在火星的早期，它与地球十分相似。

像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。

或许因为这个缘故，它最终没有在地表出现生命体。

因此，科学家推算，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。

火星的那层薄薄的大气，主要是由遗留下的二氧化碳953加上氮气27、氩气16和微量的氧气015和水汽003组成的。

火星表面的平均大气压强，仅为大约7毫巴比地球上的1还但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴，而在奥林帕斯山脉的顶端，却只有1毫巴。

稀薄的大气，也是人类建立火星站此后，必须自己制作人造天穹来完成空气系统的必须。

但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。

火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应，但那些仅能提高其表面5的温度，比我们所知道的金星和地球的少得多。

当后期人类改变这个现象后，或许地表温度可以继续提升20度，至少不再那么严寒。

因为它平均零下55，火星的两极永久地被固态二氧化碳干冰覆盖着。

这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。

在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。

由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层。

自然后期直接去钻探就能有结果，不过没有水，南部星球只能作为矿石采集基地，人类的生存基地就没有基础。

这种现象导致的自然原因目前都系表现，所以事实还不知道，但或许是由于火星赤道面，与其运行轨道之间的夹角的长期变化，引起气候的变化造成的。

或许在火星表面下，较深处也有暗流地下水体存在。

这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化，使火星的气压改变了25左右。

但是此前人类自身通过哈勃望远镜的观察，却表明海盗号当时勘测时的环境并非是典型的情况。

火星的大气似乎比海盗号勘测出的更冷、更干。

2007年三月，就声称，南极冠的冰假如全部融化，可覆盖整个星球。

南极冠的冰面积，和冰层厚度来推算，推论有更大量的水冻在厚厚的地下冰层，只有当火山活动时才有可能释放出来大量的水。

史上最大的一次是在水手谷形成时，有大量水释出，造成的洪水刻划出当时的众多的河谷地形，流入克里斯平原。