Es wird weniger schnell warm -> geringere max. Temperatur
und es kühlt weniger schnell aus -> geringere min. Temperatur
im Durchschnitt exakt gleich!
Du gehst von der falschen Prämisse aus, dass die Wärmekapazität überall gleich ist, und sich im Tageswechsel komplett ausgleicht.
Dem ist nicht so, schon gar nicht auf der Erde und auch nicht auf dem Mars. Daten der Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter belegen, dass die Temperaturen in der mittleren Marsatmosphäre zweimal täglich um bis zu 32 Grad nach oben und unten wandern können, was an den wenigen "Wölkchen" aus Wassereis in der Marsatmosphäre begründet liegen soll. Aus dem Grund hat der Mars zur Tagesmitte und kurz vor Mitternacht ein Temperaturmaximum.
Dies zeigt zum einem, dass aufgrund der dünnen Marsatmosphäre die rund 100 Tonnen an Wasserdampf (in Form von Wassereis) bereits ausreichen, um einen erheblichen Treibhauseffekt in Gang zu setzen. Andererseits zeigt es auch, dass die Wärmekapazität der Marsatmosphäre so stark begrenzt ist, dass quasi ein unmittelbarer Temperaturausgleich stattfindet, was auf der Erde durchschnittlich sehr viel zeitversetzter passiert.
Nun ist der Umstand auf dem Mars, dass das in der Atmosphäre aufgewirblte Eisenoxid zwar das Sonnenlicht dimmt, damit die Einstrahlwirkung geringer und die Oberfläche weniger warm wird, als ohne Atmosphäre, dafür fast genauso schnell Wärme wieder ins All abgibt als ohne Atmosphäre. Das gefrorene CO2 auf der Oberfläche an den Polen verstärkt übrigens tatsächlich diesen Kälteeffekt, da dieses genauso wie auf der Erde die Gletscher das Sonnenlicht zurück spiegelt. Das gefrorene CO2 auf der Oberfläche, nicht das CO2 in der Atmosphäre. Ohne Marsatmosphäre würde auch kein CO2 auf der Oberfläche gefrieren, d.h. ohne Marsatmosphäre ist auch noch das Rückstrahlvermögen geringer als mit Atmosphäre.
Daher ist die Temperatur auch geringer, als ohne Atmosphäre.