火星与地球有许多相似之处，这更使许多人坚信火星上同样存在着生命。火星每24．66小时自转1周，所以火星上1天的时间只比地球上的1天多40分钟。地球的自转轴并不垂直于其公转轨道平面，而是倾斜了23°27′，这造成了地球上一年四季的变迁。火星自转轴的倾斜角度与地轴非常接近，为25°11′，这意味着火星上的季节变迁方式亦与地球相同。只是火星到太阳的平均距离约为日地平均距离的1．5倍，所以火星上的每个季节都比地球上的相同季节寒冷。火星的半径是3393千米，约为地球半径的53％，其体积约为地球的15％，质量则约为地球的10．7％。在千差万别的无数天体中，火星与地球的这点儿差异简直是微乎其微。火星的南北极也像地球那样，覆盖着白色的极冠——它们或许也是冰。有冰就应该有水，那便是生命的源泉。后来人们还发现了火星稀薄的大气。
人们越来越觉得火星宛如一个“袖珍的地球”。既然地球是一个“生命乐园”，火星上难道竟然会没有生命？
从洛厄尔到“水手”号
19世纪末到20世纪初，有几位天文学家力主火星上存在智慧生物，其中最著名的当推美国的用西瓦尔·洛厄尔。他以丰厚的财力在亚利桑那州的弗拉格斯塔夫建立了一个私家天文台，并配备了第一流的天文仪器。洛厄尔在那里潜心研究火星达15年之久，拍摄了数以千计的火星照片。他绘制的火星详图上运河多达500条以上，并画出了运河交汇处的“绿洲”。他觉得火星上亮区和暗区的季节性变化，似乎标志着农作物的盛衰枯荣。他以火星运河为题材出版了好几本引人入胜的通俗读物，社会影响相当广泛。
绝大多数天文学家不相信火星上真有运河。例如，素以观察敏锐著称的美国天文学家巴纳德坚持说，无论他用多么好的望远镜多么仔细地观测火星，却从未见过任何运河。他认为那纯粹是一种视觉错误：当人的眼睛竭力注视那些国力难以分辨的物体时，常常会把许多不规则的小暗斑错看作一条条直线。
1913年，英国天文学家蒙德做了一个实验：他在一些圆内画有一些不规则的模糊斑点，然后让一群小学生站到远处，使之仅能隐约看出圆内有一些东西。他要求学生们画出所见的形象，结果他们画的是直线，宛如洛厄尔画的火星运河图。
另一些科学家认为火星不可能保持住水，因而根本不具备可居住性。“运河”即便当真存在，也只是火星外表干燥龟裂造成的宽大裂缝而已。至于火星极冠，则有可能是冻结的二氧化碳，而不是水结成的冰。
20世纪20年代，天文学家通过对火星的分光测量获悉，火星赤道区域的温度可升至0℃以上，足以使冰融化。不过，火星的夜间非常寒冷，以致于黎明时分的温度仍可低于－100℃。火星上昼夜温差如此巨大，足见其大气十分稀薄，这对生命栖居显然十分不利。况且，过于稀薄的大气不能有效地阻挡太阳的高能紫外辐射，后者则会构成对生命的严重威胁。
及至20世纪50年代后期，多数科学家已经相信，火星上不太可能存在高等动植物。但重要是取得更加丰富、翔实的第一手证据。空间时代的来临为此带来了新的契机。1964年11月，美国首次成功地发射了一个火星探测器——“水手4号”。它飞越火星时拍摄的21张照片，显示出火星上拥有众多的环形山，其情景酷似月球。1969年初，“水手6号”和“水手7号”又飞向火星。同年7～8月它们最接近火星时，距离火星表面只有3200千米。它们拍摄了200多幅相当清晰的火星照片，却毫无“运河”的迹象。1971年5月，美国又发射了“水手9号”。当年11月它进入环绕火星的轨道，成为火星的人造卫星。“水手9号”拍摄的照片明白无误地证明：火星上没有运河。与此同时，它又发现那里有许多蜿蜒曲折的特征，它们拥有众多的分支，外观酷似干涸的河床，只是其中没有水。这艘飞船在349天内向地球发回了7329幅照片，最后坠毁在火星上。
“海盗”号登上火星
1975年，美国向火星发射了两艘新的宇宙飞船——“海盗1号”和“海盗2号”。1976年7月20日，“海盗1号”的着陆器降落在火星的克赖斯平原上。大约7个星期后，“海盗2号”的着陆器又降落在乌托邦平原上。每个着陆器的尺度仅约1．5米，但是它们满载着一整套精密的仪器。飞船本体释放着陆器后，仍在火星上空拍摄照片，并用红外方法探测火星大气和表面的温度。
上述两个着陆器在火星上彼此离得很远，它们所见的火星风光却大同小异，都是一派荒漠，点缀着各种大小的岩石，其体积犹如地球上的鹅卵石和巨大的漂砾。着陆器分析了火星的土壤成分，它们和地球土壤一样，主要由硅酸盐组成，只是其含铁量比地球土壤高得多，这便是火星呈现它那独特的红色的原因。
人们从地球上发出指令，让着陆器伸出3米长的“取样臂”，臂的末端是一只勺子，用它挖一点火星土壤，然后缩回着陆器中进行处理分析。着陆器做了3种基本原理互不相同的实验，以检验与生命有关的种种活动。总的说来，实验结果倾向于试验样品中不存在任何形式的生命。
此外，着陆器还做了另一项重要实验：将火星土壤样品自动加热到500℃的高温，然后分析它们析出的气体，目的是探测是否存在有机化合物。精良的仪器测量到了火星土壤中吸收的二氧化碳和水，然而却未探测到任何有机分子。要是火星土壤中连有机化合物都不存在的话，怎么还会有生命呢？
是不是太阳的紫外辐射破坏了火星上的有机化合物？为了检验这种想法是否得当，“海盗”号着陆器用它的勺子推开一小块石头，并从下面采集一些土壤。有岩石遮蔽的土壤，可免遭太阳紫外线的杀伤。结果，仍未找到有机化合物。
当年，美国国家科学院据此得出结论：“海盗”号探测结果减小了火星上存在生命的可能性，对该问题的进一步探索必须等待把火星样品带到地球上的实验室。
尚未揭开的谜底
目前人类暂时还不能把火星岩石和土壤带回地球。但是，人们在南极大陆发现了一块定名为“艾伦山84001”的陨石，其成分与火星表面物质很相似。据悉，它原先可能是火星的组成部分，后因小行星或彗星撞击火星而溅入太空，并在太阳系中漂游，最后很偶然地陨落到地球的南极大陆上。
1996年8月7日，美国国家宇航局宣布，在“艾伦山84001”的裂缝中发现了一种多环芳香烃化合物。这种物质既有可能随着行星的形成和演化而自然产生，也有可能由微生物活动造成。因为它存在于陨石的裂缝中，所以有可能是生命活动的产物。在这块陨石中还发现了可能由细菌活动造成的磁铁矿的痕迹。不过，它们同样可以由非生命过程产生。
这些发现之所以鼓舞人心，是因为上述多环芳香烃化合物乃是从无生命物质通往生命之途的中间一环。但我们却不能轻率地认定它是“原始生命形态的证据”。这样的有机化合物与真正的生命毕竟还相去甚远，更何况这块陨石是否来自火星也并非无可争议。
美国国家宇航局曾于1996年底发射两艘新的火星探测器，它们于1997年飞抵火星。11月份发射了“火星勘测者”在环绕火星的轨道上飞行，勘测火星的地质特征，为“艾伦山84001”的地理地质渊源提供了新的线索。1996年12月发射的“火星探索者”于1997年7月4日在火星表面着陆。它携带的小型“火星车”在着陆器母体周围活动，以探测不同地点不同成分的岩石和土壤。此外，俄罗斯也曾在1996年内发射一艘名为“火星96”的宇宙飞船，美国国家宇航局还将于21世纪初发射能把火星岩石样品送回地球的宇宙飞船。
对火星的探测还需要更多更先进的探测器。它们将深深地钻入火星的土壤，看看在太阳高能辐射势不能及的地方发生了什么情况。机动能力更强的“火星车”将到火星的极冠、峡谷和“河床”，采集许多岩层的样品。
最后，人类将会亲临火星实地考察。载人飞向火星无疑将比多年前人类登上月球困难得多。但是，利用现有的航天技术，加之开辟若干新的技术途径，是有可能把火星载人飞行的费用压缩到与阿波罗登月计划相当的水平。
这一切都与彻底揭开火星生命之谜紧密相关，时间很可能就在今后这几十年间。
火星干涸之谜
研究显示，火星上曾经一度是一片汪洋，这意味着火星上有过生命出现。
在对火星大气中氢原子数量的测定结果进行分析之后，研究人员表示大量氢分子的存在说明火星曾经水源丰富，这就使得这颗红色星球上曾经出现过生命的可能性显著增加。
研究显示，火星大气高层中包含大量的氢原子，氢原子是组成水分子的主要元素，这些氢原子显然是水分子分解后形成的，因为氢原子的质量与构成水分子的氧原子相比较低，所以会升至大气高层。
从1964—1977年，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号对火星全部表面进行了高分辨率的照相，发现了火星上有宽阔而弯曲的河床。不过，这些河床与轰动一时的运河完全是两回事。这些干涸的河床，最长的约1500公里，宽达60公里或更多。主要的大河床分布在赤道地区，大河床和它的支流系统结合，形成脉络分明的水道系统。还可以观测到呈泪滴状的鸟、沙洲和瓣形花纹。支流几乎全部朝着下坡方向流去。科学家们分析，只有像水那样的少黏滞性流体才能造成这种河床，这是天然河床，绝不是“火星人”的运河。
那么，火星上的河水流到哪里去了呢？这便成了当代“火星河之谜”。
今天的火星表面温度很低，大部分水作为地下冰存在于极冠之中。极稀薄的大气，使得冰在温度足够高时只能直接升华为水蒸气，自由流动的河水是无法存在的。
火星河床说明，过去的火星肯定与今日的火星大不相同。有一种假说认为，在火星历史的早期，频繁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温暖如春，造成了冰雪融化、河水滔滔的景色。后来火山活动减少，火山气体逐渐分解，火星大气变得稀薄、干燥、寒冷，从此，河水干涸，成为一个荒凉的世界。
另一种假说认为，在火星的历史早期，自转轴的倾斜度比现在更大，因而两极的极冠融化，大量二氧化碳进入大气，大量的水蒸发并凝成雨滴在赤道地区落下，形成河流。
当然，对于火星河流的形成还可以提出更多的猜想与假说。然而，科学家们最关心的问题是：滔滔的河水跑到哪里去了？有人提出，从巨大的江河到今日滴水皆无，这说明火星的气候发生了根本的变化。
为什么火星生命之说盛行不衰
100多年来，人们对火星生命一直寄托着巨大的希望。尽管那些曾经轰动一时的有关火星人、火星运河的传说，都已被事实否定，但人们仍然没有放弃对火星生命的探索。不少人坚信，火星是太阳系中除地球之外，最有可能拥有生命的天体。那么，他们的这些信念是从哪里来的呢？
首先，火星是一颗具有与地球条件十分相似的天体。火星在太阳系里，距太阳的距离，仅比地球远了一半。也就是说，若以地球距太阳的平均距离为1个天文单位的话，火星与太阳平均距离则为1．5个天文单位。所以，其表面在太阳热力的影响下，气温变化在15～150％之间，相比之下，地球的极地曾测得过最低温度是－94．5℃，而最高则不超过0℃。可见，火星的温度条件并不比地球的极地恶劣多少。
其次，火星的自转周期也和地球非常近似，它自转1周只比地球长了40分钟左右（24时37分22秒），而绕太阳公转1周的时间为687天，不到两个地球年。它的赤道平面与绕太阳公转的轨道面的夹角为23°59′，也只比地球的黄赤夹角23°27′稍大一些。所以它也有四季的变化。只不过每个季节的长度约为地球上两个季节的时间。
再有，火星上也有大气。虽然从地球的角度看，它的大气是微不足道的。火星表面的大气压只相当地球的1％；从其组成成分来说，则以二氧化碳为主，占95％，另有约3％的氮，1～2％的氩；氧、一氧化碳、臭氧和氢加在一起，仅占0．1％。这样的大气和地球相比尽管有较大的差别，但科学家们已经证实，一些生物特别是微生物仍然可以在这样的环境下生存。
1982年，前苏联航天专家尤里·扎依采夫曾和他的同事做过这样的实验：他们在实验室中，把一些生物放置在人工模仿的火星大气环境下，结果发现，老鼠仅活了几秒钟；乌龟能活6小时；青蛙的生命则超过25小时；一些昆虫生活的时间更长，达几个星期；蘑菇、地衣和苔藓等低等植物，能很好地适应新的环境；细菌则更是毫无困难地生活着。何况在远古时期，火星有比今天浓密得多的大气。
火星和地球的最大的差别，是它的表面没有水。不过，从火星表面保留有巨大的河床和流水冲刷的痕迹来分析，火星早期应该是有水的，而且现在仍有水被冻结在极地或潜伏在地下。
火星具有这些十分相似于地球的环境条件，所以使许多人深信，在它上面有可能生存着一些和地球相似的生命，甚至不能排除它曾存在过高级生命的可能性。
失踪美机绕火星编队飞行
1995年春，俄罗斯科学家在月球探测器发回的激光照片中惊异地发现，在月球上的一个陨石坑旁，停放着一架美国在二战中使用的“B－29”“复仇者”号大型轰炸机，后来又从月球上神秘消失。这是参加二战的美军第19轰炸机分队5架中的一架。
可是，前不久，著名天文学家克·路丁宣布，在火星轨道上意外地发现另外4架美军飞机。他认为，这4架飞机很可能是1945年在百慕大“魔鬼三角”上空失踪的美军第19轰炸机分队的4架“B－29型”格鲁门式轰炸机。
克·路丁是借助可放大图像的电脑天文远镜，在火星附近发现美军二战期间失踪的5架轰炸机中的4架的。他通过计算得知，第一次发现这4架轰炸机时，它们距离火星也不过几公里远。令人费解的是，这4架轰炸机仍能以4万里／小时的速度飞行着，因此，克·路丁只能对其连续跟踪观测几分钟时间，直至它们消失在望远镜的视线内。
克·路了还发现并拍摄了绕火星编队飞行的二战失踪美机照片。