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  火星兩極的冰帽早在17世紀中就已經被注意到。威廉·赫歇爾在18世紀末證實了冰帽的大小隨著季節而擴張或收縮。到了19世紀中,天文學家也發現了火星其他與地球類似的特性,包括一個火星日的長度幾乎與地球上的一天接近。還有火星的轉軸傾角與地球接近,代表火星也有四季變化,不過因為一個火星年長度幾乎是地球年兩倍,季節長度也是兩倍。這些觀察使人開始猜測火星上的暗色區域或許是水,光亮的區域或許是陸地。因此很自然地人們開始想像火星適宜居住。  1854年,William Whewell,這位以發明英文"科學家"一詞著名的劍橋大學三一學院的院士,提出火星可能有水,陸地及生命的理論。因為望遠鏡觀測到火星上的運河,19世紀末冒出極多火星上有生命的猜測。這些像運河的地貌後來被證實只是光影造成錯覺。即使如此,1895年美國天文學家帕西瓦爾·羅威爾出版了"火星"一書,後來更在1906年出版了"火星與運河"一書,認為火星上的運河是一個早已消失的文明的傑作。這個概念後來被英國作家赫伯特·喬治·威爾士在1897年寫成小說世界大戰,內容描述外星人因為火星逐漸乾燥而侵略地球的故事。  火星大氣的光譜分析始於1894年,當時美國天文學家William Wallace Campbell發現火星大氣既無水也無氧氣。 1909年,因為當年是自1877以來火星最接近地球的時候,加上效能更佳的望遠鏡,火星運河的假說被證明是錯的。

  化學、物理、地質及地理的屬性形塑了火星的環境。  科學家仍不知道適合居住的行星需要的最少條件,但可確定超過下表中的一兩項。

  根據最近的行星模型顯示,就算火星曾有濃厚的二氧化碳大氣,早期的火星仍比地球寒冷。

  目前仍未發現火星生命或有機物的確切證據。

  

  2018年6月7日,美國太空總署宣佈,好奇號探測車在火星的蓋爾隕石坑帕朗丘默裡構造底部的湖泊泥岩的岩石裡發現有機硫分子。這可能對尋找生命給出重要線索。
火星生命(英語:Life on Mars)是指有關火星的生命。火星生命經常出現在群眾娛樂中,如火星人。由於火星與地球自然環境相似,且火星氣候嚴寒,缺乏板塊構造,無大陸漂移現象,因此地質幾乎沒有改變。至少有三分之二的火星表面擁有35億年曆史,因此很有可能儲存生物形成前的狀態。這些均引起了研究生命起源的學者對火星的興趣。