La bande X est une plage de fréquences aux alentours de 8 GHz.

La planète Mars possède deux calottes polaires qui ont l'aspect de glaciers. Ces calottes sont composées d'eau gelée en permanence et de dioxyde de carbone (CO2). L'eau et le CO2 ne peuvent exister sous forme liquide à la surface de Mars à cause de températures trop basses et une pression trop faible ; ils existent donc seulement à l'état gazeux ou à l'état solide. Ce phénomène de transformation de l'état solide à l'état gazeux, sans passer par l'état liquide, est appelé sublimation et la transformation inverse (de l'état gazeux à l'état solide) est appelé condensation. En fonction des saisons, une partie plus ou moins importante des calottes polaires se sublime ou se condense, faisant varier l'épaisseur et la taille de ces dernières ; on peut observer des transports saisonniers de vapeurs de CO2 entre les deux calottes.

La caméra à haute résolution (High Resolution Stereo Camera, HRSC) est un des instruments à bord de Mars Express. Son rôle est de prendre des images de la topographie de Mars en trois dimensions et avec une résolution de minimum dix mètres, ainsi que des images dans des zones présélectionnées, avec une résolution de minimum deux mètres. Les objectifs premiers de cet instrument sont d'étudier le rôle de l'eau et du climat dans l'évolution de Mars, l'évolution temporelle du volcanisme et de la tectonique, les interactions surface/atmosphère et d'établir une chronologie précise de ces événements. La caméra prend également des images des deux petites lunes de Mars, Phobos et Deimos, permettant d'en déduire le volume.

La force de gravitation est une des 4 forces élémentaires connues : l'électromagnétisme, la force nucléaire forte, la force nucléaire faible et la gravitation. Celle-ci est entre autre responsable de l'attraction mutuelle exercée entre deux corps d'une certaine masse. On parle aujourd'hui de champ de gravitation plutôt que de force de gravitation s'exerçant entre deux corps. Ainsi, le champs de gravitation s'étend autour de sa source (la Terre par exemple) et tout objet se trouvant dans ce champ va subir une accélération. La champ de gravitation peut varier au cours du temps.

Le champ magnétique rémanent est la trace fossile d'un champ magnétique qui a existé auparavant.

L'effet Doppler est un phénomène de décalage de fréquence d'une onde acoustique ou électromagnétique. Il a lieu quand l'émetteur des ondes est en mouvement par rapport au récepteur de ces ondes, ou inversément. La fréquence alors mesurée à la transmission et celle mesurée à la réception sont légèrement différentes. Une illustration de l'effet Doppler souvent suggérée est le cas où une ambulance dont la sirène fonctionne passe à proximité de quelqu'un. Cette personne va entendre des sons légèrements différents (plus aigus ou plus graves) quand l'ambulance s'approche et quand elle s'éloigne d'elle. Les scientifiques utilisent l'effet Doppler en envoyant des ondes depuis la Terre vers les engins spatiaux (comme Mars Express par exemple via l'expérience radio-science). La mesure des décalages de fréquence leur permet de déterminer où se trouvent les sondes spatiales et à quelle vitesse elles se déplacent.

Les rayonnements du soleil passent à travers l'atmosphère de la planète, sont absorbés par sa surface puis réémis sous forme d'infrarouges. L'atmosphère empêche ces rayons de repartir vers l'espace, empêchant la planète de se refroidir. Elle joue donc le rôle d'une serre pour la planète, d'où le nom donné à ce phénomène.

UN phénomène endogène est un phénomène qui prend naissance à l'intérieur de Mars, qui est dû à une cause interne.

Un phénomène exogène est un phénomène qui provient de l'extérieur de Mars, qui est dû à une cause externe.

Le moment d'inertie d'un système en rotation autour d'un axe p quantifie la résistance de ce système à changer sa vitesse de rotation autour de cet axe p. Il caractérise la répartition des masses autour d'un axe. Le moment principal d'inertie dépend de la répartition de la masse dans un corps autour de l'axe de symétrie principal. Plus une masse est éloignée de cet axe, plus elle contribue au moment principal d'inertie. Plus le moment d'inertie est important, plus la force nécessaire pour le mettre en rotation sera importante. L'observation de la rotation d'un corps permet de déduire les moments principaux d'inertie. La connaissance des moments principaux d'inertie d'un corps permet à son tour de déduire de l'information sur la répartition des masses à l'intérieur du corps. La nutation est le mouvement périodique de l'axe de rotation dans l'espace autour de sa position moyenne ; la nutation s'ajoute à la précession. Le pergélisol est un sous-sol gelé pendant une période d'au moins deux années.

Pour plusieurs raisons, Mars est une planète très intéressante pour comprendre les divergences dans la formation des planètes et leur évolution. Mars présente aujourd'hui des surfaces acquises tout au long de son histoire, contrairement à la Terre qui est en perpétuelle "rénovation".

Sur Terre, les anciens terrains sont détruits par le mouvement tectonique et par l'érosion, ce qui laisse la place à de nouveaux sols. L'absence de tectonique à la surface de Mars nous permet de suivre les cycles de transformation que la planète a subis lors de son évolution, seul le volcanisme passé a pu fortement altérer la surface de Mars.

L'étude de la structure interne de la planète rouge nous apporte également une quantité d'informations complémentaires sur l'évolution des planètes. On peut penser que Mars a connu une évolution beaucoup plus rapide, en raison de sa taille et de sa masse beaucoup plus faible que celle de la Terre.
La distance de la planète par rapport au Soleil est aussi un élément crucial, qui détermine la composition interne de la planète et son insolation (à laquelle est liée l'atmosphère) et par conséquent son histoire thermique. La Terre étant beaucoup plus massive, elle connaît un refroidissement plus lent et demeure active géologiquement plus longtemps.
Mais bien que comparables, les compositions chimiques et les densités de la Terre et de Mars ne sont pas identiques. Il est en outre impossible de dire à l'heure actuelle si Mars a un noyau liquide et une graine solide comme la Terre. Nous voyons ainsi que malgré des évolutions semblables, ces deux planètes telluriques ont connu des destins très différents.
Mais peut-on penser que Mars reflète l'avenir de la Terre, à long terme, lorsqu'elle aura perdu toute chaleur ? C'est entre autres à ces questions que l'on veut répondre en étudiant l'intérieur de la planète Mars. De toute évidence, une étude comparative entre la structure interne de Mars et celle de la Terre sera très enrichissante.

La précession est un changement d'orientation de l'axe de rotation d'une planète aplatie et penchée dans l'espace sous l'action de la force gravitationnelle du Soleil, de sa ou ses lune(s) éventuelle(s), et des autres planètes dans une moindre mesure.

Il s'agit d'une expérience basée sur la liaison radio entre l'orbiteur et la Terre nommée MaRS (pour Mars Radio-Science experiment). Elle permettra entre autre de mesurer le champ gravitationnel de Mars en faisant des mesures de portées et des mesures Doppler sur la ligne de visée. Les scientifiques pourront ainsi caractériser la distribution de masse à l'intérieur de la planète. A partir des mesures du champ gravitationnel global de Mars et de ses variations temporelles, il sera aussi possible de caractériser l'intérieur profond de Mars. L'expérience n'a pas d'instrumentation scientifique, elle se base sur le signal radio entre la sonde et la Terre, envoyé depuis la Terre et observé à l'aide de larges antennes comme celle de Perth (New Norcia, Australie), celle de Madrid (Espagne) ou encore celles du réseau américain DSN (Deep Space Network localisé à Goldstone (Californie), à Madrid (Espagne) et à Canberra (Australie). Ce réseau d'antennes permet de suivre les sondes spatiales en orbite autour des planètes du système solaire. Les mesures d'effet Doppler sont utilisées pour reconstruire la trajectoire de ces sondes dans un but de navigation, dans le but de planifier la mission ou dans des buts scientifiques de détermination des paramètres géophysiques tels que le champ de gravité de Mars.

Réseau DSN (crédit : NASA)

Lorsque des rayons lumineux en provenance du soleil atteignent un objet célèste, une des lunes de Mars par exemple, certains rayonnements sont réfléchis et forment des raies spectrales qui sont caractéristiques des constituants chimique de cet objet. Un Transpondeur est un appareil qui reçoit un signal et le retransmet sur des fréquences différentes ou identiques.