作為太陽的第四顆行星，火星和太陽之間的平均距離為1.67AU，并且，具有明顯季節之分的它，同時也是一顆類地行星。處于古老時期的火星，與我們如今看到的貧瘠荒涼截然不同，湖泊和海洋也曾在這個原本溫暖的星球上覆蓋，比如，即使在寒冷荒蕪的火星環境中，同樣也存在著礦物質和干河床等特征。雖然，科學家們暫時還無法確認是否有所謂的火星人，曾在這片土地上生活過，但理論上可以證明火星適合居住的證據，卻越來越多地被發現。這顆一直被人類給予生命厚望的紅色星球，依然存在著諸多謎團等待我們去揭示，那么，神秘的火星到底是一顆怎樣的星球？

古代火星存在液態水流動的跡象

對于研究人員而言，古代火星曾擁有豐富水源并不是什么新的發現，但這些水的狀態到底主要是像冰一樣凍結、還是呈現出液體的狀態，以及它們如何隨著時間的推移而發生改變，這一系列疑問則仍然是充滿了神秘。因為，液態水和溫暖的氣候條件都是生命存活的重要基礎，所以，當火星上的溫度升高，星球上具有溫暖的氛圍，那么便有可能使得生命在這顆星球上獨立形成。科學家們將位于火星表面上的礦物質沉積物，與地球上的類似模式（冰島、俄勒岡州瀑布等環境）進行了對比，也就是將NASA CRISM光譜儀和好奇號火星車收集到的火星數據，以及地球類似模式環境中的現有數據進行比較。

研究人員在對這些模式進行分析的時候發現，在古老的火星上，流動的地表水和暴雨都曾經存在過一段時間，盡管它們最終都因為溫度的關系而被凍結。簡而言之，大約30到40億年前的火星，由于具有足夠溫暖的自然環境，因而引發了大暴雨的發生，以及地表那些流動的液態水，這意味著很可能已有簡單的生命在這一時期的火星上形成。眾所周知，在地球形成之后不久，它的生命基石便逐漸開始形成，對于生命而言，液態水的存在至關重要。簡單來講，當我們在火星上找到越來越多的、關于火星上曾擁有過早期流動水的證據，那么便能提高那些簡單生命能夠擁有的生存機會。與此同時，這也是我們了解地球氣候，如何隨著時間遞進而發生變化的基礎，盡管還有很多值得去探索和發現的內容，但這些火星上增加的證據，或許能夠支持該星球歷史上某個時期的生命居住。

火星原始大氣層的厚度和氣候變化

在火星如今低溫的荒漠環境中，通過觀察到的液態水特征（礦物質、河床等）可以表明，在很久之前的一段時間里該星球具有濃厚的氣氛，因而才能保持足夠的熱量以穩定水的狀態。然而，早在數十億年前，火星就失去了自己的大部分氣氛，星球上的氣候變得不再對生命友好，反而變得越來越干燥而寒冷。而這個漫長的演變過程，蘊藏了太多我們不了解的內容，科學家們更無法確定它變成這樣的環境已有多久的時間。而這些成分也是生命誕生和延續不可或缺的一部分，于是，研究人員通過氧的同位素觀察來了解火星原始大氣層的厚度。

簡而言之，在一天中的不同時間，對火星上表面的溫度進行觀測，通過示蹤劑發生的變化，便可以揭示火星具體損失的氣氛量級。或許你有所不知，示蹤劑的準確測量不僅可以預估古代火星的氣氛，也能夠揭示該時期星球的居住條件，而科學家們在新的觀測中發現，此次研究過程中的氧同位素測量值，與歷史數據存在著明顯的差距，這為人類研究已經失去的火星大氣層，提供了新的視角。事實上，在逃逸到太空的這件事情上，較輕的同位素會表現得比相對更重的同位素更加擅長，所以星球大氣層中富集的較重同位素才會越來越多。

當不同的任務測量出不同的比率，便會導致對古代火星大氣的理解不一致，但有所不同的是，這些新的結果同時也帶來了或許可以解決現有差異的方法。即：在不同的火星時間里所顯示比例會有波動，這是對火星一天時間中比例變化的對比，而不是直接進行不同獨立設備之間的比較。火星大氣層的復雜程度，比之前我們所有人預想的都更加復雜，在火星上的不同時間、以及不同地點所測得的值都是完全不同的。但隨著我們對古代火星大氣層了解的進一步深入，彌補了過往在理解過程中造成的大氣損失，盡管還有很多細節需要通過時間進行確認，但這也表明了我們對火星氣候的變化有了越來越深刻的認知。

火星生命是否會藏匿于地下深處

數十年以來，科學家們對地球的地下勘探有條不紊地進行著，并因此而了解了這個充滿微生物的環境，它就像一個深層生物圈一樣。我們都知道，在一般情況下，科學家們對火星生命跡象的探尋，都集中在該星球的表面，尤其是那些有液態水存在跡象的地方。盡管迄今為止我們仍然未能在星球表面找到任何生命，但這反而促使了研究人員將目光分散一部分到火星的地下。或許在這些不裸露在表面的地方，就存在著大量的火星微生物，火星或許也存在著與地球一樣具有生物學意義的特殊區域，并且，它們正在這個星球的地下快速蔓延。或許，在火星的表面，從未存在過任何一種進化的推動力，正是由于我們對地球生命的偏見，才導致了我們期望火星的表面也同樣存在著生命進化。

當時間倒退到數十億年前，此時太陽系中的行星都還很年前，原本與地球相似的火星在失去磁場之后，由于輻射太過強烈而發生了巨大變化，生命變得難以在這個星球上立足。科學家們普遍的認為，地球生命的誕生時間大約在38到39億年之前，而當時星球上某些地方的情況，或許與我們如今的熱液環境、以及當時的火星環境一樣。簡單來說，火星上的微生物群落可能和地球的深層生物圈一樣豐富，因此，尋找火星微生物的最佳地點就是火星的地下。這里比地球的地下擁有更多的孔，再加上火星熔化而冷卻的核心，形成了一個適合微生物生存的良好環境。大約在30多年前，科學家們發現了地球的深層生物圈，并估算它們可能占據了地球上近一半的生命，我們都知道碳是一種與深層能源有關的溫室氣體，對于生命的誕生和演化都具有重要意義。而這些深層生物圈中的微生物，便在掩埋碳的過程中扮演著重要的角色，與此同時，通過對地球深層生物圈的了解，我們開始對它與其他行星之間的關系有了更深刻的認知。