冲沟是火星表面较为年轻的水流地貌特征，它们在亚马逊纪形成。典型的冲沟具有三段式的形貌特征：上部为冲蚀形成的较宽的凹穴，中部为细长的V型沟谷，底部为扇状沉积物。但也存在其他形貌类型的冲沟，如顶部无凹穴的冲沟，极为细长的线状冲沟等。
冲沟的宽度一般为几米至几十米，长度一般为数百米。目前，在火星表面已经识别出数千条冲沟，这些冲沟主要分布在火星南北半球中纬度的陡立斜坡上，其中又以南半球30-45°S区域内的面朝南极的斜坡上最为常见。冲沟在多种地貌类型上发育，包括撞击坑壁和中央隆起、沟谷侧壁、山坡以及沙丘等。
火星冲沟的成因目前还存在争议。MalinandEdgett（）认为冲沟可能是地下含水层的泄漏形成，但是依据目前对亚马逊纪气候的认识，当时的火星表面温度较低，液态水并不能稳定于火星表面或浅表层。同时，部分冲沟发源于撞击坑壁的顶部或是中央峰上，这些位置都是地下水较难存在的区域。
物质在重力作用下崩塌滑动也被认为是冲沟的可能成因，但是多数冲沟切穿了基岩层，这是崩塌作用所难以实现的。此外，冲沟的形貌特征也表明它们不可能是由风或冰川的侵蚀形成，而当今火星的表面环境条件也使得液态二氧化碳形成冲沟的可能性较小。
Head等（）提出冲沟可能是在火星自转轴倾角较大时中纬度的雪和冰融化产生的水形成。这一成因猜想也得到了模型研究以及对冲沟与冰川沉积关系的观测结果的支持。火星湖泊主要在诺亚纪形成，南部高原广泛分布的峡谷网将地表水汇集在地势较低处（如撞击坑或撞击盆地）而形成湖泊。
除了撞击坑湖泊，火星表面也曾存在坑间盆地湖泊、火山口湖泊、构造湖泊等多种类型的湖泊。但是，随着火星气候与环境的变化，大多数湖泊在西方纪早期逐渐消失，只留下干涸的湖泊盆地。目前，利用遥感影像数据，人们已经在火星表面识别出超过个古湖泊。本文就将对火星古湖泊盆地开展详细的调查研究。
对火星古湖泊的识别与研究始于对“水手9号”及“海盗号”影像的分析。虽然这些探测器获得的影像分辨率较低，很难对火星表面的古湖泊进行全面而详细的识别与调查，但根据所发现的峡谷网等地貌特征，以及对火星物理条件和气候模型的研究，都支持了火星表面曾经可能有河谷和湖泊存在。
同时，由于火星表面的撞击坑地势低洼，很可能成为水的汇集区域，因而可以对已存在的撞击坑进行分析，判断撞击坑内是否曾经存在湖泊。据此方法，早期的研究者在火星表面识别了个撞击坑古湖泊。
近年来，“火星全球勘测者”，“火星奥德赛（MarsOdyssey）”，“火星快车”，“火星勘测轨道飞行器（”等探测器相继成功发射并开展探测，获取了大量高分辨率的影像和光谱数据，使得对古湖泊的全面调查和详细研究成为可能。
目前，火星全球已识别的古湖泊超过个，前人对这些古湖泊的地貌特征、类型与分布、矿物成分、形成年代等多个方面开展了研究，已经取得了大量的研究成果，但也依然存在一些需要进一步研究的问题。火星古湖泊中同样存在一些与地球湖泊相似的地貌特征，常见的地貌类型主要有湖相三角洲、阶地、层状沉积、暴露的湖底沉积等。
湖相三角洲是由水流携带的碎屑物质进入湖泊中的稳定水体时沉积形成。CabrolandGrin（）利用“海盗号”影像数据，识别了75个可能的湖相三角洲，并对其形貌特点进行的研究。
三角洲的形貌可以反映水流所携带物质的粒径组成，水动力条件以及三角洲形成时的环境条件（如在冰下，静水，地表环境）等，对于古湖泊的识别及其形成环境的探讨具有极为重要的意义（Tokano,）。例如，火星上的一些三角洲具有较大的分布面积，这指示了三角洲形成时具有较为稳定的环境条件。
而在地球上，如此大规模的三角洲需要数千年时间形成。因而，火星上大规模三角洲的存在可能指示了火星表面曾经有大型湖泊稳定存在。但需要注意的是，并非所有的扇状沉积都是由水流作用形成，崩塌和风的作用也可能形成扇状沉积，需要仔细分辨这些扇状沉积与湖相三角洲的形貌差异。
阶地一般出现在古湖泊的边缘附近，它们可能是由早期的地表或撞击坑底部被水流侵蚀并向盆地外部搬运而形成。但是，也有一些阶地是由撞击坑边缘的物质在重力作用下滑塌形成，而与水流作用无关。LeveringtonandMaxwell（）认为，撞击坑内的阶地也可能是岩浆湖中的岩浆撤退形成。
因此，需要利用高分辨率影像数据，对阶地及其相关地貌特征进行详细的分析，区分不同成因的阶地。一般而言，撞击坑中连续而平滑的环状阶地可能与流水的侵蚀有关。随着高分辨率影像的获得，层状沉积在火星表面被广泛发现。冰川、风、火山以及水的地质作用都可形成层状沉积。
一般而言，在形貌方面，湖泊沉积形成的层状沉积物与其他地质过程形成的层状沉积相比具有以下特点：首先，在高程上，湖泊层状沉积物位于湖泊外流水道的水位之下，同时，层状沉积应在其他任何发生表面改造的地层单元之下；其次，层状沉积在整个盆地内出露的剖面上应该是连续的。
第三，出露的层应该只分布在古湖泊之内或其他低洼区。通过对层状沉积的形貌特点和矿物成分的研究，可以得到古湖泊内沉积物的体积，推算出古湖泊在活动时期的水量（水位），同时，也可以反映古湖泊活动的周期性，揭示古气候与古环境的变化。
例如，盖尔撞击坑中的层状沉积被认为是古湖泊存在的证据之一，层状沉积的成分显示出由粘土矿物向硫酸盐矿物的变化层序，结合年代学研究结果，Milliken等（）认为这可能反映了火星气候在诺亚纪-西方纪之交由湿润向干燥转变。
暴露的湖底沉积物是位于古湖盆底部的浅色、多丘、被侵蚀的物质，它们一般被发生表面改造的单元所包围或位于这些单元之下（Goudgeetal.,a）。证明撞击坑底部的物质为湖泊成因的证据主要有：首先，这些沉积物一般位于任何其他经历了后期改造的地层单元之下，且常常被后者包围。
其次，它们一般为明亮至中等色调，可能为蒸发沉积形成的硫酸盐矿物；第三，这些沉积物只分布于撞击坑内部。但是，应注意区分撞击坑内的中央峰或中央峰环物质，避免将其与湖泊沉积物相混淆。在地球上，对湖泊的分类可以根据湖泊的物理、化学、生物过程以及区域分布、形成与演变过程的特点等。
但是，对于火星，我们对其地质历史时期的物理、化学环境的认识有限，且目前并未发现生物存在的有力证据。因此，研究者主要通过分析已获得的火星遥感数据，以地貌学为基础对古湖泊进行分类。
例如，根据湖泊地形的产生原因分为构造湖泊、火山口湖泊、撞击坑湖泊；根据湖泊盆地与峡谷的相对位置分类；根据水动力学体系分类，等。
其中，较多采用的方法是根据由河道与湖泊盆地组成的河湖系统的特征，判断湖泊的水动力学体系，将古湖泊分为三类：封闭系统古湖泊（或称为具有封闭盆地的古湖泊）、开放系统古湖泊（或具有开放盆地的古湖泊）以及湖泊链系统。封闭系统是指只有水流入的通道，而未发现流出通道的古湖泊系统。
开放系统是指同时具有水流入和流出通道的古湖泊系统；湖泊链系统则是由一系列古湖泊通过一个或多个河谷相连，构成一整套湖泊系统，而位于该系统最末端的湖泊可能是开放或封闭系统。
其中，对于封闭系统古湖泊，Goudge等（）又将其分为两类，第一类为具有较短的供给河道的封闭系统古湖泊，第二类为具有较长的供给河道的封闭系统古湖泊，并以20km作为供给河道长度的划分界限。如此分类是考虑到供给河道的长度可能与古湖泊水的来源及湖泊寿命相关。
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