В человеческом сознании еще до космической эры Марс всегда предполагалось наличие жизни. В немалой степени, с целью подтверждения или опровержения этого предположения с 1960 по 1973 годы Советским Союзом было произведено 13 запусков к Марсу. Но первый пролет смог совершить только американский космический аппарат Mariner-4. Первым на поверхность Марса сел советский космический аппарат Марс-3. В 1971 году спутники «Марс-2 и -3» проработали на орбите 2 месяца.

После 1973г. направление российской космической программы по освоению Марса было приостановлено до запуска космических аппаратов «Фобос» (1988 г.). Далее последовала серия неудач с аппаратами «Марс-96» (1996 г.) и «Фобос-Грунт» (2011 г.).

Успехом увенчался запуск аппарата Mars-Express Европейского космического агентства, который все еще успешно работает на орбите Марса вот уже более 12 лет. В проекте принимает участие и Россия – три из семи приборов, установленных на аппарате, картирующий спектрометр OMEGA, ультрафиолетовый и инфракрасный спектрометр SPICAM и планетный Фурье-спектрометр PFS, изготовлены с участием российских специалистов.

Большую роль в этом проекте сыграл Василий Иванович Мороз (1931–2004 гг.), на тот момент руководитель отдела физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ РАН и научный руководитель миссии МАРС-96.

С помощью этих приборов получены и продолжают поступать важные результаты в области геохимии и атмосферной химии, в результате чего удалось выполнить существенную долю научных задач миссии МАРС-96.

Еще в 1877 году итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835-1910) при наблюдении Марса в телескоп обнаружил на нем «каналы», фигурировавшие на картах вплоть до 1960-х гг. В 1970-х годах каналы совсем другого рода, русла высохших рек, были найдены на снимках с космических аппаратов. Эти факты и первые модели палеоклимата привели к концепции «раннего теплого Марса», часть поверхности которого мог занимать океан. Но современный Марс считался сухим и безжизненным.

Позднее, благодаря снимкам высокого разрешения с космических аппаратов NASA, удалось обнаружить следы жидкой, возможно, соленой воды на поверхности, короткоживущие потоки, возникающие в летнее время на склонах холмов. Данные о глобальном распространении воды на Марсе, в его грунте и полярных шапках, получены при помощи нейтронных детекторов и радаров. Эквивалентная глубина воды, соответствующая этим оценкам, составляет не менее 30 метров. Таким образом, на Марсе есть главное условие для существования жизни, такой как мы ее знаем – вода.

Поискам жизни на Марсе был посвящен ряд экспериментов на посадочных аппаратах NASAViking. В экспериментах не удалось обнаружить органику и считается, что результаты получены отрицательные. Все же приборы Viking были достаточно грубыми: современная оценка их чувствительности составляет 10 миллионов клеток в куб. см. Лишь недавно приборами марсохода MarsScienceLaboratory (Curiosity) были обнаружены разрушенные следы органических соединений. В конце 1990-х гипотетические признаки жизни были обнаружены группой американского исследователя Д. МакКея в марсианских метеоритах. Публиковались также гипотезы о признаках микробных матов, аналогов земных строматолитов, на панорамах с поверхности Марса.

Еще одна интересная загадка, связанная с поиском жизни, состоит в том, что в 2004 году аппаратом Mars-Express и с помощью наземной астрономии в атмосфере Марса был зафиксирован газ метан (CH₄). Метан может указывать на наличие гипотетической биологической активности, но вместе с тем, он может выделяться в результате вулканической деятельности. Пока на Марсе не было зафиксировано признаков ни того, ни другого. Открытие было сделано на границе чувствительности как орбитального прибора, так и наземных спектрометров. Более достоверное подтверждение этому факту получено в 2015 году комплексом приборов марсохода Curiosity.

Наблюдения с Земли и аппарата Mars-Express показали существенные колебания концентрации метана в атмосфере. Поскольку метан на Марсе под действием УФ-излучения и других факторов разлагается относительно медленно, возник вопрос о поиске его источников и механизмах быстрого разрушения.

Решение этого вопроса – одна из основных задач совместного проекта ГК Роскосмос и Европейского космического агентства «Экзо-Марс».

14 марта с космодрома Байконур произведен успешный запуск аппарата первой части миссии. На траекторию перелета к Марсу он выведен российской ракетой «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М». После четырех включений двигателей четвертой ступени произошло успешное отделение космического аппарата, траектория которого даже не потребовала корректировки благодаря безукоризненной работе разгонного блока.

Модуль TGO(TraceGasOrbiter), разработанный ЕКА («Орбитальный аппарат для исследования малых составляющих атмосферы»), предназначен для регистрации малых составляющих марсианской атмосферы, в том числе метана, картирования распространенности воды в верхнем слое грунта с высоким пространственным разрешением, стереосъёмки и подготовки к посадке марсохода второй части миссии.

Изучать Марс на борту аппарата TGO отправились два российских прибора, разработанных в ИКИ РАН: спектрометрический комплекс для исследования химического состава атмосферы ACS (AtmosphericChemistrySuite) и коллимированный детектор эпитепловых нейтронов высокого разрешения FREND (FineResolutionEpithermalNeutronDetector)

Комплекс для изучения химии атмосферы ACS разработан для решения главной научной задачи миссии – исследования состава марсианской атмосферы с орбиты искусственного спутника. Приборный состав ACS позволит обнаружить малые составляющие марсианской атмосферы, аэрозоли, наблюдать свечения, проводить мониторинг трехмерных полей температуры и давления. Комплекс составляют два эшелле-спектрометра ближнего и среднего ИК-диапазона и Фурье-спектрометр теплового диапазона. Прибор использует решения, заимствованные из астрономии и еще не применявшиеся в космических исследованиях. Он обладает рекордным для межпланетных миссий спектральным разрешением. Это позволит детектировать малые составляющие атмосферы с беспрецедентной точностью и провести поисковые исследования. Научный руководитель эксперимента – д.ф.-м.н. Олег Игоревич Кораблев (ИКИ РАН).

За счет ограничения поля зрения прибор FREND, предшественником которого был прибор HEND (миссия Mars-Odyssey), получил высокое разрешение, примерно 40 км поверхности на пиксель, благодаря чему с его помощью можно будет получить улучшенную карту распределения подповерхностного льда в марсианском грунте. Научный руководитель проекта – д.ф.-м.н. Игорь Георгиевич Митрофанов (ИКИ РАН).

Так же в миссию 2016 года входит так же разработанный ЕКА марсоход EDM (Entry, Descent, and Landing Demonstrator Module) «Скиапарелли» – экспериментальный модуль для отработки технологий мягкой посадки.

Миссия 2018 года предусматривает спускаемый модуль, а также ровер «Пастер», отличительной особенностью которого является забор проб при помощи бурения до 2м – это глубина, на которую не проникают ионизирующие излучения. Ровер будет способен преодолевать дистанции в несколько километров в поисках следов прошлой или настоящей биологической активности. Пробы грунта будут исследованы аналитической лабораторией ровера. В состав научной аппаратуры входят два российских прибора: ИК-спектрометр ISEM и нейтронный спектрометрADRON-RM.

После съезда ровера посадочный модуль начнет свою собственную научную программу по исследованию окружающей среды как долгоживущая автономная станция, основой которой служит российский научный комплекс. Среди ее задач долговременный мониторинг климата, состава атмосферы и ионизирующего излучения, сейсмический эксперимент, изучение сезонных изменений подповерхностной воды, а так же изучение взаимодействия атмосферы и поверхности.