随着人类社会的不断发展，我们对地球资源的开采力度逐渐增大，地外资源的开发和利用就必不可少。火星与地球一样处于太阳系中的宜居带内，作为距离地球最近的星球之一，由于其独特的地形地貌，以及与地球类似的某些物理特性，引起了人类对火星探测的浓厚兴趣，火星多年来也一直被科学家们视为人类移民的首选星球。要想了解人类在火星上是否可以生存，就要了解火星的环境，而其中，水和大气是最为重要的两大要素。
大约在40亿年前，地球的近邻，红色星球——火星，曾经历了温暖湿润的时期，那时，火星有较厚的大气层，地面也有河水流淌，一些科学家认为，这种环境使得早期火星成为非常特别的星球——它曾是一颗有机会孕育出生命的行星。但今天，我们观测到的火星十分干旱，早已不见曾经的湿润景象，只剩下遍布的火山、无垠的沙漠以及幽深而干燥的裂谷，液态水无法稳定地存在于火星表面，主要就是因为火星的大气层太冷太薄不能维持住水分。
不过，火星表面干燥的河床，和只能由液态水的存在而形成的矿物质等证据都表明，古代火星的气候与现在截然不同，当时应该足够温暖，大气层的厚度足以保持水分，很长的一段时间内都有河水在地表流淌。为了探测火星上与水和生命有关的信息，至今人类已经发射了约50颗火星探测器。
从这些探测器发回的图片我们可以看到，现在的火星表面保留了河床、三角洲、峡谷以及湖盆等可能由地表水活动形成的地貌，说明火星在远古史时期有大量地表水存在，且其对火星地形的塑造起了重要作用。
关于火星表面水的消失过程，科学界有两种观点，一是认为火星表面的水以沉积岩的形式存在于火星地表以下；另一种观点认为，由于缺少全球性偶极磁场的保护，强烈的太阳风和辐射逐渐剥夺了火星的大气，水经过蒸发和电离变成带电粒子，沿着火星磁力线逃逸出火星大气。火星的探测还有必要吗？为了探测火星，我们人类“用心良苦”，在已经得知火星水源稀缺、大气稀薄的情况下，继续探索火星有什么用呢？未来的火星探测又会有哪些亮点呢？
首先，火星上的水与大气的演化是一个非常复杂的过程，综合作用因素很多，为了解这个过程及特征，揭开火星的神秘面纱，还需对火星大气层成分进行更进一步的探测和研究。其次，火星上的水冰忠实记录着火星过去的气候和地质历史，可以帮助我们深入理解火星历史气候变化，反演火星的形成与演化，追溯火星生命存在的痕迹。
另外，水冰是可以作为将来登陆火星的宇航员和火星移民的补给来源，更可以和二氧化碳（火星大气中的主要成分）进行反应，产生可供人类呼吸的氧气和可供作为火箭推进燃料的甲烷。自20世纪60年代以来，国际上已实施多次火星探测任务。尤其是在2015年NASA正式宣布确认火星表面存在季节性液态水以后，寻找火星生命痕迹和加深对火星地质演化和环境宜居性的认识，成为人们关注且亟待解决的重要科学问题。
2020年是全球火星探测活动非常密集的年份，美国的“毅力号”（Perseverance）火星车，阿联酋的“希望号”（Hope）轨道飞行器，和中国的“天问一号”首次火星探测任务都将飞往火星，去探究火星的水、大气以及生物宜居性的问题。火星探测将是中国行星探测的第一步，是深空探测领域从月球到行星的发展历程中承前启后的关键环节，也是未来迈向更远深空的必由之路。