1609年，意大利科学家伽利略研制了一架望远镜，这架望远镜的直径不到3厘米，清晰度不高，但毕竟可以用来观察天体。伽利略用这架望远镜所做的第一件事就是瞄准月球。那时，正统的天文学宣称，月球是一个完美的球体，像水晶一样光滑。然而，伽利略从望远镜里望去，看到的全然不是这么一回事。
月球是一个表面凹凸不平的球体！伽利略为自己的发现感到震惊。他在《星际使者》中描述所见到的情景：“新月之后四五天，当月球现出亮亮的尖角时，明暗两部分之间的界线，完全不是完美球面上那样的圆滑。相反，分界线并不平整，也不规则，充满锯齿形。”
在明暗之间的界线附近，明亮的区域里有些小黑块，阴暗区域中则有些亮点，随着界线移动，黑块减少，亮的部分增加。这现象恰如在地球上，当太阳升空时，山峰照亮的部分增加，山谷阴暗的部分减少。显然月球上有山！
月球上这些山峰和山谷，伽利略把它们描绘成“好似孔雀尾巴上的圆斑”，背着阳光的边缘上有一道黑色带，面向阳光的那一边则照得通明。这应是一些圆形的幽谷，四周围绕着山脉，也就是我们今天所称的“环形山”。
伽利略从确定影子的长度开始，终于算出这些山的高度。他认为某些山高达7000米，超出当时已知的地球上任何山峰的高度。月球比地球小得多，却有更高的山，因此月球表面更加高低不平，他还在自己写的书中绘了插图。
那么，既然月球表面如此高低不平，为什么它明亮部分的边缘呈如此完美的圆形，而不是锯齿状呢？伽利略这样回答：那是因为在明亮部分的边缘上（我们永远只能见到月球的一个侧面）有许多山脉并列着，在我们看来，一条山脉的凹陷部分被另一条山脉的隆起部分填满了，因而边缘部分就呈现出圆形。这就像波涛汹涌的大海，从远处看去，海面似乎是平的，因为所有的波峰高度相同，遮掩了隔开它们的波谷。
现代望远镜发明后，天文学获得了极大的发展。通过望远镜和光学分光镜，人们不但认识到月球是与地球相似的天体，而且发现两个天体的物质都是相同的。于是，许多人开始讨论地球的多样性问题，猜测其他天体是否具有像人一样的生命。