При помощи микроскопического электрохимического анализатора и анализатора проводимости (MECA) зонд Phoenix проанализировал пробы грунта. Предварительная оценка содержащихся во льду солей выявила, что среди них есть соединения магния, натрия, калия и хлора, а также и другие элементы. Однако позднее Phoenix обнаружил на Марсе следы химически активных солей — перхлоратов (:ClO₄).

Перхлораты — сильные окислители, при нагреве они выделяют значительное количество кислорода, сжигающего органические молекулы. Phoenix и его предшественник Viking проводили анализ при помощи нагрева частиц марсианской почвы. В результате составляющие почву вещества переходили в газообразное состояние и анализировались на масс-спектрометре. Так, термальный газовыделяющий анализатор (TEGA), состоящий из восьми высокотемпературных печей, способен нагревать частицы до 1000°C.

Ученые установили, что при нагревании частиц марсианской почвы от 200 до 600°C происходит значительный выброс углекислого газа. По мнению ученых, такое может происходить в трех случаях — при десорбции адсорбированного CO₂, термическом разложении карбонатов железа и магния или горении органических молекул.

Ученые подтвердили теорию, устроив эксперимент в лабораторных условиях, где регистрировались пики выброса CO₂. В качестве основного реагента были взяты перхлорат магния (его больше всего из перхлоратов в марсианской почве), диоксид кремния, а также меллитовая кислота (бензолгексакарбоновая кислота). Последняя, как полагают ученые, может образовываться на Марсе при окислении керогенов, содержащихся в падающих на планету метеоритах. По завершении эксперимента после нагревания до 300−500°C никаких следов органики в образовавшемся газе не обнаружилось — меллитовая кислота сгорела. Ученые предполагают, что также она могла была быть уничтожена в печи зонда.

Вместе с тем ученые из Института Луны и планет отметили, что исследование результатов термоанализа, проведенного Phoenix, продолжается.

Аппаратура Phoenix может выделять одну органическую молекулу среди миллиарда других молекул. Пока марсоход никакой органики найти не смог. Возможно, это удастся сделать новым инструментам европейского марсохода ExoMars, который должен быть запущен в 2016 году. Мощность его анализаторов составит одну молекулу на триллион молекул.