探索火星麵貌
火星是距太陽第四近，太陽係中第七大的行星。公轉軌道離太陽227940000千米。火星在西方得名於神話中的戰神，或許是由於它鮮紅的顏色，所以火星有時被稱為“紅色行星”。在希臘人之前，古埃及人曾把火星作為農耕之神來供奉。後來的古希臘人把火星視為戰神阿瑞斯，而古羅馬人繼承了希臘人的神話，將其稱為戰神瑪爾斯。北歐神話裏，火星是戰神提爾。中國神話裏火星又稱“熒惑星”，是一個預言亡國和災難的妖怪，由於火星呈紅色，熒光像火，在五行中象征著火，它的亮度常有變化；而且火星在天空中運動，有時從西向東，有時又從東向西，情況複雜，令人迷惑，所以我國古代叫它“熒惑”，有“熒熒火光，離離亂惑”之意。在史前時代火星就已經為人類所知。由於它被認為是太陽係中人類最好的住所（除地球外），因而受到科幻小說家們的喜愛。但可惜的除了那條著名的被羅威爾“看見”的“運河”以及其他一些什麼外，都隻是虛構的。
火星的兩極永久地被固態二氧化碳（幹冰）覆蓋著。這個冰罩的結構是層疊式的，它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升華，留下剩餘的冰水層。由於南部的二氧化碳從未完全消失過，所以我們無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層。這種現象的原因還不知道，但或許是由於火星赤道麵與其運行軌道之間的夾角的長期變化引起氣候的變化造成的。或許在火星表麵較深處也有水存在。這種因季節變化而產生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右。但是最近通過哈勃望遠鏡的觀察卻表明海盜號當時勘測時的環境並非是典型的情況。火星的大氣現在似乎比海盜號勘測出的更冷、更幹了。
冰與水的交際
一般來說，在火星的低壓下，水無法以液態存在，隻在低海拔區可短暫存在。而冰倒是很多，如兩極冰冠就包含大量的冰。有人聲稱，火星南極冠的冰假如全部融化，可覆蓋整個星球達11米深。另外，地下的水冰永凍土可由極區延伸至緯度約60°的地方。因此推論會有更大量的水凍在厚厚的地下冰層，隻有當火山活動時才有可能釋放出來。史上最大的一次火山爆發是在水手穀形成時，大量水釋出，造成的洪水刻畫出眾多的河穀地形，流入克裏斯平原。另一次較小但較近期的一次，是在五百萬年前科伯洛斯槽溝形成時，釋出的水在埃律西姆平原形成冰海，至今仍能看見痕跡。對於火星上有冰存在的直接證據2008年6月20日被“鳳凰號”探測器發現，鳳凰號在火星上挖掘發現了八粒白色的物體，當時研究人員揣測這些物體不是鹽就是冰，而四天後這些白粒就憑空消失了，因此這些白粒一定是升華了，而鹽不會有這種現象。
並且，在火星全球勘測者所拍攝的高分辨率照片中就顯示出有關液態水的存在。盡管有很多巨大的洪水道和具有樹枝狀支流的河道被發現，但是未發現更小尺度的洪水來源。推測這些河道可能已被風化侵蝕，表示這些河道是很古老的。火星全球勘測者高解析照片也發現數百個在隕石坑和峽穀邊緣上的溝壑。它們趨向坐落於南方高原、麵向赤道的隕石坑壁上。因為沒有發現部分被侵蝕或被隕石坑覆蓋的溝壑，推測他們應是非常年輕的。短短6年，這個溝壑就出現了新的白色沉積物。美國航空航天局火星探測計劃的首席科學家麥克·梅爾表示，隻有含大量液態水才能形成這樣的樣貌。而水到底是出自降水、地下水或其他來源，至今仍是一個疑問。不過有人提議，這可能是二氧化碳霜或是地表塵埃移除造成的。另外一個關於火星上曾存在液態水的證據，就是發現了特定礦物，如赤鐵礦和針鐵礦，而這兩者都需在有水環境才能形成。2008年7月31日，美國航空航天局科學家宣布，鳳凰號火星探測器在火星上加熱土壤樣本時鑒別出有水蒸氣產生，也有可能是被太陽烤幹了，因為火星離太陽近，從而最終確認火星上有水存在。
2000年，美國於南極洲發現了一塊火星隕石，編號為ALH84001，這是一塊碳酸鹽隕石。美國國家航空航天局聲稱在這塊隕石上發現了一些類似微體化石結構，有人認為這可能是火星生命存在的證據，但有人認為這隻是自然生成的礦物晶體。但直到2004年，爭論雙方仍然沒有任何一方占據上風。“維京號”曾做實驗檢測火星土壤中可能存在的微生物。實驗限於維京號的著陸點並給出了陽性的結果，但隨後即被許多科學家所否定。由於火星同其他行星相比，火星最像地球，所以，將來人類若對外星移民，它很可能是我們的首選地點。科學家們確信，火星上曾經確實存在過水，且有可能曾經有過生命出現。