В разреженной марсианской атмосфере был найден водяной пар. По оценке Чарльза А. Барта, возглавлявшего группу ученых, занимавшихся исследованиями в ультрафиолетовой области спектра по программе «Маринер-9», объем испарений составляет около 100 тысяч галлонов воды в день. Норман Горовиц из Калифорнийского технологического института утверждает, что «в прошлые эпохи большое количество воды попало на поверхность и в атмосферу Марса», поскольку только так можно объяснить высокое содержание двуокиси углерода (90 процентов) в марсианской атмосфере. В отчете, опубликованном в 1977 году Американским географическим обществом и посвященном результатам проекта «Викинг», приводилось заключение, что «в глубокой древности гигантские потоки воды избороздили поверхность Марса в некоторых областях; для образования огромных каналов требовался объем воды, эквивалентный озеру Эри».
Спускаемый аппарат «Викинга-2» сообщил о наличии инея на поверхности планеты в месте посадки. Выяснилось, что этот иней состоит из смеси воды, льда и замерзшей двуокиси углерода (так называемого сухого льда). Споры о том, из чего состоят полярные шапки Марса, из обычного или сухого льда, завершились в январе 1979 года, когда на 2-м международном семинаре, посвященном Марсу и проходившем в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, ученые из JPL сообщили, что северная полярная шапка Марса состоит из обычного льда, хотя в отношении южного полюса такой уверенности нет.
В последнем отчете NASA по программе «Викинг» утверждалось, что «прежде на Марсе было достаточно воды, чтобы образовать слой в несколько метров глубиной, покрывающий всю поверхность планеты». В настоящее время эта гипотеза считается вполне вероятной, потому что ось вращения Марса (как и Земли) время от времени меняет свое положение.
В результате каждые 50 тысяч лет происходит глобальное изменение климата. Когда планета была теплее, на ней могли существовать водоемы, не уступающие по площади Великим озерам в Северной Америке и глубиной до трех миль. «Этот вывод почти неизбежен», — заявили Майкл X. Kapp и Джек Макколи из Геологической службы США. Уолтер Салливан сообщал в «New York Times», что на двух конференциях по Марсу, проходивших в июле 1986 года в Вашингтоне, ученые выразили убеждение, что «во внутренних полостях Марса содержится достаточно воды, чтобы покрыть всю планету слоем глубиной не менее 1000 футов». Ученые из университета Аризоны, принимавшие участие в программах NASA, подсказали своим советским коллегам, разрабатывавшим собственные проекты исследования Марса спускаемыми аппаратами, что в самых глубоких марсианских каньонах могут сохраниться потоки воды — или под поверхностью высохших русл рек.
