火星的大气密度只有地球的大约1%，非常干燥，温度低，表面平均温度零下55℃，水和二氧化碳易冻结。在火星的早期，与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。

最令科学家感兴趣的，是火星上是否存在生命的问题。

很多证据证明在数十亿年前火星表面的大部分地区曾经被广阔的海洋覆盖：从拍摄图像中甚至识别出一个巨大的冲积三角洲。这个三角洲所在的河流最终注入一个面积几乎覆盖1/3火星表面的巨型海洋。

这一三角洲所在的位置不排除在过去可能曾经也是位于一个陨石坑内部，但是后来这个陨石坑被完全侵蚀殆尽了。如果是这种情况那么就说明火星上的地质活动要复杂得多。

后来，在火星上发现了丰富的沉积纪录。这些沉积纪录反映了火星过去环境的线索，包括降水，地表水体，河流三角洲以及可能存在的海洋，表明火星的古代环境以及这些环境下产生的沉积纪录，都和地球非常相似。

科学家研究图像发现，火星上不但只有位于两极、已经凝固成冰的水，更有只会在和暖季节时出现、流动的液态水；火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生；火星车挖掘的泥岩岩石粉末样本分析表明，火星远古时期的环境状况适宜微生物生存；来自卫星的数据表明此前在火星表面一些陨坑坑壁上观察到的神秘暗色条纹可能与间歇性出现的液态水体有关。这些坑壁上的暗色条纹可能是含盐水体沉积过程产生的结果。尤为关键的一点在于，这种含盐水体将能够改变火星表面水体的冰点与沸点，从而使得液态水体在火星地表的存在成为可能；甚至还有消息称，科学家在火星上发现了巨大的地下蓄水层，是发现的第一个液态水湖。这增加了火星上存在生命的期望。

这些发现的最重要意义，是因为水是生命的起源。下一个目标，就是要在火星上做进一步的探索，以调查火星现时是否有任何微生物形态的生命。

然而，人类至今仍然没有发现火星上存在生命的直接证据。火星有非常大的可能性，存在古代生命的迹象，但这些迹象已经过去太多年了，以至于仿佛不存在一样。