科学上必须去解释最早的生命是如何、为何、何时以及何处发生的。是否由地球开始？目前仅是一种概念而已。是否在“原始时代混合场”中的分子意外结合所造成的结果？这也是一项想法而已。对于不同想法的“创造论”也仅是一种构想。不变的事实是：“我们并不清楚生命如何产生。”就连生物学家史坦利·米勒（StanleyMiller）以及黎世莱·欧格（Leslie Orgel）也承认这一事实。纵使如此，有许多大家认可的基本性共同点。其中最重要的是“侦测出液态水是生命存在的必要指标”。依照安德司·汉森（Anders Hansson）的说法，水是一种不活泼溶剂，“推动生化循环最理想”。史奇特·吉欧几里（Szent—Gyorgyi）称之为“生命温床”，生命缺少水的话不能存活，也无法进行达尔文的演化论。
在现实科学之中，也有一些特例，但这仍只是一种观念。不论如何，这是一种大家熟知的观念，也没有任何理由说它是不对。因为我们很清楚在我们的行星——地球上的情况是如此，所以水可能是在宇宙任何地方产生生命之前必备条件，这样的观念是可以接受的。除非有新的证据提出相反的理论来。
今天的火星是死寂一片，干燥、冰冷，一如地狱般。整体平均温度为摄氏－23℃，不含液态水，只有以冰的形态存在的结冻冰，在这种气候之下，说真的，液态方式的水存在表面的时候不会超过几秒钟。自从进入太空探险，太空船靠近所拍到的照片以俊，令人感到困惑的是，有许多星球显然是有确切证据的，在过去曾有海洋、湖泊以及河流，丰富雨水以及规模相当大、难以想像的洪水冲刷过表面。
冰、沙丘与风暴
纵使在最良好情况下以望远镜观察火星，都可能导致错误的结果。如同第三早所提到的，所谓光学影像上的灌溉运河使得布奇伯·罗威尔及其他研究人员在19世纪末期时作出结论：“火星上有某种生物存在。”影响层面是使一般民众的期盼持续了半个世纪。说真的，在1960年代中期，仍有许多人满怀信心的期待运河的真实性能够被美国航空太空总署太空船所证实。当发现并没运河存在时，错误的影像判断消息传递各地，一般人也丧失了对火星及其神秘的兴趣。
虽然运河并非真实，但其他火星的现象在望远镜的观察下却是成果丰硕，而且很难以用想像与误判作结论，因为这些都经过光学仪器的分析。其中天文学家认为最有趣的是“暗波”。
在靠近极冠边缘，每当春天初期极冠开始返回时，火星表面会出现黑色记号。接着黑色现象会离开返回的极冠区域，指向并扫过赤道区，呈现出强的对比横纹，最后消失在另一半球。此种每一半球各有其一的波动，每天以35公里的明显速度移动。
火星南极冠最远抵达赤道南50度是其最大范围，北极冠最大达纬度北65度，雕赤道更远。
为了测量这种极冠的“反射光谱”，科学家已得知其组成。南极冠是已知较冷的，完全由二氧化碳冰层所组成。北极冠含有上下浮动的二氧化碳冰层，但在上面经常有一层残渣，大约1000公里宽，这是纯水所结的冰层。而这也是科学家所认定的火星上可以利用的最大水源。
环绕极冠冰层的是地质学家所称的“广阔的沉积层”，但却消失在冰层底下。此处会发生风，但却由于弯曲的山谷、以及沙丘或沙覆盖区域的阻隔影响而切割通过表面，绕着北极残渣冠。此部分的沙丘推测超过几百公里。
火星上常刮起令人生畏的风暴，呼啸横扫火星表面。风暴在南半球某些特定地区经常有一段突发性局部乱流，这种情况下表面风沙大量扬起到大气层，高达十公里，而真正原因仍不清楚。强风接着会将尘土带到星球各地，很快覆盖整个天空。之后风暴强度开始减弱，几星期之后大地归于平静。
奇妙的表层特征
地球是一较为圆熟的星球，表面起伏高低下大，火星则是变化多端两极化。其山谷是太阳系中最低的，峡谷是最深的，而火山则是最高的。
由于缺乏既存的海平面，科学家提到火星上的高度与深度时都使用相对的“水平数据”为依据。最大的火山“奥林柏斯山丘”为高出“水平数据平面27公里”，是火星上最高点；而水手山谷的峡谷最底端是低于“水平数据平面7公里”，这是最低点。
奥林柏靳山丘由另一角度来看异常美丽，有如虚幻。地质学家将之归类为“盾牌火山”，含有许多圆形熔岩疤，直径700公里，火山口顶端直径为80公里。熔岩疤外缘环境的圆周几乎达5000公里，这是一座悬崖，垂直下降到6公里底下的平原上。
奥林柏斯山丘西南边是天堂高地。这是一片连绵的高地，越过三座火山，最高的一座为天堂山丘，比周围乎原高出9公里。
奥林桔斯山丘东南边263公里处有一更高耸的山丘。称之为“萨锡斯高地（Tharsis）”，高出火星水平数据平面10公里，南北长有四千公里以上，东西宽则为三千公里，大小大约与非洲刚果河以南面积相同，此高地陆续横越过三座巨大的“盾牌火山”——阿细亚火山（Arsia）、帕蒙尼斯火山（Pavonis）以及阿斯克雷斯火山（Ascvaeus），这三座火山总称为“萨锡斯火山系”。由于这三座火山凸起于萨锡斯高地宽广的山脉上，其高点为火山水平数据平面的20公里高，所以纵使火星布满尘爆时，太空船仍能清楚看到它们。
在萨锡斯高地的东岸，火星似乎是曾遭受某种毁灭性力量而裂开来。在一连串怪异、彼此相接的峡谷，以及称之为诺克斯迷宫的洼穴之间，火星的表面呈现出巨大而弯曲的沟壕向东延伸着，与赤道大约平行，位置是在其南边5～20度之间，距离为4500公里。
这就是所谓的“水手峡谷”，命名是由于首次拍到此峡谷的太空船水手9号，峡谷深度达7公里，最大宽度则超过200公里。与美国大峡谷比较的话，深度是大峡谷四倍，宽为6倍，长度超过10倍。
沿着水手峡谷东岸尽头延伸方向为北方，对着赤道方向，进入开阔地区之后，即碰到了所谓“浑沌地带”的沼泽地，此地区之地形弯折扭曲，布满了岩石遗迹，整个峡谷及附近外观就像是但丁地狱中较低层圆圈一般。
由浑沌地带北侧边缘延伸出去，可以看到有很深的三条沟壕——西蒙谷、提谷以及爱丽谷（1997年7月4日，美国航空太空总署的火星登陆艇拓荒者号就是在爱丽谷着陆的）。这三条沟壕都是长又宽，并越过了称之为“克莱斯平原”的巨大盆地的地面，甚至与其他沟壕（称之为凯西谷）彼此相连，凯西谷是由火星大峡谷中央部分向北延伸出去的，长度有3000公里。
地质学家一致认为，这些沟壕令人感到惊讶的事实是，其形成是由于含有大量水的一场大洪水的缘故。大洪水由火星南半球流向北半球，因为是由高处往下流动，所以速度很快。
分割的星球
火星最神秘的现象之一是它具有两个截然不同的起伏地形。南半部是高高隆起，布满火山坑，大多数均高出气数据平面”一、二公里以上；北半部则较低平，平坦而不具火山坑，大多低于“数据平面”至少1公里。高地与低地大约各占半个球体，但这只是粗略的吻合。现在火星的南半球与北半球，一如地质学家绞得·卡特摩尔（PeterCatterm）所解释：“分开高低地形的‘二分线’，代表著有一个大圆与火星赤道大约倾斜35度”。
较“数据平面”还低的北半球地形当中，最大的例外是完全位于北半球内的天堂高地以及跨座在二分线上，大部分比率在萨斯高地：高于“数据平面”的凸起地形当中，主要的例外是水手峡谷的一部分以及两个大火坑——亚齐雷（Argyre）伊洛斯（Hellas），这是由于彗星或是陨石的影响而生成的。亚齐雷深有3公里。直径为630公里：伊洛靳深5公里，而直径几近2000公里。
这些火山坑与第三个叫艾西斯（Isidis）的坑洞是火星上最大的。但是火星上也有其他火山坑直径在30公里以上的地区，包括一座南极在内，有许多这些火山坑都是超大犁的，直径在200公里以上。
火星上总共还有数以千计直径小于1公里的火山坑，以及有3305座比30公里还宽者。而难以理解的是，为十么3066座约为93％的火山坑是位于二分线的南边，只有237座大型火山坑位于火山坑北面。同样令人觉得奇怪的是，没有火山坑的半球部分，其高度为何低于有火山坑半球几公里。