作为太阳的第四颗行星，火星和太阳之间的平均距离为1.67AU，并且，具有明显季节之分的它，同时也是一颗类地行星。处于古老时期的火星，与我们如今看到的贫瘠荒凉截然不同，湖泊和海洋也曾在这个原本温暖的星球上覆盖，比如，即使在寒冷荒芜的火星环境中，同样也存在着矿物质和干河床等特征。虽然，科学家们暂时还无法确认是否有所谓的火星人，曾在这片土地上生活过，但理论上可以证明火星适合居住的证据，却越来越多地被发现。这颗一直被人类给予生命厚望的红色星球，依然存在着诸多谜团等待我们去揭示，那么，神秘的火星到底是一颗怎样的星球？
古代火星存在液态水流动的迹象
对于研究人员而言，古代火星曾拥有丰富水源并不是什么新的发现，但这些水的状态到底主要是像冰一样冻结、还是呈现出液体的状态，以及它们如何随着时间的推移而发生改变，这一系列疑问则仍然是充满了神秘。因为，液态水和温暖的气候条件都是生命存活的重要基础，所以，当火星上的温度升高，星球上具有温暖的氛围，那么便有可能使得生命在这颗星球上独立形成。科学家们将位于火星表面上的矿物质沉积物，与地球上的类似模式（冰岛、俄勒冈州瀑布等环境）进行了对比，也就是将NASA CRISM光谱仪和好奇号火星车收集到的火星数据，以及地球类似模式环境中的现有数据进行比较。
研究人员在对这些模式进行分析的时候发现，在古老的火星上，流动的地表水和暴雨都曾经存在过一段时间，尽管它们最终都因为温度的关系而被冻结。简而言之，大约30到40亿年前的火星，由于具有足够温暖的自然环境，因而引发了大暴雨的发生，以及地表那些流动的液态水，这意味着很可能已有简单的生命在这一时期的火星上形成。众所周知，在地球形成之后不久，它的生命基石便逐渐开始形成，对于生命而言，液态水的存在至关重要。简单来讲，当我们在火星上找到越来越多的、关于火星上曾拥有过早期流动水的证据，那么便能提高那些简单生命能够拥有的生存机会。与此同时，这也是我们了解地球气候，如何随着时间递进而发生变化的基础，尽管还有很多值得去探索和发现的内容，但这些火星上增加的证据，或许能够支持该星球历史上某个时期的生命居住。
火星原始大气层的厚度和气候变化
在火星如今低温的荒漠环境中，通过观察到的液态水特征（矿物质、河床等）可以表明，在很久之前的一段时间里该星球具有浓厚的气氛，因而才能保持足够的热量以稳定水的状态。然而，早在数十亿年前，火星就失去了自己的大部分气氛，星球上的气候变得不再对生命友好，反而变得越来越干燥而寒冷。而这个漫长的演变过程，蕴藏了太多我们不了解的内容，科学家们更无法确定它变成这样的环境已有多久的时间。而这些成分也是生命诞生和延续不可或缺的一部分，于是，研究人员通过氧的同位素观察来了解火星原始大气层的厚度。
简而言之，在一天中的不同时间，对火星上表面的温度进行观测，通过示踪剂发生的变化，便可以揭示火星具体损失的气氛量级。或许你有所不知，示踪剂的准确测量不仅可以预估古代火星的气氛，也能够揭示该时期星球的居住条件，而科学家们在新的观测中发现，此次研究过程中的氧同位素测量值，与历史数据存在着明显的差距，这为人类研究已经失去的火星大气层，提供了新的视角。事实上，在逃逸到太空的这件事情上，较轻的同位素会表现得比相对更重的同位素更加擅长，所以星球大气层中富集的较重同位素才会越来越多。
当不同的任务测量出不同的比率，便会导致对古代火星大气的理解不一致，但有所不同的是，这些新的结果同时也带来了或许可以解决现有差异的方法。即：在不同的火星时间里所显示比例会有波动，这是对火星一天时间中比例变化的对比，而不是直接进行不同独立设备之间的比较。火星大气层的复杂程度，比之前我们所有人预想的都更加复杂，在火星上的不同时间、以及不同地点所测得的值都是完全不同的。但随着我们对古代火星大气层了解的进一步深入，弥补了过往在理解过程中造成的大气损失，尽管还有很多细节需要通过时间进行确认，但这也表明了我们对火星气候的变化有了越来越深刻的认知。
火星生命是否会藏匿于地下深处
数十年以来，科学家们对地球的地下勘探有条不紊地进行着，并因此而了解了这个充满微生物的环境，它就像一个深层生物圈一样。我们都知道，在一般情况下，科学家们对火星生命迹象的探寻，都集中在该星球的表面，尤其是那些有液态水存在迹象的地方。尽管迄今为止我们仍然未能在星球表面找到任何生命，但这反而促使了研究人员将目光分散一部分到火星的地下。或许在这些不裸露在表面的地方，就存在着大量的火星微生物，火星或许也存在着与地球一样具有生物学意义的特殊区域，并且，它们正在这个星球的地下快速蔓延。或许，在火星的表面，从未存在过任何一种进化的推动力，正是由于我们对地球生命的偏见，才导致了我们期望火星的表面也同样存在着生命进化。
当时间倒退到数十亿年前，此时太阳系中的行星都还很年前，原本与地球相似的火星在失去磁场之后，由于辐射太过强烈而发生了巨大变化，生命变得难以在这个星球上立足。科学家们普遍的认为，地球生命的诞生时间大约在38到39亿年之前，而当时星球上某些地方的情况，或许与我们如今的热液环境、以及当时的火星环境一样。简单来说，火星上的微生物群落可能和地球的深层生物圈一样丰富，因此，寻找火星微生物的最佳地点就是火星的地下。这里比地球的地下拥有更多的孔，再加上火星熔化而冷却的核心，形成了一个适合微生物生存的良好环境。大约在30多年前，科学家们发现了地球的深层生物圈，并估算它们可能占据了地球上近一半的生命，我们都知道碳是一种与深层能源有关的温室气体，对于生命的诞生和演化都具有重要意义。而这些深层生物圈中的微生物，便在掩埋碳的过程中扮演着重要的角色，与此同时，通过对地球深层生物圈的了解，我们开始对它与其他行星之间的关系有了更深刻的认知。
