當天文學家開始用望遠鏡觀察火星時，他們並沒有像觀察金星時那樣感到失敗。因為火星的大氣非常幹凈，只是偶爾會有雲，所以天文學家可以直接看到火星的表面。他們看到的是壹個橙色(並非真正的紅色)的沙漠世界，點綴著黑色的大陸斑點和兩個若隱若現的極地皇冠。
當人們可以看到火星的表面特征時，他們就可以測量火星的自轉周期。火星上的壹天是24小時37分鐘，比地球上的略長半小時。火星的自轉軸與其公轉平面之間存在25.2°的夾角(地球的黃道角為23.5°)，這使得火星壹年四季都在變化。因為火星圍繞太陽公轉的時間約為2年(地球上的壹年)，火星上每個季節的長度是地球上的兩倍。
從極冠的變化可以看出火星上季節的變化。每年某個半球的春天，該半球的極冠都會收縮變小。黑色條紋延伸到赤道。有人推測這是極冠的冰變成了水。隨著水從極地流向赤道，火星上的植被在新的壹年開始生長。當然，後來證明這個猜想是錯誤的。
火星的軌道非常橢圓。它與太陽的平均距離超過6543.8億公裏，但在壹個火星年中，它與太陽的實際距離會發生3000萬公裏的變化(對於地球來說，這個變化距離只有300萬公裏)。
地球以更快的速度繞太陽運行(因為它比火星更靠近太陽)，大約每兩年經過火星附近壹次。天文學家稱這壹過程為“沖”(中國古代天文學家命名，西方人稱之為“沖”，意為“相反，相對”，指此時火星在天空中相對於太陽的位置)。在沖的時候，整個晚上都可以看到火星，它也是離地球最近的地方，所以這是我們觀測紅色星球的最佳時間。
有壹年，意大利天文學家Giorgio Schia Bareli報告說，在壹次非常好的火星撞擊觀測中，他在火星表面發現了河流般的暗條紋，他稱之為“通道”。不久，其他天文學家也觀察到了那些條紋狀的東西。這個消息也激勵了壹大批人加入觀測火星的行列。其中壹位，美國洛厄爾在美國亞利桑那州建造了洛厄爾天文臺，專門用於觀測火星。
洛厄爾將那些通道視為火星上智慧生物建造的運河，用來將極地溶解的水引導到需要的地方。這個消息在全世界引起了轟動。
火星上有智慧生命的想法在19的結尾立刻成為了科幻小說的主題。他們描述了各種火星生命形式及其生活方式。“火星通道”也成了最受歡迎的東西。人們絞盡腦汁用各種方式給火星人問候，讓他們知道地球上還有人生活。各種想法從點燃巨大的通信煙霧到數萬人同時在撒哈拉沙漠舉起鏡子將陽光反射到火星。1892年，法國科學院懸賞65438+萬法郎給能聯系到火星人的人。當時人們認為6.5438億法郎太多了，因為聯系火星人是如此容易的壹件事。
1898年，H.G.Wells出版了他的新書《世界大戰》:火星人不願意在充滿沙漠的火星上生活，他們把貪婪的目光瞄準了綠色的地球。1938年萬聖節(壹個基督教宗教節日)前夕，他們發動了壹場戰爭。當然這是虛構的，但是還是有很多人看了之後覺得毛骨悚然。
在20世紀40年代和50年代，關於火星上是否存在生命的爭論仍在繼續。壹些著名的天文學家說他們見過運河，但是壹些同樣著名的天文學家說他們從未見過。對火星大氣和火星溫度的科學分析結果也開始讓人們質疑火星生命的存在。
測量表明，火星赤道地帶的溫度白天約為28℃，夜間下降到-132℃，這主要是因為火星的大氣非常稀薄，無法保持火星上的熱量。這種氣候不適合生命。
當然，我們沒有親自去。我們派出了探測船。20世紀60年代中期，美國水手4號飛過火星，它發回的照片顯示，火星上有許多隕石坑、火山和沙漠。這讓那些期待火星上有生命的人徹底失望了。20世紀70年代，其他探測器進入火星周圍軌道，前蘇聯的“火星3號”也釋放了壹個著陸艙登陸火星，對火星進行了更詳細的觀測，試圖尋找火星上的生命跡象，但壹無所獲。
塔塞斯高地幾乎和北美壹樣大，比周圍的平原高出6公裏，它是地球上最年輕的地區(約20億至30億年)，因為這裏有許多巨大的活火山。
雖然火星的直徑只有地球的1/2，表面積只有地球的30%，但它有很多值得驕傲的自然奇觀。水手9號從巨大的沙塵暴中首先看到的是幾座巨大的死火山的頂部。最大的火山是“奧林匹斯之雪”，它可以覆蓋整個科羅拉多州。它的隕石坑直徑為55公裏。
火山的高度主要由其所在星球的重力決定。這是因為火山的高度是由其支撐自身重量的能力決定的。金星和地球的大小和質量相似，所以它上面的火山高度差不多。火山上的重力只有地球的38%，所以它上面的火山高度是地球的2.5倍。
火星上有巨大的峽谷，其中最大的是水手谷。這個峽谷綿延5000多公裏，寬200公裏，比周圍地面低6-7公裏。谷壁非常陡峭，比地球上最大的峽谷——科羅拉多大峽谷(長46公裏，深1.8公裏)還要大得多。不是水蝕形成的，是地質斷層形成的。
火星表面大約有1/4個環形山，尤其是在南半球。事實上，這正是來自地球的探測器經過的地方，所以它給人的印象是火星和月球非常相似。火星上的環形山比月球上的要淺，直徑小於3公裏的火山很少存在，都是風蝕的結果。
從火星上海拔最低的霍勒斯盆地到海拔最高的泰勒斯高地，海拔差為21km。在地球上，從最低的馬裏亞納海溝到珠穆朗瑪峰只有12km。
除了水手谷可以匹配洛厄爾的火星運河地圖，訪問火星的探測船未能發回任何運河的照片。那些被證明是望遠鏡光學像差的“運河”，只存在於想要觀測它們的天文學家的頭腦中。火星運河的例子顯示了訓練有素的科學家如何欺騙自己“看到”他們想看到的東西。
很多天文學家見過的火星上的季節交替現象是什麽？那些從極冠蔓延到赤道地區的黑色條紋被證明是由火星上的季風用輕塵覆蓋黑色巖石或去除輕塵引起的顏色變化造成的。
火星的大氣非常稀薄，液態水不可能存在。極冠含有冰和幹冰，但在火星的春天，極冠不會融化，而是直接汽化。水霧有時會形成，但火星上不會下雨。簡單來說，火星比撒哈拉沙漠更幹燥。
火星上惡劣的氣候仍然不足以讓壹些科學家放棄火星上存在生命的希望，因為地球上就有生命生活在如此惡劣的環境中。1976年夏天，美國“維京1”和“維京2”登陸火星表面。他們都可以挖掘火星上的巖石，分析巖石成分。但是沒有發現陽性結果。
由於美國“海盜”探測器不能移動，只能探測其著陸點附近是否有生命跡象。所以我們不能否認其他地方會有生命存在的證據。而且，他們只探測是否存在類似地球的生命跡象。也許火星上的生活與地球上的生活有所不同。然而，“海盜”並沒有發現有機物的存在，而有機物被科學家認為是生命存在的必要條件。所以，總的來說，這些結果被科學家們接受為火星上沒有生命的結論，至少在著陸點沒有。
雖然已經熄滅，但火星上的巨大火山在多年的噴發中已經向大氣提供了足夠的二氧化碳。充足的二氧化碳可以使火星的溫度保持在較高的水平，較高的溫度為液態水的存在創造了條件。事實上，火星上確實存在被河流侵蝕過的河流，那些河流的大小和地球上的主要河流差不多。
火星極冠中的水不足以提供曾經流遍火星的水。大多數科學家認為，火星上的水是以永久凍土的形式存在的，即水存在於土壤中。
月球環形山周圍的地面是幹燥的巖石和灰塵的混合物，但火星環形山周圍似乎有液體流動的痕跡。這是火星地表下的永久凍土在高溫下液化的表現，支持了永久凍土存在的假設。
地球軌道形狀的逐漸變化造成了地球周期性的冰河期冰雪覆蓋，然後解凍。這同樣適用於火星，它的軌道也在變化。目前很可能處於它的冰期。當它解凍變暖時，火星上的春天可能會回來。
在兩艘維京飛船(海盜1和海盜2號)發回的數千張照片中，有壹張非常有趣的照片，是壹張看起來非常像人臉的巖石照片。可惜這張照片被很多偽科學利用，大出風頭。這件事的解釋也很簡單。這只是巧合。就像妳看著壹朵雲，會想到很多不同的東西，比如動物，物品。當妳看著壹塊巖石和它的影子的合成圖像時，妳會覺得它像妳熟悉的東西。而且這張照片會讓妳想起壹個人臉上的身影，沒什麽奇怪的。
兩艘美國宇宙飛船將從1997開始探索火星。“火星環球探測器”於1997年9月進入火星軌道，其拍攝的照片可以清晰地看到火星表面約5米的細節。同時，通過確定火星上的重力分布，它還將探測和確定火星上的礦藏分布。
“探索者”於1997年7月4日在火星表面著陸，並釋放了壹個機器人探測器“sojourner”，對火星表面的巖石進行詳細分析。同時，“探測器”會記錄著陸點每天的天氣情況。通過互聯網，妳可以找到火星的每日天氣預報。在未來，美國和俄羅斯也將有航天器訪問火星進行調查活動。
沒有宇宙飛船把巖石從火星帶回地球，但是壹些科學家仍然相信他們擁有的巖石來自火星。原因是“海盜船”探測器在20年前分析了火星的巖石特征，其中壹些與地球上的巖石特征有很大不同，所以那些科學家認為他們有火星石頭。這些火星石頭可能是在壹次火星碰撞中散落到太陽系中的，然後經過很長的距離到達地球。
這些巖石具有與水相互作用的特性，大部分帶有鹽和粘土。總的來說，它們有助於證實火星曾經有較厚的大氣層，水在表面流動。1996年，壹個科學小組發現壹些巖石具有火星原始生命造成的微觀結構。