火星的大氣層，95％是二氧化碳，5％是其他物質，包括氧、水、一氧化碳、甲醛、甲烷等，它們的成分與詳細比率是研究火星歷史的重要線索。

2003年6月2日，歐洲太空署（ESA）發射火星快車（the Mars Express）探測器，任務之一是偵測火星大氣的化學組成。2004年3月底，ESA發布新聞，宣布火星快車在火星大氣中偵測到甲烷。

由於甲烷會氧化形成水與二氧化碳，甲烷在火星大氣中的生命期只有幾百年，因此必然有個機制把甲烷源源不絕地送入火星大氣中。地球上，甲烷的來源有二。一是無機過程：火山、熱流（如海底熱泉）；二是有機過程─地球大氣中的甲烷主要來自微生物的發酵作用。可是火星上沒有觀察到火山活動，那些甲烷不可能來自無機過程─這等於是說：火星上有生物。

另一方面，「火星快車」測出的甲烷濃度非常低，大約只占火星大氣的一億分之一（地球大氣甲烷濃度的1∕180）。可見在火星上，甲烷的生產規模非常小。而為了追查那些甲烷的來源，有必要做更精密的測量。

十多年之後，2016年3月14日，ESA與俄羅斯合作，發射火星微量氣體衛星（TGO）。7個月後，它攜帶的地表探測器並沒有成功著陸火星。但是TGO按計畫進入環繞火星的軌道，偵測火星大氣；它攜帶的質譜儀是專門設計來測量稀有氣體、微塵的。結果，負責分析數據的小組在2018年底宣布：火星大氣中並沒有甲烷的蹤跡。由於TGO儀器的靈敏度高達一兆分之五十，這個結論的意義是：火星大氣中即使有甲烷，濃度也在一兆分之五十以下。

可是約1年前，也就是2017年底，一個美國團隊根據火星探測車好奇號在地面蒐集到的資訊宣布：火星大氣中的確有甲烷，只是濃度非常低，背景值0.4 ppb。另一方面，火星大氣的甲烷濃度有季節性的起伏；在火星北半球，是在夏季末達到高峰。

總之，關於火星大氣中的甲烷，歐、美的探測器得到的結果迥異，目前還無法下定論。好在TGO與好奇號會繼續偵測火星大氣中的稀有物質，科學家期待未來採集的數據能提供更確切的線索。