与尘暴发源地的地形风相结合，使大气底层尘埃扬起并进入盛行的高速风带而形成。全球性尘暴在一个地区开始，迅速扩展，数天之内即席卷全球，大气尘埃刮到几千米的高空笼罩火星表面，持续可达数星期甚至更长。
火星表面广泛分布着火山作用形成的地形，如奥林匹斯火山墩，直径达500千米，火山墩的中央为直径达65千米的火山口，火山熔岩墩高出周围平原约20千米，火山墩边缘是高出平原2千米的陡崖。火星表面广泛分布着火山口形成的环形坑，坑的直径达50—150千米，火山口四周能观察到向外溢出的熔岩流。火星表面还密集分布大量的由小天体撞击形成的撞击坑。仅在的赤道区范围内就发现有5万多个直径大于1千米的环形坑。大约有5%的坑具有撞击成因的中心锥，有些较年轻的坑具有辐射纹。撞击坑与火山口环形坑形态相似，难以区分，只有通过对坑的形态、结构和熔岩流分布等特征的精细分析才能加以区分。
火星表面分布着延伸上千米的大断层，形成了一些宽几千米，甚至几百千米宽的大峡谷。火星上的“运河”如同地球上的河系，有些延伸几千千米。“运河”河谷可能是火山熔岩流所造成，也可能在火星早期历史中曾出现过流动的水系所造成。
火星上的极冠，主要是由固态二氧化碳和水冰所组成，夏季消融，冬季增大。经测定，极冠的温度约-123℃。极区的冰川将各种岩石碎屑搬运到中纬地区，形成广泛分布的层状沉积。层状沉积物受到了冰水浸蚀，形成弯曲的悬崖和阶地。
火星表面的土壤呈黄棕色，经海盗1、2号取样测定，主要含氧、硅、铁、铝、钙以及钾、磷、硫、氯、钽、钒、铬、镁、钴、镍、铜等元素，主要由绿泥石和蒙脱石，次为水镁矾、石盐、方解石等组成。根据对火星土壤的测定，80%为富铁粘土，约10%的硫酸镁，5%的碳酸盐和5%的铁的氧化物，表明火星岩石富含镁、铁，估计没有大量的富钾花岗岩。火星表面风的吹扬作用形成一些几百千米甚至几十千米宽的风成纹理或沙丘。
火星表面是一个大气极其稀薄、没有水体、寒冷而荒芜的死寂的世界，没有任何生命活动的痕迹。
一、探寻火星生命活动的信息
到目前为止，火星是除了地球以外人类了解最多的行星，已经发射过40多枚探测器探测火星，并向地球发回了大量数据。同时火星探测也充满了坎坷，大约三分之二的探测器，特别是早期发射的探测器，都没有能够成功完成它们的使命。但是火星对于人类却有一种特殊的吸引力，因为它是太阳系中最近似地球的天体之一，是目前科学家勘探到的环境最接近地球的星球。这颗让古代人类充满幻想的星球，如今又成为现代人类的希望所在。如果要寻找另外一个适合人类居住的星球，火星肯定是第一候选。
虽然人类至今还没有亲自到过火星，只派出过探测器登上了这颗红色星球，但是，人类的幻想却是无止境的。因此，人类未来登陆火星并在此居留是未来火星探测的最终目标，也是人类保护地球、合理利用和开发火星作为第二家园、提供人类可持续发展的重要目标。从长期来看，火星是一个可供人们移居的星球。
截至目前，美国（和欧空局）火星探测的科学目标，主要关注火星的全球性特征，证明火星的过去或现在有可能存在水体和生命的活动迹象，以水的探测为主线，探测地外生命以及维持人类未来的可持续发展的外星体。因此在兼顾生命和水的证明性科学目标研究的同时，也需要关注火星开发、改造和长期居住相关的科学问题。
目前已有的探测证明，当今火星表面没有发现具有生命活动的任何证据，虽然火星大气中发现含有极微量的甲烷，但仍然无法判断甲烷是来源于火星生命的活动还是来自无机的成因。火星过去是否曾经存在过生命不得而知，虽然有些火星陨石中发现一些类似“微生物化石”的结构，仍然难以确证火星过去曾经存在过生命。然而火星地下水体分布的发现以及火星环境的探测表明，火星具备生命生存与繁衍的条件。
二、探测火星土壤特性及其（气体、矿产、水）资源
人类未来登陆火星并在火星上居留，首要接触的是火星土壤的改造以及火星资源的就地开发利用问题。研究人员正在试图研究目前火星表面是否存在地下水，从而削弱表面的风化沉积作用，这也意味着是否目前火星表面存在着二氧化碳水合物。一般认为，水、二氧化碳或冰会大量存留在赤道附近的风化沉积层的冻土层部位，同时这些物质可能在高纬度地区会大量存在，火星风化层中的水含量为2%—60%。虽然目前在火星上还看不到液态水，但迄今探测发现的大量水流痕迹，至少说明火星上曾经有过滔滔大水，而且科学家们也发现火星两极有大量的冰存在。火星表面的大气压很低，水无法以液态存在，只在低海拔区可短暂存在。而冰倒是很多，如两极冰冠就包含大量的冰。2007年3月，NASA就声称，南极冠的冰假如全部融化，可覆盖整个星球达11米深。另外，地下的水冰永冻土可由极