20世紀60年代,NASA水手號計劃就發現,火星地表似乎遍佈著流水的遺蹟,有些像是洪水刻畫而成,有些則是降雨或地下水流動而形成,這些都說明火星的早期有液體在表面流動。因現在火星氣溫極低,不太可能尋找到直接的液態水活動的證據。

但在火星低氣壓與低溫下,水冰可以通過昇華直接形成水蒸氣。1976年,維京探測器觀察到岩石上的水霜。2008年鳳凰號探測器則拍攝到雪花降落在火星表面。這說明了即使在低溫下,火星表面依然存在積極的水迴圈。

2015年9月好奇號證實火星有間歇流動的液態水(高氯酸鹽降低了水的熔點)。

2018年7月25日,義大利科學家在火星上首度發現一個地下液態水湖。這些都說明火星上存在大量的水，甚至是液體的鹽水。

在火星演化階段某一個時期曾擁有過類似現今地球磁場的活躍磁場。但是現在是火星上已經不存在全球性的磁場。觀測資料的進一步分析表明,火星上存在區域性磁場,磁場強度最大的地區均位於火星南半球表面佈滿隕石坑的的高地上。

火星磁場為什麼會突然消失目前並沒有特別確切的說法,科學家認為火星曾經像地球磁場一樣重複交換磁北和磁南,但是一旦等到火星核心冷卻下來之後,其"磁發電機也就慢慢停止運作了。

不管何種原因,失去磁場保護的火星,太陽噴射的持續帶電粒子流,即太陽風,可以緩慢地侵蝕火星的大氣層,直至今天將大氣層削弱成僅包裹著氣體殘留物為止。