其余没有逃到空间去而剩下来的那部分水，有的可能藏在火星表面长而深的裂痕中。火星大部分地区都散布着不少环形山，不论环形山的形成是由于火山喷发还是陨星袭击，都会在火星表面一定的深度范围内，造成若干空隙和裂痕，由此产生像地道网那样的多孔表层。真是这样的话，这无疑是个地下大水库。
在赤道及其附近地区，由于温度有时较高，水冰有可能变成液态水，以河流、湖等形式存在于好几公里深的地下。在含盐量较多的地区，或者在有足够量放射性元素的地区，也可能出现这种情况。
由于长期的风吹日晒等作用，火星表面和组成火星壳层的各种岩石，都会受到破坏而发生所谓的风化作用，呈现出颗粒状结构，风化层的厚度达到1公里并不罕见。风化层是储水的好地方，而且在所有的纬度上都可以发现这样的风化层，都储存大量的水。
我们地球的大气中含有一种叫“氩”的化学元素，这是一种稀有的气体元素，在大气中的含量极少，不到1％。氩几乎全都是从地球内部来的，据认为，它跟二氧化碳和水的释放量有一定的关系。现在知道，从地球内部释放出来的二氧化碳和水，分别是氩的2000倍和40000倍。1973年8月发射，半年之后到达火星区域的前苏联“火星6号”探测器，在进入火星大气层时，测得大气中氩的含量高达30％，如果所得到的数据是准确无误的话，那么从火星内部释放出来的二氧化碳和水蒸气的数量，必定是非常之大。即使是有相当数量的水在过去的漫长岁月里散失到空间去了，火星的风化层中和表面下的地层中，有可能目前仍含着比一般估计的数量多得多的水。
神奇的火星
火星离太阳最近时只有2.065亿公里，最远时为2.491亿公里；绕太阳公转轨道的偏心率为0.09。在八大行星中，除冥王星外，火星的偏心率最大，其公转轨道为椭圆形。火星的轨道半长径约为1.52个天文距离单位，它绕太阳公转一周要686.98日，差不多比地球的一年长一倍；自转周期为24小时37分23秒，其一天的长度几乎和地球相同。火星的自转轴也有一个25°的倾角，与地球的23.5°差不多。因此，火星上也有四季变化，每季长度约相当于地球上两个季节的长度。
火星在椭圆轨道上运行时，与地球的距离有较大的变化。火星与地球的会合周期是779.87天，即大约每隔两年两个月，火星接近地球一次。当地球和火星运行到太阳的同一侧，并差不多排列在一条直线时，称为火星冲日。冲日前后火星与地球的距离最为接近，但每次的距离又各不相同，在5570万至12000万公里之间变化。由于火星的椭圆轨道偏心率大，每隔15～17年有一次与地球相距特别近的冲，称为大冲，那时是观测火星的最佳时刻。在天文望远镜中，天文学家还发现火星的两极呈白色，气温都在冰点以下。这些冰域称为极冠。过去科学家认为，极冠是由水结成的冰组成的，近来科学家确认，极冠不是由冰，而是由二氧化碳凝固成的干冰组成的。它的范围随季节有亮区和暗区的变化。火星极区一到冬季，由于气温下降，大气中的二氧化碳开始凝结，使得极冠加大，颜色逐渐变淡，北极可扩大到北纬65°，南极可扩大至南纬57°。一到夏季冰雪融化，极冠的范围也就缩小了，暗区就逐渐扩大和变暗。两极的极冠分别延伸到北纬80°和南纬84°。
火星位于地球轨道之外，它绕日运动的轨道比地球绕日运动的轨道大，因此，火星绕太阳运行一周等于地球的2年。这样每隔2年多地球和火星就要接近一次。如果地球刚好在太阳和火星的中间，也就是火星与太阳的黄经度相差180°时就叫“冲”。火星冲日每隔2年多发生一次。如果火星在过近日点附近时恰好为冲的时候，它将最接近地球，这时称之为“大冲”。火星大冲平均每隔15年或17年才发生一次，而且总是在7月和9月之间。火星冲日是观测火星的有利时机。这时的天文观测有许多新发现，最著名的发现当推火星的两个卫星。1877年8月火星大冲，美国天文学家霍耳使用当时口径最大的66厘米折射望远镜，观测到火星的两个“小月亮”。
火星的亮暗区域引起了天文学家们的争论，争论的焦点便是火星上究竟有没有“火星人”和“运河”是否存在。
火星上那些“有规则”的“运河网”，实际上并不存在。近年的火星考察发现，火星表面存在着大量长短参差不齐的干涸“河床”，这些奇特的“河床”纵横交错，达几千条之多，形成一个分布广泛的“河网”，其中最长的达1500公里，最宽的达60公里。
根据着陆火星表面的“海盗号”探测器发回的探测资料表明，这些宽阔的“河床”内，只有乱石和沙洲，连一滴水也未曾找到。但河床的结构不能排除它们是火星上古江河留下的痕迹，水分早已被蒸发或者流入乱石和沙洲之下的可能性。
“河渠”被误译成“运河”后，一词之差竟引起了一场科学史上近百年的大误会。开凿运河者必定是高级智慧动物、能开挖如此庞大的火星运河的“火星人”，自然地成为地球人关注的焦点。一时间天文学家纷纷把天文望远镜对准火星，渴望观测到火星运河和开凿运河的“火星人”。美国天文学家洛威尔甚至变卖了自己的家产，在远离市区的沙漠高地上建立私人天文台，连续观测火星10多年，声称看到了500多条火星运河，并绘制出火星河网图。20世纪40年代，前苏联学者季霍夫还在大学中开设“天体植物学”课程。甚至在1958年，前苏联一位教授作出了惊人之语：火星的两颗卫星是“火星人”在史前时期为保存他们的文明而发射的“太空博物馆”。
随着空间探测技术的发展，有关“火星运河”和“火星人”的争论自然结束了。在火星表面工作了6年之久的“海盗号”探测器，发回了大量的实地勘察资料，经过分析研究，基本上否定了火星生命的可能性。
环绕火星运转的有两颗卫星，即火卫一和火卫二。这两颗卫星于1877年火星大冲时，由美国天文学家A·霍尔发现。火卫被发现后，一直受到天文学家们的关注。
“水手9号”就近观测了火星的这两个小月亮，拍摄了它们的特写镜头。
原来它们是两块表面坑坑洼洼的大石头，很像两个病马铃薯，属于不规则卫星。它们几乎都在火星的赤道平面上运行。两者的轨道半长径分别为9380和23500公里，相当于火星半径的2.8和6.9倍，说明它们的轨道接近火星。这两颗卫星环绕火星的公转周期与它们的自转周期同步。与月球始终以一面朝向地球的情况一样。火卫一的大小是：长28公里，宽23公里，高20公里；火卫二是：长16公里，宽12公里，高10公里。由于火卫一环绕火星的公转周期比火星的自转周期短，因此造成一种奇特的现象：从火星表面看来，火卫一每天西升、东落两次。“海盗号”探测器发现两个火卫上均有许多被撞击的陨石坑，甚至在一些老的陨石坑上还叠加有新的陨石坑。最大的陨石坑是火卫一上的斯蒂尼陨石坑，其直径约8公里。
关于火星卫星的起源，有两种学说，一种是俘获说，另一种是吸积说。
这两颗火星卫星是地—月系之外最容易被人登陆的地方。用天文望远镜观测火星时，有时能看到像黄色云那样的东西，云的形状和大小是变化的，而且往往是由大气低层向高层，由局部向更广阔的区域发展开去，甚至发展到半个乃至整个火星表面，使火星变得昏暗和面目模糊，朦胧一片，什么也看不清楚。这就是所谓的火星大尘暴。
地球上某些地区有时也发生尘暴，飞沙走石，遮天蔽日，只是地球上最大的尘暴也远比不上火星的尘暴。据估计，一次火星大尘暴扬起的尘埃总量可以大到100亿吨以上。
火星大尘暴的时间之长，也远非地球上的尘暴所能相比。1971年8月，是10多年来观测火星的一次最好机会，那年5月底，以探测火星为主要任务的“水手9号”探测器发射成功，开始奔向探测目标。当时，远在好几千万公里之外的火星的气象条件是相当不错的。7月份，探测器才上路一个多月，只走了约1／3的路程，地面观测发现火星面上出现了黄云，表明那里开始刮起了大风，是即将出现大尘暴的迹象，表面变得一天比一天更加昏暗和模糊。11月，“水手9号”到达火星附近时，大尘暴已经发展成为全球性的，从火星表面直到七八十公里的高空，统统被尘埃笼罩着。火星表面风尘滚滚，什么也看不清楚，更不要说观测细节了。
那时，火星上的风速特别大，大致为每秒180米以上。在地球上，一般把风力极大的台风定为12级，它的风速在每秒35米左右，即使是18级特大台风，风速也只有每秒60多米，与火星上的风速相比，真是天壤之别。
“水手9号”探测器只得在环绕火星飞行的同时，耐心地等待着，一直等了两三个月，这场大尘暴才慢慢平息下来，火星大气重新恢复宁静，表面也变得清晰可见。1971年的这场尘暴是迄今所观测到的最大尘暴，也是在其他行星上从未见过的。
火星大气非常稀薄，密度还不到地球大气的1％。在这种情况下想要形成一定的风力，而使尘粒移动和上升，风速至少也得有每秒四五十米。
谁能做到这一点呢？一些人认为是这样的：由于火星上空气稀薄，又很干燥，昼夜的温度差本来就不小。火星绕太阳的公转周期是687天，每隔这么一段时间，火星运行到轨道近日点时，太阳对它的加热作用达到最大，比在远日点时大一半左右。其结果是空气得到更多的热量，温差变化更大，空气更不稳定，热空气上升导致扬起尘埃的开始。而一旦升在空中，它们就会吸收更多的热量，变得更热，更急剧上升。别处的空气也就以更快的速度跑来补充，形成强劲的地面风。地面风把更多的和更大的尘粒吹起来，形成更大的尘暴。尘暴就这样由小变大，向四面八方蔓延开去，形成罕见的大尘暴。
当尘暴把整个火星都笼罩起来后，由于尘粒的阻挡，太阳对低层大气和火星表面的加热作用显著减小，表面附近的温差减小，风必然减弱，尘暴也就开始衰退。风逐渐减小乃至完全平息下来，飘浮在空中的各种不同大小的尘粒，也就逐渐沉降到表面上来。由于大量尘粒的迁移，局部地形会有所改变，但一次尘暴就这样的烟消云散地过去了。
在火星极冠边缘和亚热带高地等处，风比较强的一些地方，区域性的尘暴时有发生。在每个火星年当中，这样的区域性尘暴有可能达到百次左右，一般都要好几个星期才平息。这真可以看做是火星上的一大特征和奇观。从区域性尘暴发展成为全球性大尘暴，每个火星年中有一二次。使人感兴趣和纳闷的是，尘暴的发源地多数都是在火星的南半球，而特大尘暴的发源地似乎更是局限在几个特定的地区，像海腊斯盆地以西几百公里的诺阿奇斯地区。有人解释为火星北半球地势比较高，南半球就自然成为一个高度逐渐降低的斜面，由于南、北两半球之间存在的温度差，每当北半球高纬度地区形成了一股强风，它就会沿着斜面向南半球劲吹，尘埃就随着强风滚滚而来，风越刮越大，尘埃也越来越多，终于在南半球形成可以席卷全球的大尘暴奇观。
上述解释大体上讲了大尘暴是什么样的，但没有完全讲清楚为什么是这样的，因此不是令人十分满意的。
按说，火星大气的密度那么稀薄，对扬起尘暴、特别是大尘暴，是个不利因素，每秒数十米到上百米的大风怎么会那么容易刮起来呢？不仅风速之大，而且时间之长，都达到了我们几乎无法理解的程度。这究竟是怎么回事呢？
再说，那些与特大尘暴有关的特定区域，究竟是些什么样的地区呢？是由于地形特殊，还是由于其他什么原因，而成为多数尘暴的发源地呢？真正的、具体的原因是什么？另外，如果说火星运行到轨道近日点时会发生大尘暴，那么，并非每个火星年的同一时候，都发生全球性的大尘暴，而所发生的大尘暴，其发展速度和规模等也不尽相同。可见，尘暴发源地所提供的条件一定是受到了某些因素的影响，这是些什么因素呢？这些，都需要根据已经掌握的资料，作进一步的分析和论证，科学家期望着今后发射的新的火星探测器和着陆器，能够提供更加能说明问题的数据和证据。人类登上火星，进而在那里建立基地，并不是可望而不可及的事情了。将来人类的足迹真的踏上了火星，大尘暴的种种谜团最终会得到揭穿，我们期待着这一天的早日到来。