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火星地質學，或火星學，包含火星的組成、結構、物理性質、地質史等等。

地表

火星全球勘測者上的熱輻射光譜儀（TES）所測，以玄武岩和安山岩來說，北方低原和南方高地安山岩較多，而南方高地近赤道的部分區域則玄武岩較多，但是有部分地表由於被沙塵覆蓋而未知下方岩性。

內部結構

對於火星結構，目前無法像地球是以地震波測量，而是分析探測船的軌道資料，以開普勒第三定律推得星球質量，再由轉動慣量推得內部可能的分層結構（如不同的地核大小會造成不同的自轉周期）。再加上既有經驗，分為地核、地幔和地殼。

地核

地核半徑約為火星半徑的一半，除了主要的鐵還包含15~17%的硫，較輕元素含量亦為地球的兩倍，故熔點較低，使地核部分為液態，如地球的內外核。

地幔

核外包覆硅酸鹽的地幔，曾形成火星地表的構造與火山，但現今似乎不活動了。

地殼

最外層是地殼。火星全球勘測者是首個進行詳細的全球地形、重力、磁場等勘測的人造衛星。

火山

火星自古以來即有火山活動，像泰瑞納山、哈德里亞卡山和阿波里那山皆可追溯到諾亞紀晚期，山坡坡度低且飽受風或水流的侵蝕；大瑟提斯高原亦是古老的火山，在中央下陷處有兩個破火山口；洪流玄武岩造成的熔岩平原無論在北方低原、火山周圍或南方高地的撞擊坑之間都有分布；塔爾西斯和埃律西昂則一直到亞馬遜紀早期都有火山形成，如14.1公里高的埃律西昂山和塔爾西斯的四座盾狀火山，包括21.3公里高、亦為太陽系最高的奧林帕斯山。這些火山直徑達數百公里，坡度又緩，加上火星小、表面較地球更彎曲，使很多火山從太空才看得到山頂，從火星地表上只能看到邊緣懸崖或半山腰。目前尚未觀測到任何火星的火山活動。

磁場

1997年，火星全球勘測者進行氣阻減速（Aerobraking）以進入環火星軌道時，就測量到了磁場，但並非地球那樣的全球磁場，而是在接近地表時才量到，是地殼磁化的殘留磁場，且磁場方向、大小隨地點而異。根據累積數年的觀測結果，顯示分布全球、一條條磁場方向相反的帶狀區域。希臘平原、烏托邦平原並沒有被磁化，這是因為撞擊後岩石受熱熔化而消除原來的磁場紀錄，雖然冷卻後應再度被磁化，但實際上沒有，表示磁場在那時已經消失，也就是全球性磁場只存在於前諾亞紀。

視頻

原來火星表面是這樣的

3分鐘詳解八大行星里的類地行星火星