Six ans et demi après l'atterrissage de Mars Pathfinder sur la planète rouge, le 4 juillet 1997, deux minivéhicules robotisés ont pris la relève : il s'agit des « rovers » Spirit et Opportunity, lancés par la N.A.S.A. le 10 juin et le 7 juillet 2003, respectivement, et qui constituent la mission Mars Exploration Rover (M.E.R.). Les deux rovers se sont posés là où l'on suppose que l'eau a autrefois coulé : Spirit le 3 janvier 2004 dans le cratère Gusev, de 160 kilomètres de diamètre ; Opportunity le 24 janvier 2004 dans Meridiani Planum.
Contrairement aux sondes Viking en 1976, M.E.R. n'est pas tournée vers la recherche de la vie mais vers la géologie. Son objectif est double : déterminer l'histoire climatique, géologique et hydrique sur les sites d'atterrissage ; étudier les propriétés à grande échelle de ces sites (topographie, morphologie des roches, propriétés physiques, texture et composition du sol).
Les observations menées grâce aux instruments embarqués sur les deux rovers ont permis de mettre en évidence des roches sédimentaires résultant de l'action de l'eau.
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