars, jaringan lembah yang bercabang menyebar di sepanjang bentang alam. Ciri dan persebaran lembah tersebut menunjukkan bahwa lembah tersebut dibentuk oleh limpasan permukaan yang diakibatkan oleh hujan atau salju pada awal sejarah Mars. Aliran di bawah permukaan dan proses pengikisan tanah dari lereng oleh air tanah yang ada di tepi sungai atau lereng bukit mungkin memainkan peran tambahan di beberapa jaringan, namun hujan kemungkinan merupakan penyebab utama.
Di Mars juga ada ribuan kenampakan di kawah dan dinding lembah yang mirip dengan parit. Parit tersebut biasanya ada di dataran tinggi belahan selatan. Sejumlah penulis menyatakan bahwa proses pembentukannya memerlukan air, kemungkinan dari es yang mencair, namun ada pula yang meyakini bahwa es karbon dioksida dan pergerakan debu kering-lah yang membentuknya. Parit-parit tersebut sangat muda, bahkan mungkin masih aktif hingga sekarang.
Ciri geologis lain, seperti delta dan kipas aluvial, digunakan sebagai dasar untuk mendukung gagasan bahwa Mars pada awalnya lebih hangat dan basah. Keadaan semacam itu memerlukan keberadaan banyak danau di permukaan, dan untuk itu ada bukti-bukti mineralogis, sedimentalogis, dan geomorfologis. Beberapa penulis bahkan menyatakan bahwa pada masa lalu sebagian besar dataran rendah di utara merupakan samudra, meskipun hal ini masih diperdebatkan.
Bukti lebih lanjut bahwa air pernah ada di permukaan Mars muncul dari penemuan beberapa mineral tertentu seperti hematit dan goetit, yang kadang-kadang terbentuk saat air ada. Beberapa bukti yang sebelumnya diyakini menunjukkan keberadaan cekungan dan aliran air kuno telah ditampik oleh penilikan beresolusi tinggi oleh Mars Reconnaissance Orbiter. Pada tahun 2004, Opportunity menemukan mineral jarosit. Mineral ini hanya terbentuk jika ada air berasam, yang menunjukkan bahwa air pernah ada di Mars.
Meski secara geologis permukaan planet Mars sangat mirip dengan Bumi ternyata ada perbedaan yang masih sulit untuk manusia membentuk sebuah koloni di sana, antara lain:
- Walaupun terdapat mikroorganisme dari Bumi yang mampu bertahan dalam keadaan yang amat ekstrem, termasuk dalam keadaan yang menyimulasikan keadaan di Mars, secara umum tumbuhan dan hewan tidak dapat bertahan hidup di permukaan Mars.
- Gravitasi permukaan Mars hanya 38% Bumi. Walaupun mikrogravitasi dapat menyebabkan masalah kesehatan seperti hilangnya otot dan demineralisasi tulang, masih belum diketahui apakah gravitasi Mars akan menyebabkan hal yang sama. Mars Gravity Biosatellite merupakan proyek yang diusulkan untuk mempelajari pengaruh gravitasi Mars yang rendah terhadap manusia.
- Mars jauh lebih dingin dari Bumi, dengan rata-rata suhu permukaan antara 186 hingga 268 K (−87 °C dan −5 °C). Suhu terendah yang pernah tercatat di Bumi adalah −93,2 °C di Antartica.
- Karena Mars lebih jauh dari Matahari, jumlah energi matahari yang memasuki atmosfer atas per satuan wilayah (konstanta matahari) kurang dari setengah yang memasuki atmosfer atas Bumi. Namun, karena atmosfer Mars lebih tipis, lebih banyak energi matahari yang mencapai permukaan.
- Orbit Mars lebih eksentrik dari Bumi, sehingga meningkatkan variasi suhu konstanta matahari.
- Akibat ketiadan magnetosfer dan atmosfer yang tipis, Mars menerima radiasi ultraviolet yang tinggi yang akan menyebabkan masalah bagi manusia yang menetap di planet tersebut.
- Tekanan atmosfer di Mars tercatat sebesar ~7,5 mbar, yang berada jauh di bawah Batas Armstrong (61,8 mbar). Karena teraformasi tidak dapat menjadi solusi jangka pendek, struktur yang dapat dihuni perlu di Mars memerlukan bejana tekan yang mirip dengan wahana angkasa yang dapat memiliki tekanan antara 300 hingga 1000 mbar.
- Atmosfer Mars terdiri dari 95% karbon dioksida, 3% nitrogen, 1,6% argon, dan gas-gas lain termasuk oksigen dengan kandungan lebih rendah dari 0,4%.
- Udara Mars terdiri dari 950.000 ppm CO2 (sama dengan sekitar 10.000 ppm setelah disesuaikan dengan tekanan), sementara di Bumi terdapat 390 ppm CO2. CO2 dapat meracuni manusia pada angka 1.000 ppm. Bahkan CO2 sebesar 1.500 ppm beracun untuk tumbuhan. Akibatnya, udara Mars beracun bagi tumbuhan dan hewan.
Ini artinya jika suatu saat hidup di Mars, manusia bukan hanya bisa bertani tetapi juga makan hasil pertaniannya. Karena jika disimulasikan manusia mengirim makanan dari Bumi ke Mars akan memakan biaya yang amat sangat mahal nantinya. Dilansir situs National Geographic online, sebuah studi yang dilakukan oleh Wieger Wamelink, ahli ekologi dari Pusat Riset Wagenigen, menungkap bahwa bahan pangan hasil pertanian di Mars aman dimakan. Wamelink melakukan percobaan untuk menumbuhkan tanaman dengan menggunakan tanah yang menyerupai kondisi Mars.Ilmuwan tidak menggunakan tanah Mars yang sesungguhnya, tetapi lumpur dan beragam bahan yang bisa ditemukan di Bumi untuk menciptakan campuran yang menyerupai tanah Mars. Dengan substrat itu, ilmuwan menumbuhkan tanaman pangan di suhu rendah konstan serta kelembaban dan cahaya serupa di Mars.
Tanaman ditumbuhkan dalam rumah kaca. “Sebabnya kita berharap tanaman pertama di Mars akan tumbuh di tempat yang aman, terlindung dari lingkungan yang tidak bersahabat termasuk radisi kosmik,” kata Wamelink.
Awalnya, ilmuwan mengira bahwa tanaman yang ditumbuhkan tak aman dimakan. Sebabnya, seperti tanah Mars, lumpur yang digunakan dalam penelitian kaya akan arsenik dan merkuri. Logam berat itu bisa secara teoretis terakumulasi dalam tanaman. Kenyataannya, dari 10 jenis tanaman yang diujicoba, semuanya layak dimakan.
“Kita melakukan analisis terhadap lobak, kacang polong, dan tomat. Hasilnya sangat menjanjikan dan kita bisa memakan mereka,” kata Wamelink seperti dikutip Daily Mail, 25 Juni 2016 lalu.
Secara umum, tanaman yang tumbuh di lingkungan serupa sama baik dengan tanaman biasa. Bayam saja yang masih sulit tumbuh. Saat ini Wamelink sedang melakukan penelitian lanjutan untuk kemungkinan menumbukan kentang dan kacang. “Penting untuk melakukan penelitian terhadap tanaman sebanyak mungkin. Ini untuk memastikan koloni di Mars mendapatkan akses makanan yang bervariasi,” tambahnya.
