The Noachian terrain west of the Isidis basin hosts a diverse collection of alteration minerals in rocks comprising varied geomorphic units within a 100,000 km 2 region in and near the Nili Fossae. Prior investigations in this region by the Observatoire pour l'Minéralogie, l'Eau, les Glaces, et l'Activité (OMEGA) instrument on Mars Express revealed large exposures of both mafic minerals and iron magnesium phyllosilicates in stratigraphic context. Expanding on the discoveries of OMEGA, the Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) aboard the Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) has found more spatially widespread and mineralogically diverse alteration minerals than previously realized, which represent multiple aqueous environments. Using CRISM near‐infrared spectral data, we detail the basis for identification of iron and magnesium smectites (including both nontronite and more Mg‐rich varieties), chlorite, prehnite, serpentine, kaolinite, potassium mica (illite or muscovite), hydrated (opaline) silica, the sodium zeolite analcime, and magnesium carbonate. The detection of serpentine and analcime on Mars is reported here for the first time. We detail the geomorphic context of these minerals using data from high‐resolution imagers onboard MRO in conjunction with CRISM. We find that the distribution of alteration minerals is not homogeneous; rather, they occur in provinces with distinctive assemblages of alteration minerals. Key findings are (1) a distinctive stratigraphy, in and around the Nili Fossae, of kaolinite and magnesium carbonate in bedrock units always overlying Fe/Mg smectites and (2) evidence for mineral phases and assemblages indicative of low‐grade metamorphic or hydrothermal aqueous alteration in cratered terrains. The alteration minerals around the Nili Fossae are more typical of those resulting from neutral to alkaline conditions rather than acidic conditions, which appear to have dominated much of Mars. Moreover, the mineralogic diversity and geologic context of alteration minerals found in the region around the Nili Fossae indicates several episodes of aqueous activity in multiple distinct environments.

Geochemical models for Mars predict carbonate formation during aqueous alteration. Carbonate-bearing rocks had not previously been detected on Mars' surface, but Mars Reconnaissance Orbiter mapping reveals a regional rock layer with near-infrared spectral characteristics that are consistent with the presence of magnesium carbonate in the Nili Fossae region. The carbonate is closely associated with both phyllosilicate-bearing and olivine-rich rock units and probably formed during the Noachian or early Hesperian era from the alteration of olivine by either hydrothermal fluids or near-surface water. The presence of carbonate as well as accompanying clays suggests that waters were neutral to alkaline at the time of its formation and that acidic weathering, proposed to be characteristic of Hesperian Mars, did not destroy these carbonates and thus did not dominate all aqueous environments.

Martian aqueous mineral deposits have been examined and characterized using data acquired during Mars Reconnaissance Orbiter's (MRO) primary science phase, including Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars hyperspectral images covering the 0.4–3.9 μ m wavelength range, coordinated with higher–spatial resolution HiRISE and Context Imager images. MRO's new high‐resolution measurements, combined with earlier data from Thermal Emission Spectrometer; Thermal Emission Imaging System; and Observatoire pour la Minéralogie, L'Eau, les Glaces et l'Activitié on Mars Express, indicate that aqueous minerals are both diverse and widespread on the Martian surface. The aqueous minerals occur in 9–10 classes of deposits characterized by distinct mineral assemblages, morphologies, and geologic settings. Phyllosilicates occur in several settings: in compositionally layered blankets hundreds of meters thick, superposed on eroded Noachian terrains; in lower layers of intracrater depositional fans; in layers with potential chlorides in sediments on intercrater plains; and as thousands of deep exposures in craters and escarpments. Carbonate‐bearing rocks form a thin unit surrounding the Isidis basin. Hydrated silica occurs with hydrated sulfates in thin stratified deposits surrounding Valles Marineris. Hydrated sulfates also occur together with crystalline ferric minerals in thick, layered deposits in Terra Meridiani and in Valles Marineris and together with kaolinite in deposits that partially infill some highland craters. In this paper we describe each of the classes of deposits, review hypotheses for their origins, identify new questions posed by existing measurements, and consider their implications for ancient habitable environments. On the basis of current data, two to five classes of Noachian‐aged deposits containing phyllosilicates and carbonates may have formed in aqueous environments with pH and water activities suitable for life.

Rare meter-scale slope features on Mars might be explained by transient flows of liquid salty water.

The Sample Analysis at Mars (SAM) investigation of the Mars Science Laboratory (MSL) addresses the chemical and isotopic composition of the atmosphere and volatiles extracted from solid samples. The SAM investigation is designed to contribute substantially to the mission goal of quantitatively assessing the habitability of Mars as an essential step in the search for past or present life on Mars. SAM is a 40 kg instrument suite located in the interior of MSL’s Curiosity rover. The SAM instruments are a quadrupole mass spectrometer, a tunable laser spectrometer, and a 6-column gas chromatograph all coupled through solid and gas processing systems to provide complementary information on the same samples. The SAM suite is able to measure a suite of light isotopes and to analyze volatiles directly from the atmosphere or thermally released from solid samples. In addition to measurements of simple inorganic compounds and noble gases SAM will conduct a sensitive search for organic compounds with either thermal or chemical extraction from sieved samples delivered by the sample processing system on the Curiosity rover’s robotic arm.

Samples from the Rocknest aeolian deposit were heated to ~835°C under helium flow and evolved gases analyzed by Curiosity’s Sample Analysis at Mars instrument suite. H 2 O, SO 2 , CO 2 , and O 2 were the major gases released. Water abundance (1.5 to 3 weight percent) and release temperature suggest that H 2 O is bound within an amorphous component of the sample. Decomposition of fine-grained Fe or Mg carbonate is the likely source of much of the evolved CO 2 . Evolved O 2 is coincident with the release of Cl, suggesting that oxygen is produced from thermal decomposition of an oxychloride compound. Elevated δD values are consistent with recent atmospheric exchange. Carbon isotopes indicate multiple carbon sources in the fines. Several simple organic compounds were detected, but they are not definitively martian in origin.

H 2 O, CO 2 , SO 2 , O 2 , H 2 , H 2 S, HCl, chlorinated hydrocarbons, NO, and other trace gases were evolved during pyrolysis of two mudstone samples acquired by the Curiosity rover at Yellowknife Bay within Gale crater, Mars. H 2 O/OH-bearing phases included 2:1 phyllosilicate(s), bassanite, akaganeite, and amorphous materials. Thermal decomposition of carbonates and combustion of organic materials are candidate sources for the CO 2 . Concurrent evolution of O 2 and chlorinated hydrocarbons suggests the presence of oxychlorine phase(s). Sulfides are likely sources for sulfur-bearing species. Higher abundances of chlorinated hydrocarbons in the mudstone compared with Rocknest windblown materials previously analyzed by Curiosity suggest that indigenous martian or meteoritic organic carbon sources may be preserved in the mudstone; however, the carbon source for the chlorinated hydrocarbons is not definitively of martian origin.

A committee of the Mars Exploration Program Analysis Group (MEPAG) has reviewed and updated the description of Special Regions on Mars as places where terrestrial organisms might replicate (per the COSPAR Planetary Protection Policy). This review and update was conducted by an international team (SR-SAG2) drawn from both the biological science and Mars exploration communities, focused on understanding when and where Special Regions could occur. The study applied recently available data about martian environments and about terrestrial organisms, building on a previous analysis of Mars Special Regions (2006) undertaken by a similar team. Since then, a new body of highly relevant information has been generated from the Mars Reconnaissance Orbiter (launched in 2005) and Phoenix (2007) and data from Mars Express and the twin Mars Exploration Rovers (all 2003). Results have also been gleaned from the Mars Science Laboratory (launched in 2011). In addition to Mars data, there is a considerable body of new data regarding the known environmental limits to life on Earth—including the potential for terrestrial microbial life to survive and replicate under martian environmental conditions. The SR-SAG2 analysis has included an examination of new Mars models relevant to natural environmental variation in water activity and temperature; a review and reconsideration of the current parameters used to define Special Regions; and updated maps and descriptions of the martian environments recommended for treatment as “Uncertain” or “Special” as natural features or those potentially formed by the influence of future landed spacecraft. Significant changes in our knowledge of the capabilities of terrestrial organisms and the existence of possibly habitable martian environments have led to a new appreciation of where Mars Special Regions may be identified and protected. The SR-SAG also considered the impact of Special Regions on potential future human missions to Mars, both as locations of potential resources and as places that should not be inadvertently contaminated by human activity. Key Words: Martian environments—Mars astrobiology—Extreme environment microbiology—Planetary protection—Exploration resources. Astrobiology 14, 887–968.