罗威尔所画的“火星运河图”（5幅图分别绘制于1894、1901、1903、1905、1907年）火星曾“帮助”过不少天文学家获得了声誉。当年，乔·卡西尼测定了火星的自转，使他名声大振，法国国王仰慕其名而把他请到巴黎。1672年他又利用火星大冲的机会，首次测出了太阳的视差角，得到了第一个科学的日地距离值。德国天文学家开普勒则从火星的运动，发现了改变整个天文学框架的行星运动的三大定律。
火星上的这些沟渠可能是在很久以前被水流冲蚀而形成的。它们与罗威尔所看到的斑纹不同，那些斑纹可能只是光学的幻影。
罗威尔所著的《火星》一书中的运河
1877年夏，火星又值大冲。这次大冲又使两个天文学家蜚声天下。其中一人是发现了两颗火星卫星的美国人霍尔，另一人是意大利布雷拉天文台台长斯基帕雷利。
斯基帕雷利是专门研究行星表面的天文学家，25岁时就成了该台台长。他曾画出了世界上第一张水星表面图（尽管并不很准确）。1877年，42岁的斯基帕雷利把望远镜对准了火星，作了连续几个月的观测……
不久他发表了结果。他宣称，尽管极其模糊不清，但火星表面上确实存在着复杂的“Canali”。在他画的火星表面图中，两条Canli几乎平行地延伸数百千米。
“Canali”在意大利文中原是“有规则线条”之意，偶尔也有“沟渠”的意思，英文中最恰当的对应词汇应是“Channel”。哪知到了那些最爱猎奇的新闻记者笔下，把“Canali”译作了“Canal”，这一改，真说得上是“差之毫厘，谬以千里”了，因为“Canal”，在英语中的意义是“人工开凿的河道”，即是运河之意。于是，这引起了一场持久的争论。
其实早在1869年时，罗马有个爱好天文的塞奇神父就发表过有条纹的火星彩色素描，而且“Canali”一词也最早出于他的笔下，但当时没有引起广泛注意。这次，天文学家（包括一些英、法、美的天文学家）异口同声大谈起“Canali”来，影响就非同一般了。尤其经过报纸的渲染，“斯基帕雷利的惊人发现！”“意大利天文学家在火星上发现了大运河”之类的头条新闻不胫而走，他本人也名扬天下，“斯基帕雷利服”一度畅销欧洲，成为人们争相购买的时装。斯基帕雷利本人则持模棱两可的态度，他说：“出于谨慎，我不去参与对这种并非绝不可能的假定（即火星“智慧生物”问题）的争论。”同时，他强调，“火星上的图形具有绝对的几何精确性，宛如是用直尺和圆规绘出来的”。
对于这项激动人心的发现，天文学家也分成了两派：多数人反对这种哗众取宠的宣传，认为运河是幻觉，但也有一些天文学家却拿出了一张又一张观测到的“火星运河图”，这些图几乎一张比一张更加妙不可言，一张比一张更有艺术性，以致后来索性变成了纵横交叉、四通八达的“运河网系统”了。
火星照片
最早支持火星上有运河的是法国天文学家弗拉马利翁。1892年他就发表论文，预言火星上存在着智慧生命。而最有影响的当推美国的罗威尔，他原是波士顿一个富豪，曾在日本和朝鲜担任过外交官，10年外交生活结束后便对政治厌倦起来，于是他自己出资在亚利桑那一个高2400多米的山上建立了他的私人天文台（至今亚利桑那天文台仍是研究行星、卫星的权威机构之一）。
罗威尔热爱天文学。眼科医生曾夸奖过他的眼睛，说罗威尔的目力是这位医生所检查过的所有人当中最敏锐的。罗威尔因此洋洋自得，决心在观测火星中大显身手。在以后的15个春秋中，他对火星作了大量的仔细的观测，拍摄的照片有几千张之多。据此，他精心绘制了大大小小共180多幅“火星运河图”。罗威尔所描出的运河至少比斯基帕雷利多出3倍！而且他甚至认为，能否看清火星上的那些运河，正是鉴别天文学家观测技能好坏的“试金石”。
罗威尔还富有写小说的技能，1895年他出版了《火星》一书，后来又陆续写出了《火星和它的运河》（1906年）及《火星——生命的居住地》（1908年）等深有影响的著作。他认为，“火星表面上缺水，智慧生物为了生存，就必须努力发展水利设施，这就是火星上有众多运河的原因所在”。
火星是那么遥远，即使在大冲期间也有5000多万千米，可居然能被地球上的人类见到表面的运河，可见，那些运河没有几十、几百千米宽是不行的。想当年花了10年时间开凿的苏伊士运河，不知花了多少人力物力，而且长不过160千米，宽仅有180米~200米。这样一比，“火星人”该有何等高超的科学和发达的技术啊，人类只能望其项背了！
“运河”的神话直到1965年才最后结束。那年7月15日，美国的“水手4号”飞船（发射于1964年11月）首次从离火星9850千米处飞过。它向地球发回了21幅火星近距照片，人们首次见到了火星上的环形山，从而恍然大悟。原来所谓的“运河”，只不过是排成一线的大小环形山而已。
空间探测的最新资料表明，火星表面上虽然不存在人们津津乐道过的“运河网”，但确确实实存在着许多奇特而神秘的“河床”。从照片上看，这些干涸了的河床，纵横交叉，主流支流相连，多得不可胜数，至少有几千条之多。最大的主流长1500千米，相当于北京到上海的路程，宽也达几十千米。
火星的北极顶
这是2001年5月22日美国航天局发布的由火星探测器上的照相机于2002年3月13日拍摄的火星北极顶的照片。科学家们认为，图像中心处的明亮部分是火星夏季遗留的冰和水，而其周围较暗的环带则主要是由火星上的风卷起的沙尘带。
在“海盗1号”环行器于1976年拍摄到的火星南极图像中，呈霜冰形态的干冰是白色的。
关于河床的成因，过去有过激烈的争论，但随着1997年“火星探路者”的登陆，已经没有人再怀疑，在几十亿年前，火星上曾发生过巨大的洪水。“探路者”所降落的“战神谷”内，大小巨石都很光滑，重心偏向一边，明显是汹涌无比的洪水造成的。美国科学家形容，其规模相当于“北美洲中部五大湖区的水在两周内全部涌入了墨西哥湾，或者说相当于地中海的水量——每秒100万立方米！”事实上谷内被冲出的沟壑深达96千米，宽也有2.4千米！其场面真叫人感到惊心动魄。
火星陨石照片许多形成年代在1亿至7亿年前的火星陨石里面都含有可能是由于水的作用而形成的铁锈一样的矿物、碳酸盐沉淀或是黏土矿物。
“火星生命”争不休
为了探索激动人心的“火星生命”问题，迄今为止，美苏两国先后向它派出了近30名“大使”，但最初有12位由于种种原因都未能“到任”，不是中途爆炸，便是“临阵脱逃”，也有的是通讯失灵而杳如黄鹤……
火星奥林匹斯火山可能是太阳系中最大的火山，在周围的平原上拔地而起，底部直径有700千米，高达25千米。地球上不可能存在这么大的山，因为它会被自己的重量压垮。
20世纪90年代之前，对于火星探测最有成果的是美国两艘“海盗”号飞船。它们于1976年夏天降落在火星表面，连续工作了6年多，直到1982年11月，地球上才收到它发回的珍贵信息。
“海盗”号探测器在降落地区周围，做了许多科学实验，其中之一就是探测火星的生命问题。它曾带了一碗鲜美无比的原汁鸡汤，作为培养液，在周围寻找“火星生命”的踪迹，但结果是否定的。两艘“海盗”号在各自降落点方圆几十千米的范围内，不仅没有找到什么生命的迹象，甚至还未见到任何有机物。
争论了百年之久的“火星人”问题似乎应该到此结束了，但是事实却不然，火星生命问题还远远没有结束。姑且不管那些稀奇古怪的怪诞新闻，仅在1996年由“火星陨石”引起的轰动，就曾被公认为当年“十大科学成就”之首。
1996年8月6日，美国航空航天局的大卫·麦凯博士在一次新闻发布会上宣布：“我们相信，我们已经发现了火星过去存在生命的确凿证据。”原来，他们在一块“ALH84001”的陨石中发现了两种与众不同的物质：多环芳香烃化石和磁铁矿、黄磁铁矿形成的铁化合物。一般人认为前者是简单有机物质腐烂时产生的，应是微生物的遗骸。后者则是在生物作用下才有的产物。而且它们同时出现在这块来自火星的陨石深层内，实在令人鼓舞。难怪连当时的美国总统克林顿也来凑热闹：“美国的太空计划将会全力以赴，以寻觅更多的火星存在生命的证据。”
不少科学家更是深受鼓舞，还有人一向认为，既然地球上那些生态条件极为严酷、以前认为不可能有生命之处（如火山口滚烫的热泉、深海海床、永久冻土深层等），近年来都陆续发现了一些原始微生物，而火星的不少地方的条件与那些地区极为相似，何况说不定过去火星上的生态条件比现在要好得多，所以火星上曾经滋生过生命的可能性极大。英国一些科学家由于在另一块火星陨石“η79001”中也发现了有机化合物之类的“生命的遗迹”，所以更是认为，火星上的原始生命或许至今还蛰伏在其地表深层或极冠周围的含水冻土层内。
火星尘暴
但是对此持有异议的也大有人在，除了有人怀疑这些陨石的“身份”是否来自火星外，那些让人兴奋不已的“生命化石”也让人疑窦丛生，这些蚯蚓状的结构实在太小了，长只有20纳米~200纳米（1纳米＝10ˉ9米），要1千多条接起来才相当于头发的直径，根本无法对其进行解剖分析和研究。加利福尼亚一位天文学家认为，这种“生命化石”同样可以用非生命活动来解释，事实上，以往也曾多次在陨石内发现过芳香烃分子，可从未有人认为这是生物性的。1998年更有人认为这些证据可能是人为污染造成的。
还有一些人怀疑是因为美国航空航天局的结论太仓促，因而可信性不大。“ALH84001”是1984年在南极冰层中找到的一块陨石，大不过10厘米，重只有1．9千克，曾在南极皑皑冰雪中静躺了15000年，而发现后也一直默默无闻，直到1994年才有人开始对它作研究……这样重大的科学问题却草率定论，使人觉得有夹杂其他因素之嫌，是否是航空航天局企图以此向国会争取更多的拨款？是否是克林顿为了竞选连任？比利时宇宙生命科学家、诺贝尔奖金获得者克·达伍就尖锐地指出：“如果今年（1996）不是美国总统选举年，这一切会发生吗？”
火卫二是火星的两个卫星中较小的一个。它上面的陨石坑不如火卫一的陨石坑明显，它的边缘被覆盖这颗小卫星的浓厚尘埃柔化了。
2001年4月8日美国航空航天局在位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射一枚“德尔塔”火箭。携带名为“奥德赛”的火星探测器顺利升空。该探测器于2001年10月进入火星轨道，然后进行为期两年的地理勘探。
火星探测器在火星表面着陆
由此可见，“火星生命”的问题，今后仍然不时会引起波澜，看来不到人类登上火星作实地考察，要对这样的百年之谜做出令人信服的解答几乎是不可能的。
“探路者”的发现
“火星在召唤”，继美国“海盗”号后，人类仍然对它十分关切。1988年7月7日和12日，前苏联连续发射了两个“福波斯自动行星星际探测器”，可是“福波斯1号”于9月2日就杳如黄鹤断了消息；“福波斯2号”虽然曾进入了环绕火星的轨道，取得了部分成功，但突然又于1989年3月27日变成“断线风筝”。两次失利使得已经造好的“福波斯3号”再也不敢上路，无奈之际拿到了国际卫星市场去拍卖。
美国也尝过失败的苦涩。一颗造价高达10亿美元的“火星观察者”1992年9月上天后，美国航天局要求它绕火星飞行1个“火星年”（687天），并发射一个着陆舱登上火星，本体部分则将资料带回地球。可惜在它1993年8月已到达火星附近时又突然失去了联络。
鉴于这些教训，美国科学家及时改变了策略，用同样的资金建造9艘小型飞船，以确保总有飞船能抵达目的地工作。1996年美国航天局宣布，先在最近2年内向火星发射4个探测器，到公元2003年将派出机器人到火星上去撷取10盎司（约280克）的岩土样品带回地球……
果然，当年11月6日和12月6日，两枚探测器“火星全球观测者”和“火星探路者”相继踏上征程。前者虽然发射于先，但却到达得晚，于1997年9月8日抵达后即调整了轨道，准备继承“火星观察者”的“遗志”，绕火星转上1个“火星年”，完成对火星大气气候、地理环境、磁场结构、固体矿物成分等全面的探测研究，预料它发回的众多资料足以装满130张光盘。
更为轰动一时的是捷足先登的“火星探路者”。这个成本只有“火星观察者”1/5（2.66亿美元）的探测器在太空行驶了5亿千米后，终于在1997年7月4日（美国独立纪念日）把一辆6轮车“旅居者”安然降落到苍莽的火星表面上。
美国航空航天局发布了2007年将要发射的火星探测仪“智能登陆者”在火星着陆的艺术效果图。该探测仪具有精确着陆和躲避风险的能力。它可根据地势地貌的难易选择在火星上进行科学研究的地点。它还可能携带未来的无线通讯科学实验室。
当时“探路者”本身绕火星运行的速度高达7.5千米／秒。它先把一个巨大的降落伞抛出，卸掉绝热外壳后，又让几十个“空气保护包”迅速充气膨胀开来，把“旅居者”裹得严严实实，当它在只有最后30米高时又开启了减速制动火箭，使下降速度减小到14米／秒。但即令如此，它着陆时巨大的冲力使它承受了18.6克的超重负荷，在气包反弹时跳到了4层楼那么高，后来像皮球那样跳了几次才落在松软的大地上。尔后经过1小时放气，这个三角四面体舱自动校正了位置，打开三面舱壁，向地球报了“平安家信”，同时“旅居者”小车也缓缓驶出，到了克留森平原上的“战神谷”——当年“海盗”号认为这里曾有过洪水，着陆比较安全。
“旅居者”重约10千克，65×48×30厘米，6个小轮都能自由驱动，行进的时速一般只有1.6千米，活像一个步履蹒跚的“机器人”，它的落地处现已正式命名为“卡尔·萨根站”。它上面的5台激光测距仪可使它绕过巨石，避过深沟，3台摄像机可获得360°全景立体照片，上面的科学仪器可对岩石、土壤进行各种物理、化学分析。原先设计寿命是一星期，但实际上却在火星上活动了一个多月。它所取得的巨大成功连克林顿也专门为此发表讲话，盛赞这是“宇宙探索新时代的开始”。
