I due satelliti di Marte, Deimos e Phobos, sono corpi simili a due piccoli asteroidi. Entrambi hanno la forma di una patata dalla superficie scura e ricoperta di piccoli crateri. Deimos misura 28 x 23 x 20 km, Phobos 16 x 12 x 10 km. Entrambi girano attorno al pianeta su un'orbita pressoché parallela all'equatore e a una distanza straordinariamente vicina alla superficie di Marte: Deimos a 23.400 km (circa 7 raggi planetari) e Phobos ad appena 9700 km (2,7 raggi). Phobos, oltre alla particolarità di sfrecciare così vicino a Marte, (compie un giro completo in poco più di 7 ore e mezza), si è rivelato un corpo molto leggero (ha una densità circa due volte quella dell'acqua). Per di più, a causa di effetti di marea, è destinato a precipitare sulla superficie del pianeta in circa 100 milioni di anni. Tutte queste singolarità, prima che le sonde lo fotografassero da vicino rivelandone l'aspetto asteroidale, indussero alcuni astronomi a formulare l'ipotesi che Phobos fosse un satellite artificiale messo in orbita da una civiltà marziana ormai estinta! Secondo un'opinione corrente, Deimos e Phobos potrebbero essere due asteroidi sfuggiti dalla loro abituale "cintura" e catturati da Marte.