Vandaag is Mars een koude en droge planeet die waarschijnlijk geen water heeft op haar oppervlakte. Men denkt dat Mars in het verleden betere omstandigheden(waaronder temperatuur en druk) heeft gekend voor het ontstaan van leven. Verschillende kenmerken geven ons de indruk dat Mars vroeger water bezat in een vloeibare vorm. De Vikingmissies leverden afbeeldingen van de planeet met valleien, die geïnterpreteerd werden als vroegere riviervalleien. Men kon er ook sporen van modder en ijs bespeuren. Men gaat er dus van uit dat de hoeveelheid water op de planeet vrij groot was. Zo'n drie à vier miljoen jaar geleden was het op Mars inderdaad veel warmer en was de atmosferische druk veel groter, waardoor het water vloeibaar kon blijven aan de oppervlakte (de temperatuur waarbij water verdampt ligt lager wanneer de druk zwak is). Onder zulke levensomstandigheden bestonden er waarschijnlijk brede oceanen en riviernetwerken, die reusachtige overstromingsvalleien uitgroeven van zo'n 25 à 100 km breed en 100 à 200 km lang.

De huidige plaats van al dit water is één van de belangrijkste raadsels. De enige vorm van water dat men ooit gezien heeft aan de oppervlakte van de planeet situeert zich bij de poolkappen onder de vorm van ijs. Deze hoeveelheid water is echter veel kleiner dan de hoeveelheid water die men veronderstelt dat Mars vroeger bezat. Er bestaan meerdere hypotheses om deze verdwijning van water te verklaren: of zou dit water verdampt zijn, of zou het water in de ondergrond zitten onder de vorm van ijs, wat we permafrost noemen. De resultaten van de missie Mars Odyssey leunen het sterkste aan bij deze hypothese.