美国宇航局揭示了火星全球测量员拍摄的照片，表明火星上存在液态水。
今天火星上几乎所有的水都以冰的形式存在，尽管它在大气中也以蒸汽的形式少量存在。被认为是浅层火星土壤中的低体积液态盐水，也称为回归斜坡线，可能是流动的沙粒和尘埃滑下山坡形成深色条纹。唯一能在地表看到水冰的地方是北极冰盖。在火星南极的永久二氧化碳冰帽下方和更温和条件下的浅层地下也存在丰富的水冰。在火星表面或附近探测到超过 500 万立方千米的冰层，足以覆盖整个地球 35 米（115 英尺）的深度。甚至更多的冰可能被锁在地下深处。今天火星表面可能会暂时出现一些液态水，但仅限于来自大气和薄膜的溶解水分的痕迹，这对已知生命来说是具有挑战性的环境。行星表面不存在大型液态水体，因为那里的大气压力平均仅为 610 帕斯卡（0.088 psi），略低于水在其三相点的蒸气压；在平均火星条件下，火星表面变暖的水会升华，这意味着直接从固体转变为蒸汽；相反，冷却水会沉积，这意味着直接从蒸汽转变为固体。在大约 38 亿年前，火星可能有更稠密的大气层和更高的表面温度，允许表面存在大量液态水，其中可能包括可能覆盖地球三分之一的大海洋。在火星的历史上，水也显然以不同的时间间隔在短时间内流过地表。好奇号火星车在盖尔陨石坑中探索的 Aeolis Palus 是一个古老淡水湖的地质遗迹，该湖可能是微生物生存的宜居环境。目前火星上的水库存可以通过航天器图像、遥感技术（光谱测量、雷达等）以及着陆器和漫游者的表面调查来估计。过去水的地质证据包括洪水形成的巨大流出通道、古老的河谷网络、三角洲和湖床；以及检测表面上只能在液态水中形成的岩石和矿物质。许多地貌特征表明在过去和现在都存在地面冰（永久冻土）和冰川中的冰运动。沿着悬崖和火山口壁的沟壑和斜坡线表明，流动的水继续塑造火星表面，尽管程度远低于古代。
尽管火星表面周期性地潮湿，并且在数十亿年前可能适合微生物生存，但目前表面的环境干燥且低于冰点，可能对生物体构成了不可逾越的障碍。此外，火星缺乏厚厚的大气层、臭氧层和磁场，因此太阳和宇宙辐射可以畅通无阻地撞击火星表面。电离辐射对细胞结构的破坏作用是另一个限制地表生命存活的主要因素。因此，在火星上发现生命的最佳潜在位置可能是在地下环境中。在火星上发现了大量的地下冰；检测到的水量相当于苏必利尔湖的水量。 2018 年，科学家报告在火星上发现了一个冰下湖，位于南极冰盖下方 1.5 公里（0.93 英里）处，水平范围约为 20 公里（12 英里），这是火星上第一个已知的稳定液态水体行星，但随后的工作对这一检测提出了质疑。了解火星上水的范围和情况对于评估行星孕育生命的潜力以及为未来人类探索提供可用资源至关重要。正因如此，“跟随水”是 21 世纪头十年美国宇航局火星探测计划（MEP）的科学主题。 NASA 和 ESA 的任务包括 2001 年火星奥德赛、火星快车、火星探索漫游者 (MER)、火星勘测轨道器 (MRO) 和火星凤凰号着陆器，提供了有关火星上水的丰度和分布的信息。 Mars Odyssey、Mars Express、MRO 和 Mars Science Lander Curiosity 火星车仍在运行，并且不断有新发现。
2020 年 9 月，科学家证实在火星南极地区的冰层下存在几个大型咸水湖。据其中一位研究人员称，“我们发现了相同的水体[正如前面初步初步检测中所建议的那样]，但我们还在主要水体周围发现了另外三个水体......这是一个复杂的系统。” 2021 年 3 月，研究人员报告说，古代火星上的大量水仍留在火星上，但多年来，大部分水可能已被隔离在地球的岩石和地壳中。
美国国家航空航天局 (NASA) 是美国联邦政府的一个独立机构，负责民用太空计划以及航空航天研究。美国国家航空航天局成立于 1958 年，继承了国家航空咨询委员会 (NACA)。新机构将具有明显的民用定位，鼓励在空间科学中的和平应用。自成立以来，美国的大部分太空探索工作都是由 NASA 领导的，包括阿波罗登月任务、Skylab 空间站以及后来的航天飞机。 NASA 正在支持国际空间站，并监督猎户座宇宙飞船、太空发射系统、商业载人飞船和计划中的月球门户空间站的开发。该机构还负责发射服务项目，该项目负责监督发射操作和美国宇航局无人发射的倒计时管理。
NASA 的科学专注于通过地球观测系统更好地了解地球；通过科学任务理事会的太阳物理学研究计划的努力推进太阳物理学；使用先进的机器人航天器（例如新视野号）探索整个太阳系的天体；并通过大天文台和相关计划研究天体物理学主题，例如大爆炸。