不着的磁场保护，太阳的强辐射直接照射到火星表面，杀死了所有的生命。强劲的太阳风将火星的大气层不断地电离，使这些构成大气层的轻质元素如氢之类的被电离后吹离了火星，现在火星的稀薄大气层的大气密度仅仅只有地球的大约1%，非常干燥，温度低，表面平均温度零下56摄氏度水和二氧化碳容易冻结。
火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层和变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。南部的二氧化碳干冰层却没有完全消失过。
火星的那层薄薄的大气主要是由遗留的二氧化碳（95.3%）加上氮气（2.7%）、氩气（1.6%）和微量的氧气（0.15%）和水汽（0.03%）组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴（不到地球大气的1%），但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴，而在最高的奥林帕斯山脉的顶端却只有1毫巴。
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