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Spirit s'est posé dans des terrains volcaniques, mais a pu montrer qu'il s'agissait d'un volcanisme en interaction permanente avec de l'eau. Opportunity s'est posé dans des terrains sédimentaires faits de grès et d'argiles. La morphologie des affleurements a montré que ces sédiments s'étaient déposés dans ou en bordure de mares peu profondes remplies d'eau salée et acide. (Multi-AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment)
Pendant ses trois premières années, Curiosity a traversé des sédiments déposés par de l'eau liquide, ni salée ni acide. Ces sédiments correspondent à un delta torrentiel arrivant dans un lac. Les gros éléments de ces sédiments montre que la croute martienne locale est formée de roche magmatique. Depuis, Curiosity roule sur des sédiments plus anciens, argileux, déposés dans un lac tranquille, peu profond et s'asséchant parfois. Ces sédiments contiennent parfois des composés carbonés dont l'analyse est rendue difficile par la présence de perchlorates.