今天火星上几乎所有的水都以冰的形式存在，尽管它在大气中也有少量以水蒸气的形式存在。被认为是浅层火星土壤中的低体积液态盐水，也称为循环斜坡线，可能是流动的沙粒和灰尘滑下山坡，形成黑色条纹。唯一可以在地表看到水冰的地方是北极冰盖。永久性二氧化碳下方也存在丰富的水冰火星南极和更温和条件下浅层地下的冰盖。在火星表面或附近探测到超过万平方公里的冰，足以覆盖整个星球35米（英尺）的深度。更多的冰很可能被锁在地表深处。
今天，火星表面可能会短暂出现一些液态水，但仅限于大气和薄膜中溶解水分的痕迹，这是已知生命的挑战性环境。行星表面上不存在大型的液态水，因为那里的大气压力平均值只有帕斯卡（0.磅/平方英寸），略低于水在其三相点的蒸汽压力；在火星的平均条件下，火星表面变暖的水会升华，这意味着直接从固体转变为蒸汽；在大约38亿年前，火星可能有更稠密的大气层和更高的表面温度，允许大量液态水在火星表面，可能包括一个巨大的海洋，它可能覆盖了地球的三分之一。在火星历史上，水显然也以不同的时间间隔在火星表面短暂流动。“好奇号”探测器探测到的盖尔陨石坑中的AeolisPalus，是一个古老淡水湖的地质遗迹，可能是微生物生存的适宜环境。目前火星上的水存量可以通过航天器图像、遥感技术（光谱测量、雷达、等）以及着陆器和漫游器的表面调查来估计。过去水的地质证据包括洪水形成的巨大流出通道、古老的河谷网络、三角洲、和湖床；以及检测表面上只能在液态水中形成的岩石和矿物。许多地貌特征表明，在过去和现在，都存在地面冰（永久冻土）和冰川中的冰运动。沿着悬崖和火山口壁的沟壑和斜坡线表明，流动的水继续塑造着火星表面，尽管程度远低于古代。
尽管火星表面周期性地潮湿并且在数十亿年前可能适合微生物生活，但目前表面的环境干燥且低于冰点，可能对生物体构成不可逾越的障碍。此外，火星缺乏厚厚的大气层、臭氧层和磁场，使得太阳和宇宙辐射可以畅通无阻地撞击表面。电离辐射对细胞结构的破坏作用是地表生命生存的另一个主要限制因素。?因此，在火星上发现生命的最佳潜在地点可能是地下环境。在火星上发现了大量的地下冰；检测到的水量相当于苏必利尔湖的水量。
了解火星上水的范围和状况对于评估该星球孕育生命和为未来人类探索提供可用资源的潜力至关重要。正因如此，“FollowtheWater”成为21世纪头十年美国宇航局火星探索计划(MEP)的科学主题。NASA和ESA任务，包括火星奥德赛、火星快车、火星探测漫游者(MER)、火星勘测轨道飞行器(MRO)和火星凤凰着陆器，提供了有关火星上水的丰度和分布的信息。火星奥德赛、火星快车、MRO和火星科学着陆器好奇漫游车仍在运行，并且继续进行发现。
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