По странному стечению обстоятельств все вулканы, возглавляемые Олимпом, были сосредоточены в экваториальной области и северном полушарии. Явно бросалось в глаза, что рельеф северного и южного полушарий заметно различался. Большую часть северного полушария занимают гладкие равнины, которые лежат на 1–2 км ниже среднего уровня поверхности и напоминают впадины земных океанов. В южном полушарии равнин меньше и больше кратеров.
Побочной целью экспедиции был выбор мест потенциальных районов для посадки спускаемых аппаратов межпланетных станций следующего поколения Viking, которые предполагали запустить в 1975 году.
В отношении спутников Марса, Демоса и Фобоса, ученые установили, что они всегда обращены к Марсу одной стороной, а на их поверхности оказалось много кратеров.
Результаты экспедиции советских аппаратов серии «Марс» оказались менее резонансными. Они прилетели в самый разгар пылевой бури. Спускаемый аппарат «Марс-2» вышел из строя в процессе спуска, а «Марс-3», хотя и успешно «примарсился» в районе с координатами 45° ю. ш. и 158° з. д., проработал там только 19 секунд. Орбитальные модули успешно отработали заданную программу, но результаты «Маринера-9», заснявшего всю поверхность планеты, затмили эти скромные достижения.
Наличие подробных снимков с «Маринера» позволило составить подробную карту Марса и систематизировать все особенности рельефа.
На поверхности выделили: борозды (fossa), равнины (vastitas), горы (montes), долины (valles), земли (terrae), каньоны (chasma), котловины (cavus), кугшла (tholus) — горы куполообразной формы, лабиринты (labyrinthus) — пересекающиеся долины, области (regiones) — районы отличающиеся по цвету или яркости, патеры (paterae) — кратеры неправильной формы, плато (plana), равнины (planitiae), рытвины (sulci), столовые горы (memae) — горы с обрывистыми краями, ступени (scopuli), уступы (rupes), хаосы (chaos) — районы разрушенных гор, холмы (eolles), цепочки (catenae) — последовательности кратеров. В скобках указаны названия на латинском языке, которые часто встречаются в астрономической литературе.
Каждому району дали название соответствующее названию альбедо со старых карт.
Крупные кратеры назвали в честь ученых, внесших наиболее весомый вклад в изучение Марса.
Среди них есть и кратер имени академика Барабашова. Четыре самых крупных назвали в честь Скиапарелли, Кассини, Гюйгенса и Антониади.
Протяженным долинам дали имена, соответствующие названию планеты Марс на разных языках народов мира. Исключение составила долина Маринер.
В период холодной войны американцы не спешили делиться своими уникальными фото. Проблема фотографирования поверхности Марса превратилась из научной задачи в политическую. Поэтому в 1973 году ученые СССР решили взять реванш за прошлые неудачи и отправили в сторону Марса сразу четыре межпланетные автоматические станции: «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7». Первые две должны были выйти на орбиту вокруг Марса и дать подробные снимки (повторить «подвиг» девятого «Маринера»), а вторые две — высадить свои спускаемые аппараты на поверхность планеты (довести до конца работу предыдущих аппаратов).
«Марс-4» на орбиту выйти не смог и стал спутником Солнца. Пятый «Марс» успешно справился с задачей и дал нашим ученым вожделенные снимки. Миссия седьмого «Марса» закончилась неудачей, а шестому все же удалось направить свой спускаемый аппарат в атмосферу Марса. Посадка была совершена в районе с координатами 23,9° ю. ш, и 19,5° з. д. «Марс-6» проработал там 150 секунд и передал сведения о составе газов, на основе которых сделали ошибочный вывод о присутствий в атмосфере большого количества аргона.
Обнаруженные на фотографиях поверхности Красной планеты высохшие русла рек и эрозии, вызванные потоками воды, поставили перед учеными новые вопросы. Если вода была — то куда она исчезла? И если вода была — то была ли на Марсе жизнь? Если жизнь есть — то как она существует там без воды?
Эти загадки должны были разрешить два принципиально новых автоматических аппарата Viking. Они состояли из орбитального и посадочного модуля. Основной задачей орбитальной части, весом 2325 кг, считался выбор места посадки и фотографирование поверхности.
В задачу посадочных модулей, весом 576 кг, входило фотографирование места посадки и поиск жизни на Марсе. Для этого запланировали проведение трех экспериментов на каждом посадочном аппарате. Они заключались в исследовании «марсианских микроорганизмов, при искусственном воздействии солнечного света, воды и питательных веществ. Если организмы есть, то они будут питаться, дышать и выделять отработанные вещества. Следовательно, если их поместить в закрытую камеру, то результаты жизнедеятельности будут легко обнаружены электронными датчиками.
Для забора грунта и помещения его в специальную камеру посадочные модули оснастили манипуляторами.