V roku 1971 Mars vďaka svojej polohe na obežnej dráhe ponúkal ideálnu príležitosť na to, aby ho podrobne preskúmali kozmické sondy – po prvýkrát v histórii. K planéte zamierila skupinka amerických a sovietskych sond. Tieto dve veľmoci sa stali dlhodobo jedinými konštruktérmi kozmických sond schopných vynášať ich aj do vesmíru. Vedcov ale čakalo nemilé prekvapenie. Počas letu týchto sond medziplanetárnym priestorom prepukla na Marse najsilnejšia globálna prachová búrka v jeho pozorovateľnej histórii, ktorá znemožnila vidieť detaily na povrchu planéty. Údajne dokonca znefunkčnila sondy Mars 2 a Mars 3, pričom druhá menovaná ako prvá sonda v histórii vyslala informácie priamo z povrchu Marsu. Mars tak zostal zahalený tajomstvom o čosi dlhšie.

Prašné búrky na Marse vznikajú bežne, najčastejšie na jeho južnej pologuli. Väčšinou však majú len lokálny, hoci veľký dosah – prach sa niekedy zodvihne z plochy veľkej ako územia USA. Trvá však iba pár dní, kým sa prach znova usadí. Globálne búrky sú iné. Prach zahltí atmosféru nad celou planétou. Tento stav trvá aj niekoľko mesiacov. Od prieskumu Marsu kozmickými sondami sme zaznamenali iba osem takýchto úkazov. Príčiny ich vzniku a udržiavania stále nie sú dobre známe. Špekuluje sa však, že práve prachové búrky výrazne dopomohli strate vody z atmosféry Marsu, ktorá sa tam kedysi vyskytovala.

Nijaká z ľudstvom pozorovaných prachových búrok však nebola taká veľká ako tá, ktorá sa spustila 22. septembra 1971. Z flotily piatich sond vyslaných v tomto roku k červenej planéte sa dvom nepodarilo dosiahnuť medziplanetárny priestor, no tri ďalšie – dve sovietske a jedna americká – sa všetky úspešne k Marsu priblížili. Prvou z nich bola Mars 2. Po deviatich sovietskych neúspechoch v dobývaní Marsu sa táto sonda stala ďalším pokusom, ambicióznejším než kedykoľvek predtým – okrem toho, že sa mala stať umelou družicou Marsu, mala na jej povrch spustiť pristávacie puzdro. Odštartovala 19. 5. 1971 s nosnou raketou Proton-K. Keď sa počas jej letu ukázalo, že na pristávanie nie je na planéte vhodné počasie, už sa nedalo nič robiť. Tento krok sa nedal nijako odložiť. A tak sa pristávací modul podľa plánu oddelil ešte pred navedením materskej sondy na orbitu. No potom, čo vstúpil do atmosféry, sa s ním už nepodarilo nadviazať spojenie. Príčiny nie sú dodnes známe – možno za to mohla prachová búrka, ale rovnako mohlo ísť aj o technické zlyhanie. Lepšie skončila jej orbitálna časť. Ako prvá sovietska sonda sa dostala na obežnú dráhu Marsu. Svoju činnosť ukončila 22. augusta 1972 po 362 obehoch planéty.

Mars 3 štartovala len pár dní po svojej dvojičke Mars 2. Mala rovnaké ciele – stať sa obežnicou Marsu a zároveň na jej povrch spustiť pristávací modul. Vzlet aj odpútanie sa od zemskej obežnej dráhy prebehlo bez problémov. Kým orbitálna časť bola navedená na obežnú dráhu, pristávací modul vstúpil do atmosféry, kde 2. 12. 1972 mäkko pristál ako prvý človekom vyrobený objekt. Obrovský úspech však bol vystriedaný sklamaním – sonda na povrchu sa odmlčala už po 14 a pol sekunde, pričom stihla poslať na Zem len jedinú, veľmi nekvalitnú snímku. Problémy mala aj orbitálna časť – došlo k čiastočnému úniku paliva, a preto sa nedostala na plánovanú dráhu, ale na núdzovú obežnú dráhu, na ktorej ukončila činnosť už po 20 obehoch planéty.

Dvojicu sovietskych sond však predbehla Mariner 9, hoci štartovala až po nich, 30. 5. 1971. Stala sa vôbec prvou umelou družicou Marsu. Takmer tonová sonda niesla bohatú zásobu paliva a na svoju dobu najmodernejšie vedecké prístroje, medzi ktorými nechýbali napríklad spektrometre či širokouhlé kamery. Prekvapivo hladký brzdiaci manéver Mariner 9 naviedol na vysoko excentrickú obežnú dráhu okolo Marsu. Hoci sonda kvôli prachovej búrke nemohla planétu začať mapovať hneď po prílete, počas 698 obehov okolo planéty odoslal Mariner na Zem 7 329 snímok s vysokou kvalitou. Odvysielal tiež topografické údaje o Marse a jeho satelitoch Phobos a Deimos, údaje o zložení a fyzikálnych vlastnostiach atmosféry, zložení povrchu a gravitačnom poli. Po vyčerpaní paliva v orientačných dýzach, ku ktorému došlo 27. októbra 1972, bola sonda vypnutá, no bude obiehať Mars ešte do roku 2022, kedy zanikne po vstupe do hustejších vrstiev jeho atmosféry.