火星水探索年表
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火星偵察軌道器的高解析度成像科學設備（HiRISE）拍攝許多照片，這些照片提供火星表面曾有大量液態水流動的證據。一個主要發現就是找到溫泉的證據。溫泉可能維持火星上的生命，而且可能保留火星古代生命的化石。
在2010年1月一篇《伊卡洛斯》的論文提到水手號峽谷周邊地區有長期維持降水的強力證據。這區域的礦物形成都和水有關。同樣的，大量的小支流也指出有大量的降水，因為在地球上相同氣候條件的區域也出現類似地理特徵。
高分辨率成像科学设备拍攝的伊烏斯峽谷邊緣的河道。河道的特徵和該區高密度的分布是降水的水源。位於科普剌塔斯區。
高分辨率成像科学设备拍攝的坎多尔高原（Candor plateau）河道，位於科普剌塔斯區。點選影像可看到許多小的分支河道，這些河道是支持降水的強力證據。
火星有些地方出現倒轉地形。在這些地方，河床的位置是比周圍高的，而非形成峽谷。這些倒轉的河道可能是因為大岩石的沉積或是鬆散物質凝結。在以上兩種情況下周圍區域的侵蝕將會形成遠離舊河道的山脊，可以增強對侵蝕的抵抗。以下由高分辨率成像科学设备拍攝的影像顯示舊河道翻轉成彎曲的山脊。
在一篇2010年出版的論文，有許多科學家贊同在宮本撞擊坑尋找生命，因為倒轉的河道和礦物是以前水曾經存在的證據。
安東尼亞第撞擊坑內的倒轉河道。位於大瑟提斯區。
朱芬塔峽谷附近的倒轉河道，這些河道曾經是一般的河道。比例尺500公尺。位於科普剌塔斯區。
宮本撞擊坑內的倒轉河道，位於珍珠灣區。比例尺500公尺。
有許多支流的倒轉河道，位於大瑟提斯區。
研究人員利用來自火星全球探勘者號、2001火星奧德賽號和火星偵察軌道器資料找到分布很廣的氯化物鹽類礦物。氯化物通常是溶液溶解礦物最後的產物。以下一張影像顯示在法厄同區一些沉積物的狀態。這些證據表示這些沉積物是富含礦物的水蒸發後留下的。湖泊可能在火星表面大範圍存在。碳酸鹽、硫酸鹽和二氧化矽會在蒸發前先沉澱。硫酸鹽和二氧化矽已被火星探測車發現。氯化物鹽類存在的地區可能曾經有許多種生命形式。因此，這樣的區域可能保存遠古火星生命的遺跡。
火星上許多地方的岩石多有明顯地層構造，哥倫布撞擊坑是其中一座有地層構造的撞擊坑。火山、風或水等許多地質作用會讓岩石出現分層構造。火星許多地方的岩石都有地層構造。科學家對於在火星上找到因為大量水流而形成的地層構造相當興奮。
有時候岩石各層會有不同顏色。火星上的淺色調岩石形成原因跟水合礦物，如硫酸鹽有關。機會號以數個儀器仔細觀察這樣的岩層。有些岩層可能是由細顆粒土壤形成，因為這些岩石似乎會分裂成細顆粒塵埃；相對的，分裂成大塊岩石的地層則可能明顯較堅硬，而這些岩層可能是由玄武岩構成。玄武岩在火星各地都可被發現。軌道探測器上的儀器在一些岩層發現黏土（頁矽酸鹽）。科學家對於發現水合礦物和黏土相當興奮，因為這些都是和水有關的礦物。黏土和其他水合礦物存在的地方可能是適合尋找生命存在證據的地方。
以下由高分辨率成像科学设备拍攝的影像是許多火星表面地層的例子。
貝克勒撞擊坑的地層；點選放大可看到斷層。位於歐克西亞沼區。
厄俄斯混沌地形的淺色調地層。位於科普剌塔斯区區。
哥倫布撞擊坑的地層。這幅假伪色影像幅寬約800英呎；地層內有水合礦物。位於门农區。
艾西莫夫撞擊坑西側斜坡的地層。位於挪亚區。
艾西莫夫撞擊坑西側斜坡的地層放大照。影子顯示突出的部分。部分地層對於侵蝕有較強抵抗力，所以較突出。位於挪亚區。
科普剌塔斯區提托努利林峽谷。
科普剌塔斯區朱芬塔峽谷西側地層，比例尺500公尺。
火星表面有很大面積的區域覆蓋着一層可能是水冰和塵埃的混合物。這層數公尺厚，富含水冰的沉積層使火星表面變平坦，但這些區域仍然有類似籃球表面的粗糙地表構造。因為這些區域很少撞擊坑，是相對年輕的區域。以下由高分辨率成像科学设备拍攝的影像可見這類區域的各種狀態。
有富含水冰層基層覆蓋的尼日谷，是這一緯度的典型地表特徵。V 形地表特徵是因為含冰物質移動造成。位於希臘區。
法厄同區亞特蘭提斯混沌地形，這兩幅图像的原始影像是兩個不同的區域，且不同比例。
諾亞區地層狀況。
火星軌道和自轉傾角的變化造成水冰分布出现明顯變化，這相當於從極區到相當於美國德克薩斯州的緯度。在一些時期水蒸氣會從極區離開進入大氣層；並在比較低緯度地區變成霜或雪後和泥沙混合沉積。火星大氣層有大量的細顆粒塵埃，在水蒸氣凝結在這些顆粒後因為重量而下沉到地面。當水冰從淺地層進入大氣，將會留下泥沙，這些留下的泥砂能阻隔剩餘的冰阻止冰的昇華。
HiRISE 拍攝許多可能是水流在近年造成的冲沟；許多冲沟被多次拍攝以觀察是否有發生變化。部分科學家認為部分發生變化的冲沟，可能是這幾年中液態水所造成，但也有許多人認為可能是乾沙流所导致。這些都是由火星全球探勘者號首先發現。
其他理論認為這些冲沟或河道的形成是因為風的侵蝕、液態二氧化碳或液態甲烷。
以下影像是高分辨率成像科学设备拍攝的數百個被研究過的山溝的影像。
水手陨击坑內坑壁的大群冲沟。
查瑞騰山脈的冲沟。位於阿爾及爾區。
HiISE拍攝傑札撞擊坑北側坑壁（上方）的冲沟。暗線是塵捲風軌跡。比例尺是500公尺。位於阿爾及爾區。
格林撞擊坑的冲沟。
格林撞擊坑的冲沟特寫影像。位於阿爾及爾门农区
佩紐斯山的丘狀地形。貝狀地形在火星一些地區相當常見。
蒙德撞擊坑的突出部分是南側（底部）被侵蝕的坑壁。比例尺是500公尺。
艾西莫夫撞擊坑影像底部是西南側坑壁。影像上半部是填滿大部分撞擊坑的山丘邊緣。
诺亚区艾西莫夫撞擊坑內山丘上的冲沟。
法厄同區的冲沟，注意河道如何環繞障礙物。
法厄同區有支流的的冲沟。
海盜號軌道器拍攝到峭壁周圍有許多堆疊起來的物質長期以來一直讓科學家感興趣；這些岩石碎片的沉積物被稱為舌狀岩屑坡（LDAs）。這類地形是向外突起，並且有從懸崖或陡坡起源的緩坡地形；這代表流動是從陡峭的懸崖開始。此外，舌狀岩屑坡可以看到類似地球上岩流（石冰川）造成的地表線理。最近研究人員分析火星偵察軌道器的淺地層雷達（SHARAD）觀測資料，發現強力證據顯示，在希臘平原和北半球中緯度的蛇狀岩屑坡是覆蓋有薄岩石的冰川。火星偵查軌道器的雷達接收到來自舌狀岩屑坡頂部和底部的強烈反射坡，代表純水冰造成LDA形成的阻礙（在兩個反射波之間）。根據鳳凰號的實驗和火星奧德賽號的觀測資料，我們現在知道水冰可以在火星高緯度區域地表下存在。在舌狀岩屑坡發現水冰代表水甚至可以在低緯度下存在；未來的火星殖民可以直接向下挖冰而不用到高緯度取水冰。而且舌状岩屑坡底下水冰的優勢是很容易使用軌道器發現與測繪其位置。舌狀岩屑坡在北緯38.2°的佛勒格拉山找到；而鳳凰號降落的地點是北緯68°，所以在舌狀岩屑坡發現水冰大幅增加人類未來在火星居住的可能性。探測器在火星赤道附近降落遠比在極區降落容易，所以人類未來在火星赤道附近殖民的可能性增加。
以下影像是高分辨率成像科学设备拍攝的舌狀岩屑坡示例：
佛勒格拉山的舌狀岩屑坡，位於刻布壬尼亚區。這個岩屑坡極有可能是表面覆蓋一層岩石碎片的水冰，未來火星殖民可做為水的來源。比例尺是500公尺。
希腊区舌狀岩屑坡表面特寫影像，注意這些線條在地球上的岩流中相當常見。
阿卡迪亞區沿山坡的舌狀岩屑坡。
舌狀岩屑坡起源地。注意影像中的條紋，這些條紋指出運動方向。位於伊斯墨诺斯區。
2009年9月在科學期刊上的一篇論文報告一些火星表面的新撞擊坑暴露高純度的水冰；在這之後冰就昇華進大氣層。這些冰存在於只有數英呎深處。這些冰是使用火星偵察軌道器上的火星專用小型偵察影像頻譜儀（CRISM）確定的。 這些冰其中3處是在刻布瑞尼亚區被找到；分別是：北纬55.57°, 东经150.62°; 北纬43.28°,东经176.9° 和北纬45°,东经164.5°。另外2處則是在狄阿克里亚區：北纬46.7°, 东经176.8° 和北纬46.33°, 东经176.9° E。這個發現顯示未來火星殖民可以從許多地方取得水源；這些冰可以挖出後溶化，再電解成氫和氧作為火箭燃料之用。