Global mineralogical mapping of Mars by the Observatoire pour la Mineralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité (OMEGA) instrument on the European Space Agency's Mars Express spacecraft provides new information on Mars' geological and climatic history. Phyllosilicates formed by aqueous alteration very early in the planet's history (the “phyllocian” era) are found in the oldest terrains; sulfates were formed in a second era (the “theiikian” era) in an acidic environment. Beginning about 3.5 billion years ago, the last era (the “siderikian”) is dominated by the formation of anhydrous ferric oxides in a slow superficial weathering, without liquid water playing a major role across the planet.

The OMEGA/Mars Express hyperspectral imager identified hydrated sulfates on light-toned layered terrains on Mars. Outcrops in Valles Marineris, Margaritifer Sinus, and Terra Meridiani show evidence for kieserite, gypsum, and polyhydrated sulfates. This identification has its basis in vibrational absorptions between 1.3 and 2.5 micrometers. These minerals constitute direct records of the past aqueous activity on Mars.

The Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces, et l'Activité (OMEGA) investigation, on board the European Space Agency Mars Express mission, is mapping the surface composition of Mars at a 0.3- to 5-kilometer resolution by means of visible–near-infrared hyperspectral reflectance imagery. The data acquired during the first 9 months of the mission already reveal a diverse and complex surface mineralogy, offering key insights into the evolution of Mars. OMEGA has identified and mapped mafic iron-bearing silicates of both the northern and southern crust, localized concentrations of hydrated phyllosilicates and sulfates but no carbonates, and ices and frosts with a water-ice composition of the north polar perennial cap, as for the south cap, covered by a thin carbon dioxide–ice veneer.

The Curiosity rover discovered fine-grained sedimentary rocks, which are inferred to represent an ancient lake and preserve evidence of an environment that would have been suited to support a martian biosphere founded on chemolithoautotrophy. This aqueous environment was characterized by neutral pH, low salinity, and variable redox states of both iron and sulfur species. Carbon, hydrogen, oxygen, sulfur, nitrogen, and phosphorus were measured directly as key biogenic elements; by inference, phosphorus is assumed to have been available. The environment probably had a minimum duration of hundreds to tens of thousands of years. These results highlight the biological viability of fluvial-lacustrine environments in the post-Noachian history of Mars.

Ancient lake system at Gale crater Since 2012, the Curiosity rover has been diligently studying rocky outcrops on Mars, looking for clues about past water, climate, and habitability. Grotzinger et al. describe the analysis of a huge section of sedimentary rocks near Gale crater, where Mount Sharp now stands (see the Perspective by Chan). The features within these sediments are reminiscent of delta, stream, and lake deposits on Earth. Although individual lakes were probably transient, it is likely that there was enough water to fill in low-lying depressions such as impact craters for up to 10,000 years. Wind-driven erosion removed many of these deposits, creating Mount Sharp. Science , this issue p. 10.1126/science.aac7575 , see also p. 167

The surface of Mars has preserved the record of early environments in which its basaltic crust was altered by liquid water. These aqueous environments have survived in the form of hydrological morphologies and alteration minerals, including clays and hydrated salts. Because these minerals probe on Earth aqueous environments compatible with biotic activity, understanding their formation processes on Mars is of great exobiological relevance and also offers insight into Earth's now erased ancient water environments. Using remote sensing, we conducted a large‐scale investigation of the distribution, composition, age, and geomorphic settings of hydrous minerals on Mars, providing a sharpened global view of the early aqueous environments and their evolution with time. Aqueous alteration seems to have produced clays on a planetary scale but these are found to be restricted to the oldest observable terrains on Mars (∼4 Gyr). However, very diverse aqueous environments have also been found which suggest widespread, complex aqueous settings from the surface to kilometric depths, and spanning over 1 Gyr. By building a robust statistical sample of detections, the global trends inferred here attempt to provide a broad view of our current understanding of hydrous minerals on Mars and provide context for more localized, in‐depth analyses. Collectively, these trends suggest that at least transient conditions have existed on Mars which may have been favorable for pre‐biotic to biotic activity.

The ChemCam instrument suite on the Mars Science Laboratory (MSL) rover Curiosity provides remote compositional information using the first laser-induced breakdown spectrometer (LIBS) on a planetary mission, and provides sample texture and morphology data using a remote micro-imager (RMI). Overall, ChemCam supports MSL with five capabilities: remote classification of rock and soil characteristics; quantitative elemental compositions including light elements like hydrogen and some elements to which LIBS is uniquely sensitive (e.g., Li, Be, Rb, Sr, Ba); remote removal of surface dust and depth profiling through surface coatings; context imaging; and passive spectroscopy over the 240–905 nm range. ChemCam is built in two sections: The mast unit, consisting of a laser, telescope, RMI, and associated electronics, resides on the rover’s mast, and is described in a companion paper. ChemCam’s body unit, which is mounted in the body of the rover, comprises an optical demultiplexer, three spectrometers, detectors, their coolers, and associated electronics and data handling logic. Additional instrument components include a 6 m optical fiber which transfers the LIBS light from the telescope to the body unit, and a set of onboard calibration targets. ChemCam was integrated and tested at Los Alamos National Laboratory where it also underwent LIBS calibration with 69 geological standards prior to integration with the rover. Post-integration testing used coordinated mast and instrument commands, including LIBS line scans on rock targets during system-level thermal-vacuum tests. In this paper we describe the body unit, optical fiber, and calibration targets, and the assembly, testing, and verification of the instrument prior to launch.

The observation of small gullies associated with recent surface runoff on Mars has renewed the question of liquid water stability at the surface of Mars. The gullies could be formed by groundwater seepage from underground aquifers; however, observations of gullies originating from isolated peaks and dune crests question this scenario. We show that these landforms may result from the melting of water ice in the top few meters of the martian subsurface at high obliquity. Our conclusions are based on the analogy between the martian gullies and terrestrial debris flows observed in Greenland and numerical simulations that show that above-freezing temperatures can occur at high obliquities in the near surface of Mars, and that such temperatures are only predicted at latitudes and for slope orientations corresponding to where the gullies have been observed on Mars.