火星直徑約是地球的一半，體積為15%，質(zhì)量為11%，表面積相當(dāng)于地球陸地面積，密度則比其他三顆類地行星（地球、金星、水星）還要小很多。 以半徑、質(zhì)量、表面重力來說，火星約介于地球和月球中間：火星直徑約為月球的兩倍、地球的一半;質(zhì)量約為月球九倍、地球的1/9，表面重力約為月球的2.5倍、地球的2\5。
火星是太陽系由內(nèi)往外數(shù)第四顆行星，屬于類地行星，直徑約為地球直徑的一半，自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期相近公轉(zhuǎn)一周則花兩倍時(shí)間。在西方稱為戰(zhàn)神瑪爾斯星，中國(guó)則稱為熒惑星因?yàn)樗鼰蔁扇缁?，位置、亮度時(shí)常變動(dòng)。其橘紅色外表是因?yàn)榈乇肀怀噼F礦（氧化鐵）覆蓋，英文里前綴areo-即為火星，火星被認(rèn)為是太陽系中最有可能存在地外生命的行星。
火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布，沒有穩(wěn)定的液態(tài)水體，以二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發(fā)生與地球相比，地質(zhì)活動(dòng)不活躍，地表地貌大部份于遠(yuǎn)古較活躍的時(shí)期形成有密布的隕石坑、火山與峽谷，包括太陽系的山：奧林帕斯山和的峽谷：水手號(hào)峽谷另一個(gè)獨(dú)特的地形特征是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原火星兩極皆有主要以水和冰組成的極冠，而且上面覆蓋的干冰會(huì)隨季節(jié)消長(zhǎng)。
火星的地表景觀
▶火星到地球的距離
近距離約為5500萬公里，最遠(yuǎn)距離則超過4億公里。兩者之間的近距離接觸大約每15年出現(xiàn)一次。1988年火星和地球的距離曾經(jīng)達(dá)到約5880萬公里，而在2018年兩者之間的距離將達(dá)到5760萬公里。但在2003年的8月27日火星與地球的距離僅為約5576萬公里，是6萬年來最近的一次。
不過據(jù)天文學(xué)家推算，在從公元1600年到2400年這800年間，火星與地球的近距離只能排在第三位。根據(jù)推算結(jié)果，到2366年9月2日，兩者之間的距離將為約5571萬公里。而到2287年8月28日，兩者將更為接近，距離為約5569萬公里。
一般來說，火星和地球距離近的年份是最適合登陸火星和在地面對(duì)火星觀測(cè)的時(shí)機(jī)。
（圖中為在虛擬天文館stellarium中所觀察到的火星及其天然衛(wèi)星火衛(wèi)一弗伯斯與火衛(wèi)二戴摩斯）
火星在西方被稱為戰(zhàn)神，這或許是由于它鮮紅的顏色而得來的，所以火星有時(shí)被稱為“紅色行星”。（在希臘人之前，古埃及人曾把火星作為農(nóng)耕之神來供奉。后來的古希臘人把火星作為戰(zhàn)神阿瑞斯，而古羅馬人繼承了希臘人的神話，將其稱為“戰(zhàn)神瑪爾斯”。北歐神話里，火星是戰(zhàn)神提爾。而月份三月的名字也是得自于火星。)
火星在中國(guó)古稱“熒惑星”，這是由于火星呈紅色，熒光像火，在五行中象征著火它的亮度常有變化；而且在天空中運(yùn)動(dòng)，有時(shí)從西向東，有時(shí)又從東向西，情況復(fù)雜，令人迷惑，所以中國(guó)古代叫它“熒惑”，有“熒熒火光、離離亂惑”之意。
環(huán)境地貌
▶溫度
火星的軌道是橢圓形。因此，在接受太陽照射的地方，近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)之間的溫差將近160攝氏度。這對(duì)火星的氣候產(chǎn)生巨大的影響?；鹦巧系钠骄鶞囟却蠹s為218K（開爾文，溫度單位，即從絕對(duì)零度-273.15℃開始的攝氏度）（-55℃，-67℉），但卻具有從冬天的140K（-133℃，-207℉）到夏日白天的將近300K（27℃，80℉）的跨度。盡管火星比地球小得多，但它的表面積卻相當(dāng)于地球表面的陸地面積。
▶大氣
火星的大氣密度只有地球的大約1%，非常干燥，溫度低，表面平均溫度零下55℃，水和二氧化碳易凍結(jié)。在火星的早期，它與地球十分相似。像地球一樣，火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉(zhuǎn)化為含碳的巖石。但由于缺少地球的板塊運(yùn)動(dòng)，火星無法使二氧化碳再次循環(huán)到它的大氣中，從而無法產(chǎn)生意義重大的溫室效應(yīng)。因此，即使把它拉到與地球距太陽同等距離的位置，火星表面的溫度仍比地球上的冷得多。
火星的那層薄薄的大氣主要是由遺留下的二氧化碳（95.3%）加上氮?dú)猓?.7%）、氬氣（1.6%）和微量的氧氣（0.15%）和水汽（0.03%）組成的?；鹦潜砻娴钠骄髿鈮簭?qiáng)僅為大約7毫巴（比地球上的1%還小），但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達(dá)9毫巴，而在奧林帕斯山脈的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席卷整顆行星的颶風(fēng)和大風(fēng)暴?；鹦?BR> 那層薄薄的大氣層雖然也能制造溫室效應(yīng)，但那些僅能提高其表面5℃的溫度，比我們所知道的金星和地球的少得多。
火星的兩極永久地被固態(tài)二氧化碳（干冰）覆蓋著。這個(gè)冰罩的結(jié)構(gòu)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，留下剩余的冰水層。由于南部的二氧化碳從沒有完全消失過，所以我們無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層（左圖）。這種現(xiàn)象的原因還不知道，但或許是由于火星赤道面與其運(yùn)行軌道之間的夾角的長(zhǎng)期變化引起氣候的變化造成的?；蛟S在火星表面下較深處也有水存在。這種因季節(jié)變化而產(chǎn)生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右。（由海盜號(hào)測(cè)量出）。但是通過哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀察卻表明海盜號(hào)當(dāng)時(shí)勘測(cè)時(shí)的環(huán)境并非是典型的情況。火星的大氣似乎比海盜號(hào)勘測(cè)出的更冷、更干。
▶水的存在
火星的低壓下，水無法以液態(tài)存在，只在低海拔區(qū)可短暫存在。而冰倒是很多，如兩極冰冠就包含大量的冰。
2007年三月，NASA就聲稱，南極冠的冰假如全部融化，可覆蓋整個(gè)星球達(dá)11米深。另外，地下的水冰永凍土可由極區(qū)延伸至緯度約60°的地方。
在1965年水手4號(hào)首次飛掠火星之前，很多人猜測(cè)火星上有液態(tài)水，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡觀測(cè)到的明暗特征猶如陸地和海洋，而一些細(xì)長(zhǎng)條紋則被認(rèn)為是灌溉用的運(yùn)河。雖然之后證實(shí)細(xì)線并不存在，可能只是錯(cuò)視，但火星很可能擁有液態(tài)水，甚至生命。火星快車號(hào)和火星偵察軌道器的雷達(dá)資料顯示兩極和中緯度地表下存在大量的水冰。2008年7月31日，鳳凰號(hào)直接于表土之下證實(shí)水冰的存在。
火星目前有三艘運(yùn)作中的探測(cè)船，分別是火星奧德賽號(hào)、火星快車號(hào)和火星偵察軌道器，數(shù)量是太陽系內(nèi)除了地球以外最多的。地表還有很多火星車和著陸器，包括兩臺(tái)火星探測(cè)漫游者：勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)，和結(jié)束任務(wù)的鳳凰號(hào)。根據(jù)觀測(cè)的證據(jù)，火星以前可能覆蓋大面積的水。亦觀察到內(nèi)類似地下水涌出的現(xiàn)象。]火星全球勘測(cè)者則觀察到南極冠有部份退縮。
火星上曾有過洪水，地面上也有一些小河道，十分清楚地證明了許多地方曾受到侵蝕。在過去，火星表面存在過干凈的水，甚至可能有過大湖和海洋。但是，由于火星引力小，水蒸成氣體，這些東西只存在很短的時(shí)間，而且據(jù)估計(jì)距今也有大約40億年了。（Valles Marneris不是由流水通過而形成的。它是由于外殼的伸展和撞擊，伴隨著Tharsis凸起而生成的）。
推論有更大量的水凍在厚厚的地下冰層（cryosphere），只有當(dāng)火山活動(dòng)時(shí)才有可能釋放出來。的一次是在水手谷形成時(shí)，大量水釋出，造成的洪水刻劃出眾多的河谷地形，流入克里斯平原。另一次較小的一次，是在五百萬年前科伯洛斯槽溝（Cerberus Fossae）形成時(shí)，釋出的水在埃律西姆平原（Elysium Planitia）形成冰海，至今仍能看見痕跡。對(duì)于火星上有冰存在的直接證據(jù)在2008年6月20日被鳳凰號(hào)發(fā)現(xiàn)，鳳凰號(hào)在火星上挖掘發(fā)現(xiàn)了八粒白色的物體，當(dāng)時(shí)研究人員揣測(cè)這些物體不是鹽（在火星有發(fā)現(xiàn)鹽礦）就是冰，而四天后這些白粒就憑空消失，因此這些白粒一定升華了，鹽不會(huì)有這種現(xiàn)象?；鹦侨蚩睖y(cè)者所照的高分辨率照片顯示出有關(guān)液態(tài)水的歷史。盡管有很多巨大的洪水道和具有樹枝狀支流的河道被發(fā)現(xiàn)，還是沒發(fā)現(xiàn)更小尺度的洪水來源。推測(cè)這些可能已被風(fēng)化侵蝕，表示這些河道是很古老的?；鹦侨蚩睖y(cè)者高解析照片也發(fā)現(xiàn)數(shù)百個(gè)在隕石坑和峽谷邊緣上的溝壑。它們趨向坐落于南方高原、面向赤道的隕石坑壁上。因?yàn)闆]有發(fā)現(xiàn)部分被侵蝕或被隕石坑覆蓋的溝壑，推測(cè)他們應(yīng)是非常年輕的。有個(gè)特別引人注目的例子。短短6年，這個(gè)溝壑又出現(xiàn)新的白色沉積物。NASA火星探測(cè)計(jì)劃（Mars Exploration Program）的首席科學(xué)家麥克·梅爾（Michael Meyer）表示，只有含大量液態(tài)水才能形成這樣的樣貌。而水是出自降水、地下水或其他來源仍是一個(gè)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。
▶湖的遺跡
環(huán)繞火星的衛(wèi)星證實(shí)了照片上巨大的隕石坑曾經(jīng)是一個(gè)火山湖?；鹦擒囋谝粋€(gè)水流的沉積物成扇形的三角洲著陸而發(fā)現(xiàn)了它。這個(gè)65千米寬的隕石坑雖然已經(jīng)徹底干枯了，但是這種跡象表明古老的火星上曾經(jīng)很濕潤(rùn)。圖片上的三角洲位于火星南部高地的厄伯斯華德隕石坑，看起來像是一個(gè)向右邊凹進(jìn)的半圓。它是在37億年前一次小行星的猛烈撞擊下形成的。
隕坑只有右邊是完整的，其余的被一個(gè)由后來隕石猛烈撞擊形成的更大的霍爾登隕坑所掀起的碎屑覆蓋。在圖片上看，霍爾登隕坑在圖片的左邊。
好奇號(hào)火星探測(cè)器拍攝的最新高清照片（6張）
這就是原始的火山湖，火星探測(cè)器在一個(gè)水流的沉積物成扇形的三角洲著陸而拍攝到的奇觀。這個(gè)巨大的火星隕石曾是一個(gè)火山湖，完全處于潮濕的狀態(tài)，而如今由于無數(shù)次的隕石撞擊，它早已干枯。隕石坑的右邊保存完整，然而其余部分由后來隕石猛烈撞擊形成的更大的霍爾登隕坑所掀起的碎屑覆蓋。如今可以看來這個(gè)河口三角洲顯示火星曾是水世界。狹長(zhǎng)，彎曲的河道，用于湖水的流淌和沉積物的儲(chǔ)存。由于多年的侵蝕作用和行星的碰撞，沉積物掩埋堆積而促使表面干枯。厄伯斯華德隕坑被完整的保留，只有警示性的115㎞²的三角洲可見。在隕石坑上部附近有一條狹長(zhǎng)，彎彎曲曲的河道用來蓄水和儲(chǔ)存沉積物的。三角洲的特殊性描繪出了一個(gè)曾充滿水的火山湖，清晰有力的證據(jù)顯示火星表面曾有液態(tài)水流淌過。厄伯斯華德和霍爾登隕坑都曾很自然的被認(rèn)定為美國(guó)宇航局下一個(gè)火星車“好奇號(hào)”的著陸點(diǎn)的候選者。
美國(guó)國(guó)家航空暨太空總署宣布，“好奇號(hào)”火星探測(cè)車在火星發(fā)現(xiàn)了一個(gè)早已干涸的遠(yuǎn)古淡水湖，并且找到了碳、氫、氧、硫、氮等關(guān)鍵的生命元素。科學(xué)家表示，理論上這個(gè)湖泊曾經(jīng)支持過一些簡(jiǎn)單的微生物存活。我們大膽的設(shè)想，這個(gè)距離地球至少有5576萬公里的星球，說不定真有更高等級(jí)的生命。
▶遠(yuǎn)古海洋
據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道，科學(xué)家們已經(jīng)掌握更多證據(jù)證明在數(shù)十億年前火星表面的大部分地區(qū)曾經(jīng)被廣闊的海洋覆蓋有關(guān)這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的文章已經(jīng)刊載于7月12日出版的《地球物理學(xué)報(bào)》上。
這些最新的證據(jù)來自正圍繞火星運(yùn)行的強(qiáng)大飛船“火星勘測(cè)軌道器”(MRO)拍攝的圖像。根據(jù)這些圖像科學(xué)家們識(shí)別出一個(gè)巨大的沖積三角洲這個(gè)三角洲所在的河流最終注入一個(gè)面積幾乎覆蓋1/3火星表面的巨型海洋。
論述這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的論文作者之一是美國(guó)加州理工學(xué)院地質(zhì)學(xué)助理教授麥克·蘭博(Mike Lamb)，他表示：“科學(xué)家們長(zhǎng)期以來一直認(rèn)為火星北半球廣闊的低地平原是一片干涸的古代海洋，但是苦于缺乏確鑿的證據(jù)。”
此次的研究結(jié)果盡管距離給出直接的證據(jù)仍然有距離，但它的確進(jìn)一步支持了這一理論。研究小組仔細(xì)審視由火星勘測(cè)軌道器搭載的HiRise相機(jī)拍攝的火星北半球低地地區(qū)一小片區(qū)域的高分辨率圖像。該設(shè)備可以識(shí)別火星地表10英寸(約合25厘米)直徑的物體。更加具體而言，科學(xué)家們仔細(xì)觀察了一個(gè)名為“Aeolis Dorsa”的區(qū)域中的一部分，面積約100㎞²，這片地區(qū)距離蓋爾隕石坑約620英里(約合1000公里)。蓋爾隕坑便是美國(guó)好奇號(hào)火星車登陸的地方，它正在這一地區(qū)開展地質(zhì)考察。
這一小塊區(qū)域中分布有很多隆起的脊線，這主要是長(zhǎng)期流水沉積下來的一些較粗礫石堆積形成的這種脊線在其所在的河流干涸很久之后仍然能夠繼續(xù)存在，從而告訴科學(xué)家們這里曾經(jīng)存在過的水系的情況。HiRise相機(jī)的圖像讓科學(xué)家們得以以極高的分辨率查看這一小塊地區(qū)的地表情況。研究人員發(fā)現(xiàn)這些高起的脊線呈放射狀擴(kuò)散而地形上朝向脊線末端逐漸降低高度，這就像是地球上的河流三角洲——即河流入海口附近的情況。
在此之前在火星上便已經(jīng)發(fā)現(xiàn)過河流三角洲遺跡。但是其中絕大部分都位于隕石坑或其它地質(zhì)學(xué)上封閉的區(qū)域內(nèi)，因此那些案例所提示的是火星過去存在的湖泊，而不是一個(gè)全球性的海洋。但是這次的發(fā)現(xiàn)不同。研究論文的第一作者，加州理工的博士后羅曼·迪比爾斯(Roman DiBiase)表示：“這可能是說服力的證據(jù)之一證明存在一個(gè)注入火星北部廣闊水域的河流三角洲遺跡?！?BR> 但是至于這個(gè)位于火星北半球的巨大水體究竟規(guī)模幾何，仍然是一個(gè)開放性的問題但是它至少曾經(jīng)完全淹沒了Aeolis Dorsa地區(qū)，覆蓋面積至少為3.86萬平方英里(約合10萬平方公里)。甚至很有可能這就是長(zhǎng)期以來科學(xué)家們苦苦尋找證據(jù)的火星全球海洋的證據(jù)有一部分科學(xué)家甚至認(rèn)為這個(gè)海洋有可能覆蓋了火星1/3的面積，
研究組也指出，這一三角洲所在的位置不排除在過去可能曾經(jīng)也是位于一個(gè)隕石坑內(nèi)部，但是后來這個(gè)隕石坑被完全侵蝕殆盡了。如果是這種情況那么就說明火星上的地質(zhì)活動(dòng)要比我們?cè)仍O(shè)想的復(fù)雜得多。
接下來研究人員打算繼續(xù)沿著這一地區(qū)附近的“海岸線”搜尋古代海洋存在的證據(jù)，從而為揭示這顆紅色星球過去更加溫暖潮濕的氣候環(huán)境提供證據(jù)蘭博表示：“在我們和其他人的工作中，包括好奇號(hào)火星車所做的研究都已經(jīng)在火星上發(fā)現(xiàn)了豐富的沉積紀(jì)錄這些沉積紀(jì)錄反映了火星過去環(huán)境的線索，包括降水，地表水體，河流三角洲以及可能存在的海洋”：“火星的古代環(huán)境以及這些環(huán)境下產(chǎn)生的沉積紀(jì)錄，都和地球非常相似，
火星是太陽系由內(nèi)往外數(shù)第四顆行星，屬于類地行星，直徑約為地球直徑的一半，自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期相近公轉(zhuǎn)一周則花兩倍時(shí)間。在西方稱為戰(zhàn)神瑪爾斯星，中國(guó)則稱為熒惑星因?yàn)樗鼰蔁扇缁?，位置、亮度時(shí)常變動(dòng)。其橘紅色外表是因?yàn)榈乇肀怀噼F礦（氧化鐵）覆蓋，英文里前綴areo-即為火星，火星被認(rèn)為是太陽系中最有可能存在地外生命的行星。
火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布，沒有穩(wěn)定的液態(tài)水體，以二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發(fā)生與地球相比，地質(zhì)活動(dòng)不活躍，地表地貌大部份于遠(yuǎn)古較活躍的時(shí)期形成有密布的隕石坑、火山與峽谷，包括太陽系的山：奧林帕斯山和的峽谷：水手號(hào)峽谷另一個(gè)獨(dú)特的地形特征是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原火星兩極皆有主要以水和冰組成的極冠，而且上面覆蓋的干冰會(huì)隨季節(jié)消長(zhǎng)。
火星的地表景觀
▶火星到地球的距離
近距離約為5500萬公里，最遠(yuǎn)距離則超過4億公里。兩者之間的近距離接觸大約每15年出現(xiàn)一次。1988年火星和地球的距離曾經(jīng)達(dá)到約5880萬公里，而在2018年兩者之間的距離將達(dá)到5760萬公里。但在2003年的8月27日火星與地球的距離僅為約5576萬公里，是6萬年來最近的一次。
不過據(jù)天文學(xué)家推算，在從公元1600年到2400年這800年間，火星與地球的近距離只能排在第三位。根據(jù)推算結(jié)果，到2366年9月2日，兩者之間的距離將為約5571萬公里。而到2287年8月28日，兩者將更為接近，距離為約5569萬公里。
一般來說，火星和地球距離近的年份是最適合登陸火星和在地面對(duì)火星觀測(cè)的時(shí)機(jī)。
（圖中為在虛擬天文館stellarium中所觀察到的火星及其天然衛(wèi)星火衛(wèi)一弗伯斯與火衛(wèi)二戴摩斯）
火星在西方被稱為戰(zhàn)神，這或許是由于它鮮紅的顏色而得來的，所以火星有時(shí)被稱為“紅色行星”。（在希臘人之前，古埃及人曾把火星作為農(nóng)耕之神來供奉。后來的古希臘人把火星作為戰(zhàn)神阿瑞斯，而古羅馬人繼承了希臘人的神話，將其稱為“戰(zhàn)神瑪爾斯”。北歐神話里，火星是戰(zhàn)神提爾。而月份三月的名字也是得自于火星。)
火星在中國(guó)古稱“熒惑星”，這是由于火星呈紅色，熒光像火，在五行中象征著火它的亮度常有變化；而且在天空中運(yùn)動(dòng)，有時(shí)從西向東，有時(shí)又從東向西，情況復(fù)雜，令人迷惑，所以中國(guó)古代叫它“熒惑”，有“熒熒火光、離離亂惑”之意。
環(huán)境地貌
▶溫度
火星的軌道是橢圓形。因此，在接受太陽照射的地方，近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)之間的溫差將近160攝氏度。這對(duì)火星的氣候產(chǎn)生巨大的影響?；鹦巧系钠骄鶞囟却蠹s為218K（開爾文，溫度單位，即從絕對(duì)零度-273.15℃開始的攝氏度）（-55℃，-67℉），但卻具有從冬天的140K（-133℃，-207℉）到夏日白天的將近300K（27℃，80℉）的跨度。盡管火星比地球小得多，但它的表面積卻相當(dāng)于地球表面的陸地面積。
▶大氣
火星的大氣密度只有地球的大約1%，非常干燥，溫度低，表面平均溫度零下55℃，水和二氧化碳易凍結(jié)。在火星的早期，它與地球十分相似。像地球一樣，火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉(zhuǎn)化為含碳的巖石。但由于缺少地球的板塊運(yùn)動(dòng)，火星無法使二氧化碳再次循環(huán)到它的大氣中，從而無法產(chǎn)生意義重大的溫室效應(yīng)。因此，即使把它拉到與地球距太陽同等距離的位置，火星表面的溫度仍比地球上的冷得多。
火星的那層薄薄的大氣主要是由遺留下的二氧化碳（95.3%）加上氮?dú)猓?.7%）、氬氣（1.6%）和微量的氧氣（0.15%）和水汽（0.03%）組成的?；鹦潜砻娴钠骄髿鈮簭?qiáng)僅為大約7毫巴（比地球上的1%還小），但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達(dá)9毫巴，而在奧林帕斯山脈的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席卷整顆行星的颶風(fēng)和大風(fēng)暴?；鹦?BR> 那層薄薄的大氣層雖然也能制造溫室效應(yīng)，但那些僅能提高其表面5℃的溫度，比我們所知道的金星和地球的少得多。
火星的兩極永久地被固態(tài)二氧化碳（干冰）覆蓋著。這個(gè)冰罩的結(jié)構(gòu)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，留下剩余的冰水層。由于南部的二氧化碳從沒有完全消失過，所以我們無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層（左圖）。這種現(xiàn)象的原因還不知道，但或許是由于火星赤道面與其運(yùn)行軌道之間的夾角的長(zhǎng)期變化引起氣候的變化造成的?；蛟S在火星表面下較深處也有水存在。這種因季節(jié)變化而產(chǎn)生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右。（由海盜號(hào)測(cè)量出）。但是通過哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀察卻表明海盜號(hào)當(dāng)時(shí)勘測(cè)時(shí)的環(huán)境并非是典型的情況。火星的大氣似乎比海盜號(hào)勘測(cè)出的更冷、更干。
▶水的存在
火星的低壓下，水無法以液態(tài)存在，只在低海拔區(qū)可短暫存在。而冰倒是很多，如兩極冰冠就包含大量的冰。
2007年三月，NASA就聲稱，南極冠的冰假如全部融化，可覆蓋整個(gè)星球達(dá)11米深。另外，地下的水冰永凍土可由極區(qū)延伸至緯度約60°的地方。
在1965年水手4號(hào)首次飛掠火星之前，很多人猜測(cè)火星上有液態(tài)水，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡觀測(cè)到的明暗特征猶如陸地和海洋，而一些細(xì)長(zhǎng)條紋則被認(rèn)為是灌溉用的運(yùn)河。雖然之后證實(shí)細(xì)線并不存在，可能只是錯(cuò)視，但火星很可能擁有液態(tài)水，甚至生命。火星快車號(hào)和火星偵察軌道器的雷達(dá)資料顯示兩極和中緯度地表下存在大量的水冰。2008年7月31日，鳳凰號(hào)直接于表土之下證實(shí)水冰的存在。
火星目前有三艘運(yùn)作中的探測(cè)船，分別是火星奧德賽號(hào)、火星快車號(hào)和火星偵察軌道器，數(shù)量是太陽系內(nèi)除了地球以外最多的。地表還有很多火星車和著陸器，包括兩臺(tái)火星探測(cè)漫游者：勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)，和結(jié)束任務(wù)的鳳凰號(hào)。根據(jù)觀測(cè)的證據(jù)，火星以前可能覆蓋大面積的水。亦觀察到內(nèi)類似地下水涌出的現(xiàn)象。]火星全球勘測(cè)者則觀察到南極冠有部份退縮。
火星上曾有過洪水，地面上也有一些小河道，十分清楚地證明了許多地方曾受到侵蝕。在過去，火星表面存在過干凈的水，甚至可能有過大湖和海洋。但是，由于火星引力小，水蒸成氣體，這些東西只存在很短的時(shí)間，而且據(jù)估計(jì)距今也有大約40億年了。（Valles Marneris不是由流水通過而形成的。它是由于外殼的伸展和撞擊，伴隨著Tharsis凸起而生成的）。
推論有更大量的水凍在厚厚的地下冰層（cryosphere），只有當(dāng)火山活動(dòng)時(shí)才有可能釋放出來。的一次是在水手谷形成時(shí)，大量水釋出，造成的洪水刻劃出眾多的河谷地形，流入克里斯平原。另一次較小的一次，是在五百萬年前科伯洛斯槽溝（Cerberus Fossae）形成時(shí)，釋出的水在埃律西姆平原（Elysium Planitia）形成冰海，至今仍能看見痕跡。對(duì)于火星上有冰存在的直接證據(jù)在2008年6月20日被鳳凰號(hào)發(fā)現(xiàn)，鳳凰號(hào)在火星上挖掘發(fā)現(xiàn)了八粒白色的物體，當(dāng)時(shí)研究人員揣測(cè)這些物體不是鹽（在火星有發(fā)現(xiàn)鹽礦）就是冰，而四天后這些白粒就憑空消失，因此這些白粒一定升華了，鹽不會(huì)有這種現(xiàn)象?；鹦侨蚩睖y(cè)者所照的高分辨率照片顯示出有關(guān)液態(tài)水的歷史。盡管有很多巨大的洪水道和具有樹枝狀支流的河道被發(fā)現(xiàn)，還是沒發(fā)現(xiàn)更小尺度的洪水來源。推測(cè)這些可能已被風(fēng)化侵蝕，表示這些河道是很古老的?；鹦侨蚩睖y(cè)者高解析照片也發(fā)現(xiàn)數(shù)百個(gè)在隕石坑和峽谷邊緣上的溝壑。它們趨向坐落于南方高原、面向赤道的隕石坑壁上。因?yàn)闆]有發(fā)現(xiàn)部分被侵蝕或被隕石坑覆蓋的溝壑，推測(cè)他們應(yīng)是非常年輕的。有個(gè)特別引人注目的例子。短短6年，這個(gè)溝壑又出現(xiàn)新的白色沉積物。NASA火星探測(cè)計(jì)劃（Mars Exploration Program）的首席科學(xué)家麥克·梅爾（Michael Meyer）表示，只有含大量液態(tài)水才能形成這樣的樣貌。而水是出自降水、地下水或其他來源仍是一個(gè)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。
▶湖的遺跡
環(huán)繞火星的衛(wèi)星證實(shí)了照片上巨大的隕石坑曾經(jīng)是一個(gè)火山湖?；鹦擒囋谝粋€(gè)水流的沉積物成扇形的三角洲著陸而發(fā)現(xiàn)了它。這個(gè)65千米寬的隕石坑雖然已經(jīng)徹底干枯了，但是這種跡象表明古老的火星上曾經(jīng)很濕潤(rùn)。圖片上的三角洲位于火星南部高地的厄伯斯華德隕石坑，看起來像是一個(gè)向右邊凹進(jìn)的半圓。它是在37億年前一次小行星的猛烈撞擊下形成的。
隕坑只有右邊是完整的，其余的被一個(gè)由后來隕石猛烈撞擊形成的更大的霍爾登隕坑所掀起的碎屑覆蓋。在圖片上看，霍爾登隕坑在圖片的左邊。
好奇號(hào)火星探測(cè)器拍攝的最新高清照片（6張）
這就是原始的火山湖，火星探測(cè)器在一個(gè)水流的沉積物成扇形的三角洲著陸而拍攝到的奇觀。這個(gè)巨大的火星隕石曾是一個(gè)火山湖，完全處于潮濕的狀態(tài)，而如今由于無數(shù)次的隕石撞擊，它早已干枯。隕石坑的右邊保存完整，然而其余部分由后來隕石猛烈撞擊形成的更大的霍爾登隕坑所掀起的碎屑覆蓋。如今可以看來這個(gè)河口三角洲顯示火星曾是水世界。狹長(zhǎng)，彎曲的河道，用于湖水的流淌和沉積物的儲(chǔ)存。由于多年的侵蝕作用和行星的碰撞，沉積物掩埋堆積而促使表面干枯。厄伯斯華德隕坑被完整的保留，只有警示性的115㎞²的三角洲可見。在隕石坑上部附近有一條狹長(zhǎng)，彎彎曲曲的河道用來蓄水和儲(chǔ)存沉積物的。三角洲的特殊性描繪出了一個(gè)曾充滿水的火山湖，清晰有力的證據(jù)顯示火星表面曾有液態(tài)水流淌過。厄伯斯華德和霍爾登隕坑都曾很自然的被認(rèn)定為美國(guó)宇航局下一個(gè)火星車“好奇號(hào)”的著陸點(diǎn)的候選者。
美國(guó)國(guó)家航空暨太空總署宣布，“好奇號(hào)”火星探測(cè)車在火星發(fā)現(xiàn)了一個(gè)早已干涸的遠(yuǎn)古淡水湖，并且找到了碳、氫、氧、硫、氮等關(guān)鍵的生命元素。科學(xué)家表示，理論上這個(gè)湖泊曾經(jīng)支持過一些簡(jiǎn)單的微生物存活。我們大膽的設(shè)想，這個(gè)距離地球至少有5576萬公里的星球，說不定真有更高等級(jí)的生命。
▶遠(yuǎn)古海洋
據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道，科學(xué)家們已經(jīng)掌握更多證據(jù)證明在數(shù)十億年前火星表面的大部分地區(qū)曾經(jīng)被廣闊的海洋覆蓋有關(guān)這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的文章已經(jīng)刊載于7月12日出版的《地球物理學(xué)報(bào)》上。
這些最新的證據(jù)來自正圍繞火星運(yùn)行的強(qiáng)大飛船“火星勘測(cè)軌道器”(MRO)拍攝的圖像。根據(jù)這些圖像科學(xué)家們識(shí)別出一個(gè)巨大的沖積三角洲這個(gè)三角洲所在的河流最終注入一個(gè)面積幾乎覆蓋1/3火星表面的巨型海洋。
論述這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的論文作者之一是美國(guó)加州理工學(xué)院地質(zhì)學(xué)助理教授麥克·蘭博(Mike Lamb)，他表示：“科學(xué)家們長(zhǎng)期以來一直認(rèn)為火星北半球廣闊的低地平原是一片干涸的古代海洋，但是苦于缺乏確鑿的證據(jù)。”
此次的研究結(jié)果盡管距離給出直接的證據(jù)仍然有距離，但它的確進(jìn)一步支持了這一理論。研究小組仔細(xì)審視由火星勘測(cè)軌道器搭載的HiRise相機(jī)拍攝的火星北半球低地地區(qū)一小片區(qū)域的高分辨率圖像。該設(shè)備可以識(shí)別火星地表10英寸(約合25厘米)直徑的物體。更加具體而言，科學(xué)家們仔細(xì)觀察了一個(gè)名為“Aeolis Dorsa”的區(qū)域中的一部分，面積約100㎞²，這片地區(qū)距離蓋爾隕石坑約620英里(約合1000公里)。蓋爾隕坑便是美國(guó)好奇號(hào)火星車登陸的地方，它正在這一地區(qū)開展地質(zhì)考察。
這一小塊區(qū)域中分布有很多隆起的脊線，這主要是長(zhǎng)期流水沉積下來的一些較粗礫石堆積形成的這種脊線在其所在的河流干涸很久之后仍然能夠繼續(xù)存在，從而告訴科學(xué)家們這里曾經(jīng)存在過的水系的情況。HiRise相機(jī)的圖像讓科學(xué)家們得以以極高的分辨率查看這一小塊地區(qū)的地表情況。研究人員發(fā)現(xiàn)這些高起的脊線呈放射狀擴(kuò)散而地形上朝向脊線末端逐漸降低高度，這就像是地球上的河流三角洲——即河流入海口附近的情況。
在此之前在火星上便已經(jīng)發(fā)現(xiàn)過河流三角洲遺跡。但是其中絕大部分都位于隕石坑或其它地質(zhì)學(xué)上封閉的區(qū)域內(nèi)，因此那些案例所提示的是火星過去存在的湖泊，而不是一個(gè)全球性的海洋。但是這次的發(fā)現(xiàn)不同。研究論文的第一作者，加州理工的博士后羅曼·迪比爾斯(Roman DiBiase)表示：“這可能是說服力的證據(jù)之一證明存在一個(gè)注入火星北部廣闊水域的河流三角洲遺跡?！?BR> 但是至于這個(gè)位于火星北半球的巨大水體究竟規(guī)模幾何，仍然是一個(gè)開放性的問題但是它至少曾經(jīng)完全淹沒了Aeolis Dorsa地區(qū)，覆蓋面積至少為3.86萬平方英里(約合10萬平方公里)。甚至很有可能這就是長(zhǎng)期以來科學(xué)家們苦苦尋找證據(jù)的火星全球海洋的證據(jù)有一部分科學(xué)家甚至認(rèn)為這個(gè)海洋有可能覆蓋了火星1/3的面積，
研究組也指出，這一三角洲所在的位置不排除在過去可能曾經(jīng)也是位于一個(gè)隕石坑內(nèi)部，但是后來這個(gè)隕石坑被完全侵蝕殆盡了。如果是這種情況那么就說明火星上的地質(zhì)活動(dòng)要比我們?cè)仍O(shè)想的復(fù)雜得多。
接下來研究人員打算繼續(xù)沿著這一地區(qū)附近的“海岸線”搜尋古代海洋存在的證據(jù)，從而為揭示這顆紅色星球過去更加溫暖潮濕的氣候環(huán)境提供證據(jù)蘭博表示：“在我們和其他人的工作中，包括好奇號(hào)火星車所做的研究都已經(jīng)在火星上發(fā)現(xiàn)了豐富的沉積紀(jì)錄這些沉積紀(jì)錄反映了火星過去環(huán)境的線索，包括降水，地表水體，河流三角洲以及可能存在的海洋”：“火星的古代環(huán)境以及這些環(huán)境下產(chǎn)生的沉積紀(jì)錄，都和地球非常相似，