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Die Erforschung des Mars ist auf Grund der Ähnlichkeit mit der Erde in vieler Hinsicht interessant. Die Geomorphologie des Mars legt nahe, dass auf seiner Oberfläche in der Frühzeit große Mengen an Wasser geflossen sind. Ein Teil dieses Wassers befindet sich heute sehr wahrscheinlich in Form von Permafrost und Eis unter der Mars-Oberfläche. Anhand von Ausflusskanälen und ausgetrockneten Flüssen, Kraterseen und ähnlichen Strukturen findet man Hinweise, dass die Kruste des Planeten ein Hunderte Meter tiefes Wasserreservoir besaß. Durch das Magnetfeld und Elektronen Reflektometer Experiment (MAG/ER) der Raumsonde Mars Global Surveyor wurden magnetische Oberflächen-Anomalien entdeckt, die auf ein erdähnliches eigenes Magnetfeld (10% - 100% des gegenwärtigen Erdmagnetfeldes) am frühen Mars schließen lassen. Ein solches intrinsisches Magnetfeld hat Teilchenflucht der Mars-Atmosphäre in den Weltraum sehr reduziert.
Die Evolution der Mars-Atmosphäre im Hinblick auf Wasser wird von nicht-thermischen Atmosphärenfluchtprozessen beeinflusst. Die Effizienz dieser Prozesse kann erstmals durch die Mission Mars Express genau untersucht werden. Theoretische Studien sagen voraus, dass Mars innerhalb der letzten 3,5 Milliarden Jahre eine Atmosphäre von einem Bar Druck in den Weltraum verloren hat.
Ein weiterer wichtiger Effekt des frühen intrinsischen Magnetfelds und seiner viel dichteren Atmosphäre ist der Abschirmeffekt seiner Oberfläche von energiereicher kosmischer und solarer UV- und Röntgenstrahlung. Studien auf diesem Gebiet legen nahe, dass Mars vor 3,7 Milliarden Jahren mit der Erde sehr vergleichbar war. Da man die frühesten Spuren von Leben auf der Erde auf 3,8 Milliarden Jahren datiert, ist es durchaus denkbar, dass man auch auf unserem Nachbarplaneten Spuren von primitiven Lebensformen (Mikroorganismen) finden wird.
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