火星地质历史分为四个主要时期：前诺亚纪、诺亚纪、西方纪和亚马逊纪。根据不同时期矿物蚀变的特征，可以划分为三个时代，层状硅酸盐时代：碱性的湿润时期伴随黏土的形成；接着是硫酸盐时代：酸性时期，伴随硫酸盐的形成；最后是铁氧化物时代：干旱时期伴随铁氧化物的形成。
火星大致经历三个风化阶段：诺亚纪时期，大气浓密，以H2O/CO2为主要成分。其后，西方纪时期，水活动减少，火山活动增加，硫酸盐型酸性风化过程为主导。第三个阶段，冷、干环境中强氧化剂造成的缓慢风化作用。
诺亚纪时期：从早诺亚纪开始有层状硅酸盐的形成。火星快车搭载的可见光-近红外矿物填图光谱仪OMEGA识别到的层状硅酸盐露头几乎都位于前诺亚纪或诺亚纪地质单元，比如尼利槽沟（NiliFossae）和马沃斯峡谷（MawrthVallis）。
由于层状硅酸盐的形成需要富水的、碱性环境，说明火星的河谷发育时期有大量的水源(Bibringetal.)。诺亚纪晚期到西方纪，硫酸盐在火星上大量存在，约占火星土壤的5%。与地球相比，火星上的蒸发盐来自与海水有关的浅水水体或是小湖泊。地球岩石中记录了大量的石膏，而其他的硫酸盐，例如硫酸镁石通常含量低一些。
相对于地球样品，火星更加富Fe和Mg，它们从铁镁质的壳蚀变而来，使硫酸镁的含量更高，并且相对于碳酸盐和其他盐类，形成于酸性环境。
除了机遇号登陆地区子午线平原，周边也发现了富硫酸盐的露头，如水手谷、MargaritiferTerra都探测到了硫酸镁、石膏以及多水硫酸盐矿物特征。
据推测，硫酸盐的形成原因包括：1）地下富水环境的沉积物，2）深部含硫的水热环境中形成的硫酸盐（玄武岩在热液活动下的蚀变），3）来自火山灰（含气溶胶）的成层沉积物，或者4）风成沉积在酸性地下水环境中的蚀变，后续也可能受到陨石撞击作用的影响(Gendrinetal.)。
机遇号的穆斯堡尔光谱仪在火星的子午线平原的船长陨击坑（ElCapitancrater）探测到了黄钾铁矾（KFe3[SO4]2(OH)6）。地球上的黄钾铁矾是金属硫化物矿床氧化带中广泛分布的次生矿物，主要由黄铁矿因氧化分解而成。
火星上发现该矿物说明1）该环境可能有过浅表水流动，随后经历了蒸发和干旱的过程；2）这是火星表面含硫酸盐的酸性水环境的矿物证据；3）可能存在火山作用引起的矿物-水热系统，记录了湿润、氧化及酸化最后经历干旱的地质历史。
因此，火星在地质历史上，某些区域是由酸性的水环境主导的。而现代火星则极端干旱，除了表面分布的20%左右的氢氧/氧化物等矿物外，已探测或识别了多种盐类矿物，包括碳酸盐，含水硫酸盐，层状硅酸盐和氯化物。
其中一些被认为形成于古代火星的湖泊环境，并且在后续经历干旱蒸发地质过程后形成了干盐滩。比如海拉斯盆地（Hellasbasin）的“浴缸环”结构就暗示了曾经的水活动历史。尤文峡谷的内部层状沉积由多种硫酸盐组成，形成于湖泊沉积过程(Fuetenetal.)和其后复杂的地质过程(Weitzetal.)。
综上所述，火星经历了由湿润到干旱的过程，曾经被水体（包括区域的酸性水体）覆盖，现在被铁氧化物和盐类沉积所覆盖。鉴于火星过去和现在的特点，类比火星与地球的相似环境包括极端永冻土、沙漠、干盐湖（滩）、有水热活动的环境以及极端酸性水环境。
有的环境能类比火星的某一个方面，有的可以同时类比多个方面。例如智利的阿塔卡玛沙漠，拥有极端干旱（Yungay）和高盐的区域（SalardeGrande），柴达木盆地具有类火星的风沙地貌（沙丘、雅丹）、河谷地貌、多边形地貌以及干盐滩等多种综合性类比条件，加拿大北极群岛与撞击、水热活动和冰下生命都有关。
火星表面许多地区都被盐类沉积所覆盖，包括地球上常见的蒸发盐：硫酸盐、碳酸盐和氯化物。考虑到火星表层和次表层盐类的高丰度，火星上的潜在生命必然具有盐耐受性质(Barbieri)。
地球上的高盐环境具有1）保存生命痕迹的能力(Parroetal.），2）在阻隔一部分紫外辐射的同时，盐类晶体的（半）透明性质可以为生物光合作用提供条件，3）易于吸收周围的水蒸气而潮解成为宜居的微环境(Wierzchosetal.）。因此，以地球高盐环境作为火星的类比对象，对于探索火星潜在生命痕迹具有重要借鉴意义。
由于火星表面液态水的缺乏，干旱的高盐环境更是类比模型的首选，比如盐滩、沙漠。以高盐、干旱环境为对象探讨火星生命的研究，内容主要包括三个方面：地形地貌的相似性、环境因子的可类比性以及类似环境中生命的存在、代谢以及耐受能力。地球上的高盐环境大部分分布在干旱地区(Warren)。
尽管环境十分严苛，但生命（包括原核和真核生物）还是普遍存在的，只是生物量不高。而且关于生命对极限环境因子（如pH，温度，水活度，辐射和压力）的承受度也是重要研究内容。其中，南美洲的阿塔卡玛沙漠（TheAtacamaDesert）(Navarro-Gonzálezetal.)的天体生物学研究开始的时间较早，研究较为充分。
其他研究还包括北美洲的死亡谷（DeathValley）(Schubertetal.)和非洲的盖尔萨盐湖盆地等。对此类环境中的微生物研究增强了我们对于极端环境中生命多样性的了解，并且为火星可能的栖息地提供了有意义的信息。
漠阿塔卡玛沙漠位于南美洲西海岸中部、安地斯山脉和南太平洋岸之间，总面积约为1.8×km2，主体在智利北部境内。阿塔卡玛沙漠平均海拔为m，终年干旱少雨，发育多个盐碱盆地和咸水湖。阿塔卡玛沙漠的高盐环境微生物繁盛。
Parroetal.()利用LifeDetectChip（一种带有≥类抗体的免疫传感器）在2m深度检测到了细菌、古菌及其他分子生物标记。多样性分析显示放线菌在该环境中分布广泛且生物量大(BullandAsenjo)。位于沙漠中的蒸发盆地SalarGrande几乎由纯盐组成(NaCl平均含量95%)。
通过巢式PCR（一种变异的聚合酶链式反应）和微生物培养实验，在SalarGrande盐壳和深部识别了大量古菌群(Gramainetal.)。同时，利用高通量测序和光学研究相结合，发现古菌为该环境中的优势物种，其次是嗜盐细菌(Robinsonetal.)。
深部岩芯中含大量石膏（CaSO4·2H2O）矿物，其中栖息的微生物丰度由岩石的水分含量控制：更干燥的外壳含有的生物量和多样性都更少。由于相对湿度的变化（以月为单位），环境之间的微生物栖息表现出明显差异，RH=60%为明显的群落分布界限(Wierzchosetal.)。
生长在晶体内部的微生物在湿度高的地方，多样性也更丰富。同时，当相对湿度高时，海藻与细菌古菌一同出现。而在阿塔卡玛的Yungay地区则没有发现任何藻类。后者的环境对于生命应该更加极端(Robinsonetal.,）。
事实上，Yungay地区极端干旱，而正因为这极端干旱的稳定环境，微生物代谢和酶活动被长久保存了下来：粘土层中的类脂的官能团和C链的不饱和键都得到了完美的保存而没有受到较大的降解(Wilhelmetal.)。假设火星上曾经出现过生命，火星微生物会寻求类似的、含水率和相对湿度更高的蒸发微环境抵抗干旱对生存的限制。