1890年，美國天文學家珀西瓦爾·羅威爾利用大型望遠鏡觀測火星，偶然發現在火星表面存在著一些溝壑，這些東西和地球上人工開鑿的運河看起來極為相似。此後，人們開始懷疑有“火星生命”的存在，大量關於“火星人”的科幻故事從此也廣為流傳。科學家們一直相信火星上有水資源的存在，而且可能是在火星兩極或大氣高層中以冰雪及水蒸氣的形式存在。甚至有許多科學家相信，火星上也可能曾分佈有河流和冰川。因為從目前觀測到的照片來看。火星上有許多峽谷和溝壑看起來應該是水流衝擊而成的。為了證明火星上的確有生命之源——水的存在，美國和蘇聯兩個超級大國從20世紀60年代起就開始了大量的火星探測工程。
1960年10月，蘇聯先後兩次發射了火星探測器，但不幸的是都沒有飛到火星的軌道就失事了。
1962年11月1日，蘇聯又發射了3個火星探測器，其中一個在飛往火星的途中與地球失去了聯繫，而另外2個只飛到火星的軌道上便停留在那裡了。
1964年11月28日，美國發射的“水手4號”探測器於1965年7月14日飛至距火星9280千米的地方，成功地在近距離拍到了22張這顆紅色星球的照片。
1971年5月19日和5月28日，蘇聯連續發射了“火星2號”和“火星3號”探測器。同年的12月15日，蘇聯的“火星3號”首次在火星上著陸，並從火星表面向地球發送數據達20秒。
1971年5月30日，美國又成功發射了“水手9號”探測器，同年11月14日駛入距火星1280千米的軌道，並在該軌道上運行將近1年時間，拍攝照片7328張。依據這些照片資料，美國第一次為火星上的高地、火山、窪地和峽谷等地形命名。
1975年8月20日和9月9日，美國又分別發射了“海盜1號”和“海盜2號”探測器。1976年7月20日和9月3日，這2個探測器依次在火星上成功著陸，其中的“海盜1號”在火星上工作了6年，大量新的寶貴數據和圖像被髮回了地球。兩次登陸都沒有在火星上找到任何有生命的特徵或痕跡。
由上述事實可看出，在這些早期的火星探測中，最成功的應該是美國的“海盜1號”和“海盜2號”探測器。美國宇航局1975年發射了這兩艘“海盜號”火星探測器，探測器經過為期一年的星際旅行，終於成功進入了火星大氣層，並分別在火星軟著陸。科學家們在這兩個著陸器上裝備了大量的精密儀器，利用這些儀器能分析火星的土壤，同時也能對火星上的氣壓、風速、溫度等指標進行測量，並確定了火星大氣的元素構成。為了探測火星上是否存在生命的跡象，還專門設計了一些實驗。在這些實驗中，先是用機械手臂挖掘採集了火星的土壤樣本，再通過實驗來對土壤樣本進行分析研究，結果發現火星土壤中釋放出氣體。然而那時的科學家卻將之歸因於化學反應。
在1999年，曾為美國宇航局工作過的南加利福尼亞大學的神經生物學家約瑟夫.米勒卻要求美國宇航局重新研究20多年前的實驗結果。因為米勒堅信，美國宇航局在1975年發射的“海盜號”火星探測器探測收集到的資料中，有可以證實火星上存在生命的證據。但後來有關的資料丟失了，致使人們知道這個發現時，已經晚了25年。到目前為止.美國宇航局的研究還只能證明火星表面發生過化學反應。米勒進一步指出，是美國宇航局把實驗的數據弄丟了。美國宇航局考慮了米勒的意見，徹底查找了檔案裡的資料，終於有一份被忽視已久的電腦記錄被找了出來。由於這份記錄所用的是極為陳舊的編碼格式，已經沒有能識別這種編碼程序的設計師在世。因此米勒只能靠美國宇航局人員保留下來的數據備份進行自己的研究工作。那些數據很少，只是原來的1/3而已。米勒把資料集中起來進行分析，終於得出結論。認為在火星上很可能有生命出現。2001年11月28日，他在參加在聖迭戈召開的科學研討會時，將研究成果公佈於世。
進入20世紀90年代以後，由於蘇聯的解體，火星探測幾乎成了美國人的“專利”。美國在這期間先後進行了多次火星探測。
1992年9月24日，為了考察火星的地理和氣候狀況，美國發射了“火星觀察者號”探測器，為載人飛船今後飛往火星探測道路。
1996年，美國將“火星探路者號”探測器發射到太空中，並把相當多的火星照片發回地球。3個月後，美國“火星全球測量者號”探測器進入火星軌道，開始繪製火星地圖。
2001年10月29日，美國火星探測器“2001火星奧德賽”又在火星上取得了大量的探測結果。
2001年11月底，美國科學家對火星探測器發回的新照片進行了研究，後來提出了火星表面部分地區很可能存在水的固態形式即冰的設想。火星上曾經有水的猜測終於為這項新研究所證實，同時這項新研究也支持了火星早期時候有可能存在生命的假設。這項研究結果認為。火星表面在早期也是分佈著廣闊的海洋，甚至估計火星上每平方千米擁有的水量比地球還多。
美國布朗大學的科學家在英國《自然》雜誌上發表文章說，“火星環球勘探者”探測器仍在圍繞火星飛行，並向地球發回了8000多張高清晰度照片。在對這些照片進行研究後，發現有一種地形較為光滑。科學家認為，這種地形表明該區域的土層是多孔的土壤裡面滲入了水後結冰、凝固而成的，或者是水混合了冰、塵土和岩石所成的狀態，在火星表面形成了一層厚度達90釐米的覆蓋層。在龐大的火星表面，從火星寒冷的南極直到大約南緯60度的很大一片區域裡都被含水區所佔據。
據估計，火星上共有約1.5萬～6萬立方千米的冰是以這種形式存在的，融化後整個火星表面便可以鋪上一層厚度為10~40釐米的水。由於在這類地形上基本沒有發現隕石坑，科學家推測它們的年齡不到10萬年，應該是很年輕的。
研究顯示，在火星大氣高層中包含著大量的氫原子。而組成水分子的主要元素便是氫原子，這些氫原子應該是水分子分解後形成的，而且由於氫原子的質量相比較於同樣構成水分子的氧原子比較低，所以氫原子最後才會升至大氣高層。
雖然目前只找到了水分解反應的產物之一氫原子，但是這一發現對於推測火星曾經有過的含水量大有幫助。
研究還表明，早期的火星上有一個海洋，其深度最深可達1.6千米。由於發生了化學反應，加上小行星和彗星的撞擊，致使火星在過去幾百萬年中逐漸失去了足夠覆蓋火星27米高的水分。
研究人員認為，水仍然存在於火星土壤深處，或者是處於冰凍狀態。
假如最後可以證實這一發現，連同其他火星上有水的證據，便會使火星上曾經存在液態水甚至簡單生命的可信度大大提高。假如人類可以進一步探測出充足的水資源，這會使人類上火星考察乃至移居火星變得更加容易。說不定有一天，人類就會成為“火星生命”呢！
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