Ο αποικισμός του Άρη μπορεί να αποτελεί ένα από τα πιο παλιά όνειρα της επιστήμης και της επιστημονικής φαντασίας, ωστόσο ο Κόκκινος Πλανήτης είναι σίγουρα αφιλόξενος- και ως εκ τούτου, για να μπορέσει να αποικιστεί, θα χρειαζόταν μια μακροχρόνια διαδικασία μετατροπής του, που είναι γνωστή στην επιστήμη/ επιστημονική φαντασία ως «terraforming» (γεωδιαμόρφωση, γαιοποίηση ή γαιοπλασία). Μεταξύ των σχεδίων που έχουν προταθεί για την υλοποίηση αυτού του φιλόδοξου οράματος είναι η απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα που είναι παγιδευμένο στην επιφάνεια του Άρη, προκειμένου να γίνει πιο πυκνή η ατμόσφαιρα και να λειτουργήσει ως «κουβέρτα» για τη θέρμανση του πλανήτη.
Ωστόσο, ο Άρης δεν έχει αρκετό διοξείδιο του άνθρακα ώστε να μπορεί αυτό να βγει στην ατμόσφαιρα και να τον θερμάνει, σύμφωνα με νέα έρευνα για λογαριασμό της NASA- οπότε η μετατροπή του αφιλόξενου περιβάλλοντος του Κόκκινου Πλανήτη σε ένα μέρος όπου θα μπορούσαν αστροναύτες και άποικοι να ζήσουν χωρίς μέσα υποστήριξης ζωής δεν είναι δυνατή με τις τεχνολογικές δυνατότητες του σήμερα.
Αν και η παρούσα ατμόσφαιρα του Άρη αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα, είναι πολύ αραιή και ψυχρή για να υποστηρίζει νερό σε υγρή μορφή- απαραίτητο συστατικό της ζωής. Στον Άρη, η πίεση της ατμόσφαιρας είναι κάτω από το 1% αυτής της ατμόσφαιρας της Γης. Νερό σε υγρή μορφή στην επιφάνεια είτε θα εξατμιζόταν πολύ γρήγορα είτε θα πάγωνε.
Οι υπέρμαχοι της γεωδιαμόρφωσης του Άρη προτείνουν την απελευθέρωση αερίων από ένα εύρος πηγών στον πλανήτη για να πυκνώσει η ατμόσφαιρα και να αυξηθεί η θερμοκρασία σε σημείο που θα μπορεί να παραμείνει νερό σε υγρή μορφή στην ατμόσφαιρα. Τα αέρια αυτά είναι τα γνωστά «αέρια θερμοκηπίου»- και τα μόνα από αυτά που θεωρείται ότι μπορεί να υπάρχουν σε επαρκείς ποσότητες στον πλανήτη για να παρέχουν θέρμανση σε ικανές ποσότητες είναι το διοξείδιο του άνθρακα και οι υδρατμοί.
Αν και μελέτες πάνω στην πιθανότητα γεωδιαμόρφωσης του Άρη έχουν γίνει και στο παρελθόν, τα νέα αυτά αποτελέσματα λαμβάνουν υπόψιν περίπου 20 επιπλέον χρόνια παρατήρησης του πλανήτη από διαστημόπλοια- που περιλαμβάνουν σημαντικά νέα δεδομένα. Το συμπέρασμα που προκύπτει είναι πως παράγοντες όπως η έλλειψη αρκετού διοξειδίου του άνθρακα στον πλανήτη ώστε να βγει στην ατμόσφαιρα και να έχει αποτελέσματα, η δυσκολία πρόσβασης σε αυτό, η μικρή ατμοσφαιρική πίεση, η ηλιακή ακτινοβολία και ο ηλιακός άνεμος (που εξαφανίζουν υδρατμούς και διοξείδιο από την ατμόσφαιρα) καθιστούν πρακτικά αδύνατο το terraforming με σημερινές τεχνολογίες. Φυσικά, υπάρχουν και άλλες ιδέες, όπως η εκτροπή κομητών και αστεροειδών για να πέσουν στον Άρη και να εισάγουν νέα στοιχεία στην «εξίσωση», ωστόσο θα χρειάζονταν χιλιάδες- κάτι που αποτελεί ξεκάθαρο πρακτικό πρόβλημα.
