美国于1964年11月27日，从佛罗里达州肯尼迪角基地发射了”水手4号“探测器。”水手4号“是一个八角柱形的火星探测器，装有4块太阳能电池极板和一些摄影照相等装置，重量为261千克。
”水手4号“从地球平安地飞行了850000000万千米，于1965年7月14日，飞过了距火星9650千米的地方。那时拍照下来22张火星表面的照片，并用电波发回到遥远的地球。
水手4号所照的地带是，从北半球的普罗彭蒂斯海开始，在亚马逊沙漠处越过赤道，直到南半球的锡伦海和奎登奇斯海。
根据水手4号所照的照片，究竟发现了什么呢？第一，像月亮表面一样，发现了大大小小的环形山穴。
例如，在”水手4号“发回来的第7张传真照片上，照下来的是亚马逊大陆以南的美索吉尔沙漠。在这一地带，看到的全是直径20到30千米的环形山。火星上的环形山和月亮上的环形山稍有不同。火星上的环形山由于风化作用，形状很不完整。在第8张照片上虽然是在同一个地带照下来的，但环形山形状却没有多大改变：直径从34千米到40千米的环形山并排形成一组；环形山的边缘即外轮的高度，从喷火口底部算起，高达6800米。
第11张照片是锡伦海。从地上用望远镜去看，是发暗的地带。但照片上却显示出是一个直径为163千米巨大的环形山，而且沿着环形山又跟随一些小环形山。像这样一些火星上的小环形山，后来又经过详细检查，单是水手4号照下来的，就发现有300多个，整个火星上恐怕不止几万个。总之，火星的地形，不如地球平坦，和月球近似。