一、探测火星与震惊的发现
地球人类渴望飞向火星的梦想由来已久，然而，从不且实际的幻想到明天去考察火星的具体技术方案的实施，经历了许多个世纪。人类在探测火星的这一风风雨雨的艰难历程中总算踉踉跄跄地走了过来……然而，科学家从火星探测器传回的大量火星照片上有了更多的新发现——它们正是昔日的火星上存在高度发达文明的历史见证。
（一）苏俄火星探测屡屡受挫
继月球之后，在探测金星的同时，苏联开始向火星发射行星际自动站，但是，犹豫不定的火星计划似乎蒙上厄运的阴影，就连最大的怀疑论者们也不得不承认这样一个不容置疑的事实：向火星发射的行星探测器有2/3是在极其怪异的情况下“葬身”于茫茫宇宙或神秘失踪。前苏联宇航局和NASA对太阳系任何一颗行星花费的代价从来没有像对火星探测投入的代价那么大。
1960年9月，前苏联设计师计划向火星发射第一个“火星1”号自动站，因为当时正赶航天发射的最佳“天文窗口”。
亚·列别金斯基教授为“火星1”号准备了由电视传真机和光谱反射计组成的一套仪器设备，制造这套仪器的专家认为，该仪器应能确定火星上是否存在生命。可是，当苏联航天设计大师科罗廖夫建议在拜科努尔航天发射场预先检查一下这套仪器时，令仪器研制者们惊讶和沮丧的是，检查结果显示，这套仪器不适用，最终被放弃留在地上。
这只是一系列令人不快的受挫事件中的一例。
由于火星自动站和运载火箭的准备工作拖延，所以此次发射仍被推迟。最终，寄希望于“火星1”号能接近火星而继续工作，发射仍继续进行。
1960年10月10日，“闪电”号运载火箭运载着“火星1”号行星际自动站发射升空，但运气不佳，发射失败。原来，运载火箭第3级工作单元出现假遥控指令，从而导致运载火箭偏离预定轨道，这时，自控系统发出关闭发动机的指令，结果，运载火箭连同载荷在坠入东西伯利亚上空的大气层时烧毁。
接下来，又进行第2艘火星模拟飞船发射的紧张准备，第2次发射于1960年10月14日进行。可是由于时间仓促，准备工作提襟见肘，这次发射也不走运，最终又以失败告终。这次发射失败的原因是，液氧供给系统的密封性受到破坏——液氧漏进第3级火箭的煤油阀中而冻结，从而导致第3级火箭发动机不能启动工作，运载火箭连同载荷在西伯利亚上空再次坠入大气层烧毁，宣告发射再次失败。
苏联航天设计师力图用两年时间从以往的失败中吸取有益的教训。1962年，当向火星发射的天文时机到来时，设计师们同时准备3个自动站，而且准备一次发射两个自动站，每一个自动站无论向火星发射还是向金星发射都取决于形势。
然而，这两个自动站远未飞出多远，实际上，1962年10月24日和11月4日两天，两个自动站只进入近地轨道，但是，这次理应把两个自动站送入飞向火星的轨道的助推火箭还没等发挥作用便连同自动站一起拖着熊熊火焰葬身于大气层中。然而，这第3次发射，尽管助推火箭把自动站送上飞向火星的过度轨道，但也像过去的失败一样。
1962年11月1日，当助推火箭把其中一个自动站送上飞向火星的轨道时，它可以把以往的失败一笔勾销了。
地面同“火星1”号自动站保持4个多月稳定的无线电联系。可是，当“火星1”号接近火星距其195000千米时，它突然“哑巴”了。“火星1”号究竟发生了什么谁也不知道。
1963年3月21日，“火星1”号自动站就这样不体面地结束了首次近距离观察火星的尝试。
1964年11月30日，苏联专家在一系列探测火星的失败发射的艰难道路上又迈出可惜的一步。按照专家们的设想，应当向火星发射“ЗМВ-4А”自动站，发射虽然成功，它顺利进入近地轨道，可后来定向系统发生故障，该自动站却进入去向不明的“自由逃逸”飞行状态。
随着时间的推移，苏联的火星计划再次进入危机期：分别于1969年3月27日和4月14日又进行两次火星发射，但由于“质子K”号运载火箭发生爆炸，两次发射再度受挫。
苏联为了挽回其在空间研究领域的威望，航天设计师制定了“M71”计划，该计划提出，在1971年内向火星发射3个自动站，其中一个自动站应先于美国火星探测器提前进入火星的人造卫星轨道，另外两个自动站应在火星表面着陆，以便对火星土壤进行分析研究。
计划让第一个自动站在火星表面进行软着陆，但由于自动站进入火星大气层的角度出现一点计算上的错误，这次火星表面软着陆未能成功：自动站或与火星擦肩而过，或与火星相撞而“毙命”，下落不明。
然而，1971年5月5日向火星发射的“宇宙419”号自动站由于助推火箭启动时出错，没能进入飞向火星的运行轨道而告失败。
又分别于1971年5月19日和21日向飞往火星的行星际轨道发射了“火星2”号和“火星3”号自动站，这两次发射终于完美无缺。
1971年11月21日，苏联“火星2”号着陆器进入火星大气层因出现故障而坠毁。
1971年12月2日，“火星3”号探测器试图飞抵火星表面，它在着陆时向地球传回15秒钟的火星上肆虐的沙尘暴镜头后，同地面的无线电联络突然中断。专家们推断，探测器着陆制动伞有可能被风速达140米/秒的火星沙尘暴扯碎，探测器未必能安然无恙……
由于火星沙尘暴继续肆虐，前苏联的火星轨道器在拍摄火星表面时白白耗费电能，在拍摄中一无所获，甚至连27千米高的火星上的奥林波斯峰都看不见。结果，该研究计划宣告失败。
1973年，连续向火星发射了4个探测器，都未能完成探测任务：“火星4”号飞临火星，但未能成功进入火星轨道；“火星5”号则在进入绕火星轨道不久失踪；“火星6”号着陆器成功进入火星大气层并打开制动伞，后来便神秘失踪；而“火星7”号甚至还没有进入绕火星轨道就失踪了。
1988年，共发射两个探测器：“火卫一”号在飞往火星的途中失去联系；“火卫二”号在进入绕火星轨道后不久与地面失去联系，它携带的着陆器也未能在火星上着陆。
1966年，发射了“火星96”号探测器，探测器进入地球轨道后未能成功点火进入前往火星的轨道，不久坠入太平洋而宣告失败。
（二）美国火星发射成败参半
人所共知，尽管1964年11月5日，NASA发射的第一个行星际自动站“水手”号成功地踏上飞往火星的征途，但是，以往的两次发射却未获成功。
然而，在第3次发射试验中，火星探测器虽然进入飞向火星的预定轨道，它却不知不觉地“逃离”了航天控制中心的监控。据说，“水手3”号自动站未能解决在大气层中的热防护问题，为此它需要增加很大附加重量，因此该自动站由于未能保持在预定轨道上的正常飞行而“石沉大海”，去向不明。
这时，NASA陷入一片混乱，但时间不长。3周后的1964年11月28日，“水手4”号发射升空。这次发射使NASA的专家们的脸上露出成功的笑容：该自动站不仅成功发射，而且飞抵目的地，它历经艰难的长途“跋涉”终于飞临火星，向地球传回21张火星表面照片——人们第一次近距离看到火星表面那没有生命的高低不平的环形山。
就在NASA尚未等到火星的第一批探测结果出来之时的1969年2月24日和3月27日，又分别成功地向火星发射了“水手6”号和“水手7”号两个行星际探测器：前一个探测器在距火星3390千米时对其进行了详细考察并向地球传回76张火星照片。后一个探测器又向火星接近了3500千米并传回126张照片。
毋庸置疑，在火星上，等待人们的是一个最不好客的世界，在那里，很少有机会遇见火星河渠的建设者们——NASA的一位官方代表证实了这一点，他声称：“我们得到极佳的火星照片，可是，这些火星照片能向我们展示些什么呢？——一些令人凄凉而没有希望的死寂景观！”
然而，接下来的10年表明，甚至一些高官认为，他们看错了火星，他们不想在探测火星的道路上走得太快。
不久，美苏的火星角逐进入“休战”期，两国的航天专家们都开始冷静下来——他们在等待航天发射的天文时机的同时，各自都在努力寻找航天技术上的解决方案，力争不仅能提高发射的可靠性，而且还能获得有关火星的全新信息，因为谁也不想拿巨额投资“打水漂”。因此，美苏两国都为火星计划大幅削减开支。美国国会对制造新一代空间站“旅行者”号的计划也进行部分削减。
美国计划借助“土星5”号大推力运载火箭把重1090千克的“旅行者”号探测器送上火星轨道，让它成为火星的一颗人造卫星，同时向火星表面释放载有生物学仪器的探测器，以便寻找那里的有机生命。可是，由于“旅行者”计划被削减开支而降至第二位，与此同时，在1969年至1973年计划进行5次发射，总耗资12.5亿美元，加上越战的开支不断增大，“旅行者”计划被迫暂停。最终决定在1971年仅一年内发射“水手8”号和“水手9”号自动站。1971年5月8日发射的“水手8”号自动站发射不久，因运载火箭第二级停止工作而坠入大西洋。
1971年2月，美国天文学家查·凯宾预报：在火星的夏末秋初之交，很可能出现沙尘暴，火星不同于地球，那里的沙尘暴要持续长达几个月时间。
1971年9月20日，苏联两个自动站和美国一个自动站几乎同时出现在火星近旁。
1971年11月10日，美国“水手9”号自动站早于苏联自动站提前打开了摄像机，这时，全球性沙尘暴席卷整个火星。为安全起见，“水手9”号自动站关闭了摄像机，转入近火星轨道开始等待天气转好。
只是到了1971年12月，沙尘暴才停息下来，“水手9”号自动站开始进入工作状态，它向地球传回火星表面的高清图像。
到1972年10月27日“水手9”号自动站上的电能全部耗尽时止，它共向地球传回7239张照片。行星学家从传回的部分照片中惊异地发现，火星上绵延数百千米的“河床”，给人的印象是，火星上某个时候这些“河床”是被湍急的水流冲刷而成的。
这一发现从根本上改变了关于火星的地理概念。此外，火星上有水（或曾经有过水）——这意味着那里可能有生命！可见，NASA掌握着充分证据以便准备对火星作进一步考察。
20世纪90年代，人类共向火星发射8个探测器，只有两次成功，其中，1997年的“火星探路者”号是人类首次在火星上可以自由运行的火星探测器。
2003年，美国向火星发射了“勇气”号和“机遇”号火星探测器，向地球传回有关火星岩石成分的数据，与此同时，它还传回第一张火星的彩色三维图像照片。“机遇”号在“勇气”号着陆后两周时也在火星上成功着陆。
美国于2007年8月4日发射的“凤凰”号火星探测器2008年5月25日在火星着陆，该探测器的本次使命是在极地附近寻找水或冰，以探索火星上是否存在生命。这次火星探测是地球人类12次火星着陆探测中的第6次成功探测。
经历了半个世纪的火星探测，只是人类整个火星探索、考察和开发宏伟计划中的一个开端，还有更艰难、更漫长和更复杂的征服火星之旅在等待着人类！
（三）火星上发现生命迹象
美国NASA“好奇”号火星车在火星上一个叫“黄刀湾”的地方采集的土样显示，那里的某个时候曾经有过水。哪里有水那里就意味着有生命迹象。火星上这一轰动的新发现几天来在美国举行的地球物理学联合会学术会议上引起强烈反响。专家们相信，2014年在火星盖拉环形山着陆的美国“好奇”号火星车目前正沿着干涸的湖底行进。根据对在当地采集的土样的矿物成分分析，有望在这里的地下发现湖泊和河流。
科学家们认为，火星昔日的湖泊中可能存在过生命，因为他们在这里发现了碳、氢、氧、氮、磷和硫，要知道，微生物可借助这些物质补充能量而生存下去。美国加利福尼亚理工学院地质学教授仲·格罗京盖尔相信，定居火星湖中的地下微生物会自我感觉非常舒服。他的同行对此说：“人可以饮用火星上的水了！”
（四）干涸河床密布暗示昔日波涛汹涌
1976年，NASA向火星发射了“海盗1”号和“海盗2”号行星际自动站，自动站在火星表面实现了软着陆，并首次传回火星表面的电视传真图像，科学家们根据这些传真照片坚信，今天的火星是一颗多沙尘而干燥的行星，其表面留下的这些纵横交错干涸的古老河床和水流冲刷形成的峡谷表明，火星上某个时候曾经有过水，而且水量充沛。从获得第一批火星照片的几十年来，随着对火星的深入考察，不仅在火星的大气中发现水的痕迹，而且在火星两极发现由冰和固态二氧化碳组成的极冠。那么，昔日火星峡谷中和大流河川中曾经波涛汹涌的水跑到哪里去了？
今天，科学家们发现，在火星地表铁锈色沙层的下方隐藏着科学上真正的意外发现——在火星最寒冷地区一米多深的红岩和红沙的地下埋藏着丰富的冰冻水。
2002年2月，运行在火星轨道上的美国“火星俄底修斯”号探测器的γ分光计和其他仪器启动工作，它们的火星使命就是寻找火星上的水。这些仪器刚刚开始工作就使天文学家和宇宙地质学家欣喜若狂——这些仪器传回的信号证明，在火星的地下蕴藏着数量极大的氢——这只说明一点：那里有水！
NASA科学家从2002年2月就开始根据“火星俄底修斯”号探测器传回的数据绘制出氢（即水分子氢）在火星南北半球的分布图。据初步估算，在火星地表土层的下方蕴藏着巨大的冰层，这个冰层的一半是由冰冻水组成，而另一半则是由二氧化碳组成。
美国天文学家拜尔专门从事“火星是否存在水”的问题研究，他认为，“火星俄底修斯”号探测器上的仪器传回火星上的冰冻水不在地表而在地下的信号，是一个非常出人意料的极其重要的事实，问题在于，借助照相机不可能发现火星地表以下的水，要想搞清在火星地下蕴藏着冰还是水，必需借助γ分光计和中子分光计，正巧在“火星俄底修斯”号探测器上安装有这两种仪器。
（五）火星上发现古老河床
科学家从NASA“好奇”号火星车传回的最新火星地表照片中首次发现火星上富含砾石的古老河床。该地点位于火星赤道盖尔撞击坑北部。“好奇”号拍到的砾石聚积层与地球流水作用下的砾石进行比对，两者惊人地相似。
科学家通过火星古老河床与地球河床砾石形态的比对推测，在远古时期，撞击坑中曾存在水量充沛的河水。这一发现是火星早期存在液态水的有力证据。目前，科学家们正在对砾岩层地貌进行详尽研究，砾石的大小和形态为这一研究提供了关于火星远古时期河水的流速和流距的线索。
这是在火星盖尔撞击坑坡地的夏普山底部发现的砾岩层。美国加州大学研究人员威迪特里希通过对火星新发现的古老河床砾岩层照片的分析和研究认为，火星远古时代河水的流速可达0.91米/秒，河水深度可至人的裸关节与臀部之间。这一古老河床的发现使科学家们首次看到火星上存在液态水流冲刷留下的痕迹。
较早之前由火星轨道探测器拍摄的该地区的照片中显示出这里存在许多显明的条纹状沟渠，液态水自上而下流动形成了扇形冲积地貌。有些砾石的形状呈圆形，这表明该地区曾存在湍急的水流冲刷并使砾石做远距离移动。在扇形冲积地貌中还发现数量较多的沟渠，这说明远古时期的某个时候火星上存在长时间的液态水流动。科学家通过地球上溪流砾石受液态水的侵蚀形态与“好奇”号所拍摄的砾石外貌进行详尽的比较性研究。