En février 2005, il a été annoncé que le Planetary Fourier Spectrometer (PFS) sur Mars Express Orbiter de l'Agence spatiale européenne, a détecté des traces de formaldéhyde dans l'atmosphère de Mars. Vittorio Formisano, le directeur de la PFS, a spéculé que le formaldéhyde pouvait être le sous-produit de l'oxydation du méthane et, selon lui, de fournir la preuve que Mars est géologiquement très active, ou héberge des colonies de la vie microbienne. Les scientifiques de la NASA ont considéré ces résultats préliminaires comme une piste méritant d'être suivie, mais ils les ont également rejetés comme preuve de vie.
Des traces de méthane dans l'atmosphère de mars ont été découvertes en 2003 et vérifiées en 2004. La présence de méthane est très intrigante, car ce gaz est instable, cela indique qu'il doit y avoir une source sur la planète pour entretenir un tel taux dans l'atmosphère. On estime que mars doit produire 270 tonnes de méthane par an ; les impacts de météorites ne participant qu'à hauteur de 0,8 % à cette production. Des sources géologiques de méthane comme la serpentinite sont possibles, le manque de volcanisme, d'activité hydrothermale ou point chaud n'est pas favorable au méthane géologique. L'existence de vie sous la forme de micro-organismes tels les méthanogènes est une source possible, mais non encore prouvée. S'il y a de la vie martienne microscopique produisant du méthane, elle réside probablement profondément en dessous de la surface, où il fait encore assez chaud pour permettre à l'eau liquide d'exister.
Dark dune spots (« taches sombres sur les dunes »), aussi appelées « martian spiders » (« araignées martiennes »), sont des caractéristiques que l'on peut voir principalement dans la région polaire sud (entre 60 °--80 ° de latitude) de Mars, sur ou sous la calotte glaciaire polaire. Les taches ont été découvertes sur des images prises par la sonde Mars Global Surveyor en 1998-1999. Les taches apparaissent au début du printemps martien et disparaissent avant le début de l'hiver. Une théorie sur l'origine biologique possible des taches a été émise par une équipe hongroise, ils proposent que les taches soient des colonies de micro-organismes martiens photosynthétiques, qui vivent sous la couche glaciaire. Lorsque le soleil revient au pôle au début du printemps, la lumière pénètre dans la glace, les micro-organismes la photosynthétisent réchauffant leur environnement immédiat; une poche d'eau liquide, qui devrait normalement s'évaporer instantanément dans l'atmosphère ténue de mars, est prise au piège dans la glace. Quand la couche de glace s'amincit, les micro-organismes sont vus en gris. Quand elle a complètement fondu, ils se dessèchent rapidement et tournent au noir, entourés d'une auréole grise. La bactérie haloarchaea « éprise de sel » a été proposée pour être utilisée comme un « modèle » pour étudier ces hypothétiques extrêmophiles de Mars.
La théorie actuelle de la NASA, est que les taches sont composées de fragments de cendres basaltiques, soit d'agrégats de poussière sombre qui formeraient des résidus de sublimation. Bien que l'Agence spatiale européenne (ESA) n'ait pas encore formulé une théorie, elle a indiqué que l'emplacement et la forme des taches sont en contradiction avec une explication physique.
En mai 2007, le rover Spirit a perturbé une parcelle de terrain avec ses roues en panne, découvrant une région extrêmement riche en silice (90%). La caractéristique n'est pas sans rappeler l'effet d'une source chaude ou de vapeur d'eau entrant en contact avec des roches volcaniques. Les scientifiques estiment que ce témoignage d'un passé de l'environnement peut avoir été favorable à la vie microbienne, et leur théorie sur l'origine possible est que la silice a été produite par l'interaction du sol avec les vapeurs acides produites par l'activité volcanique en présence d'eau. Un autre aurait pu être depuis l'environnement d'une source d'eau chaude.