L'hémisphère sud est très vieux, et ses hauts plateaux sont couverts par d'innombrables cratères d'impact, formés lors du bombardement météoritique qui a débuté il y a 4,55 milliards d'années et qui a duré 700 millions d'années (en fait les terrains cratérisés occupent non seulement une bonne partie de l'hémisphère sud mais aussi une vaste région qui s'étend vers le nord). Ces terrains fortement cratérisés représentent 60 % de la surface martienne. L'hémisphère sud possède aussi des bassins, qui proviennent de l'impact de corps de grandes tailles (supérieure à 100 km) avec le sol martien.

Les terrains jeunes et les volcans

Par contre, la majeure partie de l'hémisphère nord (ainsi que les vastes étendues volcaniques de Tharsis et d'Elysium) présente des terrains lisses qui sont beaucoup plus jeunes. On y trouve de nombreux volcans, tous éteints.

Canyons et vallées

Mars possède aussi une multitude de canyons, fractures, failles et vallées. Le plus remarquable de ces canyons est sans conteste Valles Marineris, extraordinaire balafre sur la surface martienne découverte par Mariner 9. Ce canyon a d'ailleurs été appelé ainsi en l'honneur de la sonde de la NASA. Valles Marineris est un réseau de vallées fortement encaissées et s'étendent d'est en ouest au niveau de l'équateur sur une distance de 4000 km. Le grand canyon de Valles Marineris a une origine tectonique et s'est sans doute formé suite au soulèvement du dôme de Tharsis qui a fracturé la croûte martienne. Il a ensuite été remodelé par l'érosion.

La structure interne de Mars

La structure interne de Mars est mal connue et les mesures permettant de l'étudier sans difficultée sont encore en très petit nombre actuellement. Nous avons effectivement peu d'informations sur l'activité sismique de Mars. A la suite de la rupture d'un câble électrique , le sismomètre de l'atterrisseur Viking 1 n'a pas pu être mis en marche.

Quant au sismomètre de l'atterrisseur Viking 2, il n'enregistra qu'un seul tremblement valable sur 2100 heures de fonctionnement. Le sismomètre était effectivement bien trop sensible au vent. Monté sur la plate-forme de l'atterrisseur dont la portance était importante, il était soumis à de nombreux mouvements, lorsque le vent soufflait trop fort. Et quand la vitesse du vent tombait en dessous de quelques mètres/seconde, il n'enregistrait plus rien, à cause d'une sensibilité trop faible. L'instrument était également inutilisable pendant les activités de l'atterrisseur, à cause des signaux parasites .

Mars pourrait posséder un noyau métallique d'un rayon de 1300 à 2000 km (contenant du fer et du sulfure de fer), un manteau d'une épaisseur de 1100 à 1800 km et une croûte d'une épaisseur de 40 à 50 km d'épaisseur . La croûte de Mars est trois fois plus épaisse que celle de la Terre, ce qui doit empêcher toute activité tectonique.