Предположение об образовании карбонатов на Марсе высказывалось учёными на основании первых доказательств присутствия жидкой воды и углекислого газа в атмосфере красной планеты на ранних стадиях её развития. Поэтому обнаружение в 2008 году орбитальным аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter (NASA) карбонатных минералов в районе Nili Fossae на Марсе является геологически значимым открытием в планетологии.
На Земле природные карбонаты - это обширный класс минералов, состоящих из солей угольной кислоты. В этот класс входят более двухсот минералов, среди которых широко распространены в земной коре: кальцит, арагонит, доломит, сидерит, магнезит, трона, родохрозит и другие минералы. Массовые скопления этих минералов формируют карбонатные породы. Наибольшее распространение имеют известняки, состоящие из кальцита и арагонита, далее идут доломиты, сидериты, магнезиты. У трёх последних название породы совпадает с образующим её минералом. Мощность (толщина) известняковых отложений достигает 3-5 километров, доломитов — 1 километра, сидериты и магнезиты образуют слои толщиной в десятки и сотни метров.
Образование природных карбонатов в земной коре происходит разными путями, главный из которых – хемогенное и биогенное осаждение на дне морей и озёр. Например, известняк — широко распространённая осадочная порода, образующаяся при участии живых организмов в морских бассейнах. Это мономинеральная порода, состоящая из кальцита с разными примесями.
Карбонатные минералы могут быть весьма полезными для получения научной информации о древних ландшафтах планеты, её гидросфере, изменениях условий окружающей среды, рН и химическом составе водоёмов, температуре и других параметрах. Поэтому поиск и изучение карбонатов рассматривались в качестве основной цели для исследований многих космических миссий на Марс. Однако с момента их первого обнаружения в 2008 году больших залежей карбонатов обнаружено не было.
Карбонаты на Марсе обнаружены в нескольких изолированных регионах с помощью орбитальных спектроскопических исследований. Следовые количества карбоната также найдены в марсианской пыли орбитальными аппаратами и марсоходами. Так, в районе равнины Исиды, которая находится на границе двух основных регионов планеты - северного равнинного и южного гористого карбонаты найдены в скалах ударного кратера диаметром 1200 км, образовавшегося более 3,6 млрд лет назад.
В 2024 году в районе кратера Гейл марсоход Curiosity обнаружил карбонаты и измерил их изотопный состав. Исследователи предложили два потенциальных варианта формирования карбонатов: во время чередующихся периодов засухи и увлажнения в кратере или в очень солёной воде в холодных условиях, когда в кратере Гейл мог появляться лёд.
Карбонаты кальция и железа были обнаружены на краю кратера Гюйгенс. Эти минералы представляют собой свидетельство того, что на Марсе когда-то была более плотная атмосфера из углекислого газа с обильной влагой. Такого рода карбонаты образуются только при наличии большого количества воды. Предполагается, что Марс возрастом в миллиарды лет был намного теплее и более влажным.