1890年，美国天文学家珀西瓦尔·罗威尔利用大型望远镜观测火星，偶然发现在火星表面存在着一些沟壑，这些东西看起来和地球上人工开凿的运河极为相似。人们开始怀疑有“火星生命”的存在，大量关于“火星人”的科幻故事也广为流传。科学家们一直相信火星上有水资源的存在，而且可能是在火星两极或大气高层中以冰雪及水蒸气的形式存在。甚至有许多科学家相信，火星上也可能曾分布有河流和冰川。因为从目前观测到的照片来看，火星上有许多峡谷和沟壑看起来应该是水流冲击而成的。为了证明火星上的确有生命之源——水的存在，美国和苏联两个超级大国从20世纪60年代起就开始了大量的火星探测工程。
1960年10月，苏联先后两次发射了火星探测器，不幸的是都没到火星的轨道就失事了。
1962年11月1日，苏联又发射了3个火星探测器，其中一个在飞往火星的途中与地球失去了联系，而另外2个只飞到火星的轨道上便停留在那里了。
1964年11月28日，美国发射了“水手4号”探测器。在1965年7月14日飞至距火星9280千米的地方，“水手4号”成功地在近距离拍到了22张关于这颗红色星球的照片。
1971年5月19日和5月28日，苏联连续发射了“火星2号”和“火星3号”探测器。同年的12月15日，苏联的“火星3号”首次在火星上着陆，并从火星表面向地球发送数据达20秒。
1971年5月30日，美国又成功发射了“水手9号”探测器，同年11月14日，“水手9号”驶入距火星1280千米的轨道，并在该轨道上运行将近1年时间，拍摄照片7328张。依据这些照片资料，美国第一次为火星上的高地、火山、洼地和峡谷等地形命名。
1975年8月20日和9月9日，美国又分别发射了“海盗1号”和“海盗2号”探测器。1976年7月20日和9月3日，这2个探测器依次在火星上成功着陆，大量新的宝贵数据和图像被发回到地球。其中的“海盗1号”在火星上工作了6年，两次登陆都没有在火星上找到任何有生命的特征或痕迹。
由上述事实可看出，在这些早期的火星探测中，最成功的应该是美国的“海盗1号”和“海盗2号”探测器。美国宇航局于1975年发射了这两艘“海盗号”火星探河器。探测器经过为期一年的星际旅行，终于成功进入了火星大气层，并分别在火星着陆。科学家们在这两个着陆器上装备了大量的精密仪器，这些仪器能分析火星的土壤，同时也能对火星上的气压、风速、温度等指标进行测量，并确定了组成火星大气的元素构成。为了探测火星上是否存在生命的迹象，科学家们还专门设计了一些实验。在这些实验中，探测器先是用机械手臂挖掘采集了火星的土壤样本，再通过实验来对土壤样本进行分析研究，结果发现，火星土壤中能够释放出气体。然而那时的科学家却将之归因于化学反应。
在1999年，曾为美国宇航局工作过的南加利福尼亚大学的神经生物学家约瑟夫·米勒要求美国宇航局重新研究20多年前的实验结果。因为米勒坚信，美国宇航局在1975年发射的“海盗号”火星探测器探测收集到的资料中，有可以证实火星上存在生命的证据。但由于后来有关的资料丢失了，到目前为止，美国宇航局的研究还只能证明火星表面发生过化学反应。米勒进一步指出，是美国宇航局把实验的数据弄丢了。美国宇航局考虑了米勒的意见，彻底查找了档案里的资料，终于有一份被忽视已久的计算机记录被找了出来。由于这份记录所用的是极为陈旧的编码格式，已经没有能识别这种编码程序的设计师在世。因此米勒只能靠美国宇航局人员保留下来的数据备份进行自己的研究工作。那些数据很少，只是原来的1／3而已。米勒把资料集中起来进行分析，终于得出结论，认为在火星上很可能有过生命。2001年11月28日，他在圣迭戈召开的科学研讨会上，米勒将他的研究成果公布于世。
进入20世纪90年代以后，由于苏联的解体，火星探测几乎成了美国人的“专利”。美国在这期间先后进行了多次火星探测。
1992年9月24日，为了考察火星的地理和气候状况，美国发射了“火星观察者号”探测器，为载人飞船飞往火星探测道路。
1996年，美国将“火星探路者号”探测器发射到太空中，并把相当多的火星照片发回地球。3个月后，美国“火星全球测量者号”探测器进入火星轨道，开始绘制火星地图。
2001年10月29日，美国火星探测器“2001火星奥德赛”又在火星上取得了大量的探测结果。
2001年11月底，美国科学家对火星探测器发回的新照片进行了研究，提出了火星表面部分地区很可能存在水的固态形式（即冰）的设想。这项研究结果认为，火星表面在早期分布着广阔的海洋，火星上每平方公里拥有的水量甚至比地球还多。
美国布朗大学的科学家在英国《自然》杂志上发表文章说，“火星环球勘探者”探测器仍在围绕火星飞行，并向地球发回了8000多张高清晰度照片。在对这些照片进行研究后，发现有一种地形较为光滑。科学家认为，这种地形表明该区域的土层是多孔的土壤里面渗入了水后结冰、凝固而成的，或者是水混合了冰、尘土和岩石等，在火星表面形成了一层厚度达90厘米的覆盖层。在庞大的火星表面，从火星寒冷的南极直到大约南纬60度的很大一片区域里都是这样的含水区。
虽然目前只找到了水分解反应的产物之一——氢原子，但是这一发现对于推测火星曾经有过的含水量大有帮助。
研究还表明，早期的火星上有一个海洋，其深度最深可达1.6千米。由于发生了化学反应，加上小行星和彗星的撞击，致使火星在过去几百万年中逐渐失去了所有的水分。
研究人员认为，水仍然存在于火星土壤深处，或者是处于冰冻状态。
假如将来可以证实这一发现，连同其他火星上有水的证据，便会使火星上曾经存在液态水甚至简单生命的可信度大大提高。假如人类可以进一步探测出充足的水资源，那么，人类进行更进一步的火星考察乃至移居火星都将变得更加容易。
火星人脸形状图
2001年2月9日，两名美国的科学家（弗兰登和奥尼尔）发布了一条令科学界非常震惊的消息，他们称已经在火星上发现了一种构图，这种构图类似于人脸的形状，并认为这进一步证明高级生命有可能在火星上存在过。根据《纽约邮报》报道，这两名科学家在曼哈顿专门举行了一个新闻发布会。在这次会上他们宣布，经过长时间非常仔细的研究后，他们发现在火星地表上有一幅类似于人类脸庞的构图。这幅构图面积巨大，宽度近5公里，而“脸孔”上则有着和人类相似的鼻梁、眼睛和嘴唇的轮廓。
奥尼尔表示，他们的发现堪称“人类文明史上最重要的发现”。但美国航空航天局则对这一发现不怎么相信，航空航天局的发言人当天表示，奥尼尔和弗兰登不应该忘记这样一个事实：从来没有高级生命在火星上出现过。但奥尼尔和弗兰登都表示：美国航空航天局的“火星环球勘探者”最近从太空发回来了65000张照片，他们是对这些照片进行了认真细致的研究后才得出这一结论的。多年来，有关火星上存在高级生命的说法很多，有的科学家甚至怀疑火星是生命的起源地。
2001年2月26日，美国国家航空航天局宣布，在南极发现了一块火星陨石。在对其进行研究后，人们发现此块陨石中含有呈长缝状排列的磁晶体，而只有在微生物的作用下才会形成这样的排列形状。这是到目前为止人类提出的火星上可能存在原始生命最新的有力证据。是否真的如这两名美国科学家所说，火星上存在人脸构图，相信随着科学技术的进步，科学家们终能解开这个难题。
火星上为何有河床而没有流水
登月的成功，进一步激发了人类探索其他星球的欲望。科学家们在寻找存在生命迹象的星球时，对火星产生了浓厚的兴趣。
在1964～1977年这十几年间，美国对火星发射了“水手号”和“海盗号”两个系列共8个探测器。1971年11月，“水手9号”运用高分辨率的照相技术对火星全部表面进行了拍摄，科学家从这些照片中发现了火星上存在着一些宽阔而弯曲的河床。不过，这些河床与轰动一时的运河绝对不是一码事。这些没有流水的河床，最长的大约有1.500公里，宽度则达到60公里或更多。在赤道地区分布着一些主要的大河床，大河床和它的支流系统连在一起，形成水道系统。此外还可以观测到呈泪滴状的岛、沙洲和辫形花纹，支流的流向几乎全部朝着下坡方向。科学家们分析，这种河床只有由像水这样粘滞性小的流体才能造成，这是天然河床，而不是“火星人”的运河。
那么，火星上的河水流到哪里去了呢？这便是当代“火星河之谜”，科学家们纷纷对此展开了研究。
今天的火星表面温度不高，在极冠之中大部分水以地下冰的形式存在着。非常稀薄的大气使得冰在温度足够高时只能直接升华为水蒸气，因此根本无法存在自由流动的河水。
火星河床说明过去的火星肯定与今日的火星有很大的差异。有科学家提出一种假说，认为在火星历史的早期，频繁而剧烈的火山活动喷出了大量气体，这些浓厚的原始大气曾经使火星表面如春天般的温暖，火山上曾经是一番冰雪融化、河水滔滔的美丽景色。后来火山活动减少，火山气体慢慢地分解，火星大气变得稀薄、干燥、寒冷，从此，河床干枯了，火星也成为一个荒凉的世界。
另一种假说认为，在火星的历史早期，自转轴的倾斜度要大于现在，因而两极的极冠融化，大气中融入了大量的二氧化碳气体，大量的水蒸发，在空中凝结成雨滴在赤道地区落下，形成河流。
最令科学家们困惑和关心的问题是：曾经那么丰富的河水跑到哪里去了？有人提出，从巨大的江河到今日滴水无存、河床干涸，这说明火星的气候曾经发生了根本的变化。当然，假说是否真实还需要更多的科学证明。
难窥其实的月亮背面
自古以来，人们就喜欢仰望月亮，然而无论何时何地，人们看到的总是月亮的同一面。为什么人们无法观察到月亮的另一面呢？原因在于月球绕轴自转的周期与绕地球公转的周期刚好相同，因此人们用肉眼始终只能观察到月球的半个球面。
地球的公转轨道面和月亮的公转轨道面存在一个交角，这就使月亮自转轴的南端和北端，每月轮流朝向地球，因而在地球上有时也能看到月亮两极以外的一小部分，占月亮表面的59%。那么其余的41％的月面（月亮的背面）呢？有人说，月亮的背面，也许有空气和水的存在，重力可能要比正面大一些；也有些人预言那里有一片既广阔、又明亮的环形山；还有一部分人认为月亮正面的中央部分是最高地，而背面的中央部分则是一片“大海”——呈暗色的平原。
1959年，苏联发射的“月球1号”探测器在1月4日飞抵离月亮6000米的上空，并拍摄了一些照片传回地球。1959年10月4日，苏联又发射了“月球3号”。它于10月6日开始进入月球轨道飞行，7日6时30分，转到月亮背面大约7000米的高空。当时在地球上的人们看到的是“新月”景象，而在月亮上正是太阳照射其背面的白天，是照相的大好时机。就这样，有史以来拍摄到的第一批月亮背面的照片公之于众。
月亮的背面也像正面一样，中央部分没有“海”，绝大部分是山区，其他地方虽有一些“海”，也都比较小。背面的颜色相较于正面稍红一些。
1966年，美国“月球太空船”所拍摄的照片，使人们能够仔细地看清同美国西北部的圆丘相似的月面上那些大量错落、形状不一的圆丘。科学家认为，是月亮内部熔岩向月面鼓涌形成了这一月貌。
科学家对现代科学仪器观测的结果和宇航员带回的月亮岩石进行分析，做出了这样的假设：在月貌的形成过程中，火山活动和陨星撞击这两种自然力量都起了作用。在火山活动中，形成了许多圆丘和较小的环形山，而那些大环形山则是陨星撞击月亮时造成的。
而随着科学家观测的深入，产生的有关月背的疑团却越发复杂。第一件怪事是月球的最长半径和最短半径都在月背。月球半径最大处比平均半径长4000米，最小处比平均半径短5000米，而月球半径的平均值是我们通常所说的1738千米。
第二件怪事则是月球的正面集中了所有的月瘤。月瘤也叫月质量瘤，是月球表面重力比较大的地方。科学家们估计，在这些地方的月面以下有许多高密度物质。此外，月球上还有些地方重力分布小于平均值。令人不解的是，月瘤所在的正异常区和重力偏小的反异常区都在正面，而月背上却没有一处。
另外，月球“海洋”、“湖”、“沼”、“湾”等凹陷结构占了月球正半球面积的一半，共有30余处这样的凹陷分布在月球上，但90％以上都集中在正面，完整的“海”只有两个是在月背上，不足背半球面积的10％，月背其余90％的面积都是由起伏不平的山地所组成，山地的分布结构呈现出几个巨大的同心圆，地形凹凸悬殊，剧起剧伏，而这种地势是正面所没有的。
人们不禁要问，月球正面与背面的这些差异是怎样形成的？自从看到了月球背面的“本来面目”，科学家便对这一问题从各种角度展开了研究。经过长期的努力，科学界形成了几种不同的见解。
有人认为，在地球引力的作用下月球发生了“固体潮”，即月球地层也出现类似地球上的潮汐现象，结果就导致了正背面的差别。也有人认为，月球正背面的差异是由巨大的温差所造成的。当地球运转到太阳与月亮之间，月亮上便会发生日全食，此时月球正面的温度会急剧降低，因而形成巨大温差，反复的温度骤变引起了正背面的差别。
奇异的“哈雷彗星”鸡蛋
宇宙间的万事万物都是有联系的，月球围着地球运转，地球的表面因而出现大海的潮汐现象。而每当明亮、巨大的哈雷彗星拖着它那美丽的长尾巴造访地球的时候，人们总会惊奇地发现一种奇特的现象——地球上会随之出现蛋壳上“印”有哈雷彗星图案的鸡蛋。这是不是哈雷彗星对地球影响的表现呢？