火星的光芒穿過幾百萬里的空間來到地球，它和其它行星最大的不同就是它閃爍著與眾不同的紅色。因為一個生鏽的沙漠幾乎覆蓋了整個星球，只有南北極是由明亮的白色冰帽所覆蓋。觀測者透過望遠鏡，可以看到火星表面的各種特徵隨著其自轉而旋進及旋出。數世紀以來，在第一艘航向火星的太空船之前，火星觀測者就對這個近鄰勾勒出一幅動人景像：「說不定是適於居住的地方，而且就在地球的門廊前。」

火星是距離太陽第四遠的行星，就在地球之旁，一個體積不大的岩石世界，太陽系的內行星的最後一個；它的外面為小行星帶，再外面就是有著巨大體積的氣態行星。火星遨遊在空間中，沿著平均距太陽1億4千2百萬英哩的橢圓軌道上運行，這比地球繞日軌道半徑9千3百萬英哩多了52%。因此由火星上看太陽，只有地球上所看到的三分之二大小，同時太陽光照射在火星上的強度約只有照射在地球上的43%。

由於火星繞日軌道比地球的繞日軌道大，所以它繞日一圈的距離比較長，再加上其繞日的速度也比較慢，因此火星繞日一圈要687天，1.88地球年。也就是說一個火星年等於1.88個地球年，如果有一個火星人和一個地球人同時出生，當火星人歡渡他的32歲火星生日時，地球人正在慶祝他的60大壽。

火星和地球同時與金星婆娑起舞。當地球繞日五圈時，金星剛好繞日八圈，因此地球上的生物可以看到金星在某一個位置，例如日落後兩小時的西方天空，八年之後再在同一位置又看到金星。火星和金星伴舞的默契沒這麼完美，不過火星完成繞日一圈的時間，金星幾乎繞日三圈。

火星的直徑約只有地球的一半，才4,221英哩，火星的表面積僅約地球的四分之一。不過火星的陸地面積與地球的陸地面積約略相同，因為地球表面的四分之三是海洋，而火星表面現在是全乾的。火星質量只有地球的11%，也就是九顆火星才能湊成一個地球。因此火星的重力也比地球小，如果你在地球上重100磅，在火星上才重38磅而已。

一個火星日比一個地球日長一點點，為24小時37分。太陽系中沒有其它的行星像火星一樣自轉周期這麼接近地球。火星自轉軸傾斜25.2度，也與地球十分類似，地球自轉軸傾斜23.4度。太陽系中沒有其它的行星像火星一樣自轉軸傾斜度和地球這麼類似。當北半球傾向太陽時，溫度變暖是為夏季，當北半球不傾向太陽時，溫度變冷是為冬季。因為火星年約為二倍的地球年，所以它每個季節的時間也約等於地球上每個季節的兩倍。如同地球，火星也有衛星，而且還多一倍，兩個，它們環繞火星運行就如同月球繞地球一樣。不同之處在於火星的衛星非常小，直徑都只在10英哩上下，兩個加起來不到月球大小的5百萬分之一。

由於火星和地球的眾多相似性，火星一直引人暇想成另外一個有生命的世界，就在家門口。在過去，這些故事被認為是「現在式」、「真的」，到了現在，這些故事被認為是「過去式」、「不假」。一條條乾涸的河床切割過火星南半球的古老高原，意味著它在遠古時曾經溫暖過、潮濕過。北半球則是低窪平緩，暗示著它可能有一段時間是一片汪洋。

但是現在的火星完全不一樣，它的平均溫度只有華氏零下67度，約等於地球南極冬季的平均溫度。因此，讓地球上生命繁衍昌盛的液態水並不存在火星上。那僅有的一點點大氣主要成分是二氧化碳，就是我們每天呼吸時吐出的廢氣。比中樂透還難的機運找到氧氣供你呼吸，更別提有臭氧層保護你免受太陽致命的紫外線曝曬。

無論如何，火星已是太陽系中除了地球之外最友善的行星了。若是派裝備齊全的太空人上去，它是最有可能活下來的地方；它有堅固的地表，聊備一格大氣層，某些時間甚至是很舒服、很享受的溫度。雖然火星的大氣既稀且薄，它仍然比月球上高出幾十億倍；雖然火星上沒有液態水，它至少有冷凍的水，冰；雖然火星溫度很低，夏季的溫度可以到宜爽的華氐80幾度。總而言之，若人類要向地球以外的地方移民，火星至少是第一個向你說歡迎的行星。

在它最亮的時候，除了太陽、月亮、金星和木星，火星比任何其它天體都亮。在它最最最亮的時候，它甚至略勝木星一籌，成為天際中的第四明亮的星體。在它最晦暗的時候，這個紅色行星只是點點繁星中毫不起眼的一點。

火星最亮的時候就是它最靠近地球的時候，除了金星之外沒有其它的行星比它更接近地球。金星最接近地球的時候是2千5百萬英哩，火星最接近地球的時候是3千5百萬英哩。這個近距離接觸的機會大約每兩年又兩個月發生一次，此時火星和太陽分別在地球的兩邊，天文學上稱為「火星衝」。在火星衝的時候，火星觀測者的向背著太陽的方向觀測，火星則是在太陽落下後升起，在子夜時爬到最高，在太陽升起時落下，所以天文學家可以整個晚上看個夠。

但是，並非所有的火星衝都是一樣的，最好的火星衝看到的火星大小是最糟的火星衝的兩倍，亮度是四倍。這是因為火星有一個頗為明顯的橢圓形繞日軌道，如果火星衝時火星剛好在它離太陽最遠的地點，那麼它離地球亦很遠，對觀測不利。反之，如果火星衝剛好在它離太陽最近的地點，那麼它離地球亦很近，是地球觀測者最理想的日子。

一個數字，「離心率」，可以告訴我們火星繞日軌道的橢圓程度。離心率為0％表示正圓，離心率100%表示最大可能的橢圓。行星繞日軌道中金星是最接近正圓，離心率僅0.7%，肉眼是分辨不出其和正圓的差別。地球的離心率為1.7%，也就是說一年之中最接近太陽的距離和最遠離太陽的距離相差了3百萬英哩，很遠嗎？在天文學上一點也不多，最近時9140萬英哩相對於最遠時9450萬英哩。

相對來說，火星的離心率就大多了，比地球的5倍還要多，為9.3%。肉眼就可以看出火星軌道呈橢圓形，在一個火星年之中，火星距太陽的距離變化可達到2千6百萬英哩，最接近時為1億2千8百萬英哩，最遠時為1億5千5百萬英哩。太陽系其它行星中只有水星和冥王星的繞日軌道有更高的離心率。或許這不是偶然，它們都是體積嬌小的行星。

由於火星的橢圓軌道，火星衝時火星與地球的距離可以接近到3千5百萬英哩，也可以遠到6千3百萬英哩，幾乎是2倍。雖然火星衝每兩年發生一次，較利於觀測的火星大衝是每隔15或17年才發生一次，那時火星才是最靠近地球，看起來最棒，可給予火星觀測者最佳的機會審視紅色行星，甚至做出重大發現。例如，在某次火星大衝時，發現了火星的兩個月亮。

最近一次火星大衝時是在2003年8月，下一次是在2018年7月和2035年9月。不過火星大衝多半是地球北半球的夏天和初秋，對北半球的觀測者較為不利，該季節火星非常接近地平線。說得學術一點，觀察地球北半球的夏季星空，行星軌道平面或黃道面於此時偏南，落在天球赤道平面之下，愈往北(北美)觀測條件愈為不利。

人類文明早期只知道五大行星：水、金、火、木、土。稱之為行星就是因為它們會亂跑，「漫行遊盪」於繁星綴佈的夜空中。而火星更因為其艷妍的紅色而卓然獨立、引人注目，就如同夜空中一個璀燦的紅寶石。古人認為它的紅色代表鮮紅的血液，埃及人稱它為紅大星，巴比倫人稱它為亡者之星，希臘人以戰爭之神來稱呼它，羅馬人承襲之，也命名它為戰爭之神。它的符號「♂」就是一面盾牌和一柄標槍組合而成。占星師甚至說當火星光輝明亮時即邪惡橫行之時。

火星的戰神之名也散見別處，例如三月就是戒嚴之月，星期二起源於北歐戰神之名。

近代的火星則是為科學演進貢獻良多。在科學家及天文學家逐漸接受曾被天主教會視為異端邪說的哥白尼之「日心說」之後，他們認為行星的軌道都是正圓。德國天文學家，也是占星家，克卜勒不這麼認為，他接著著名的丹麥天文學家泰谷觀察天體運行許多年，試了許多數學模型及理論，但是他每次計算出來紅色行星的位置，都和泰谷的觀測結果不相符，兜了前就顧不了後，顧了後就接不了前。克卜勒只有一次幾乎成功了，他試了一個圓形軌道，但一邊速度快，一邊速度慢，他所預測的位置和泰谷的觀測結果最多只差了0.13度，天文單位為8分弧。一個不及格的科學家可能會忽視這一點小誤差，或是削足適履乾脆更改數學模型。幸好泰谷的觀測準度是出了名的，克卜勒才沒有把這個在不久的將來奠定了近代天文學基礎的理論丟掉。

在1605年克卜勒終於找到答案：「火星的繞日軌道是橢圓形」，它在接近太陽的時候運行較快，在遠離太陽時運行較慢。其它容易觀察的行星，如金星、木星和土星，它們的繞日軌道也符合克卜勒定律，只是它們的軌道十分接近正圓，它們的位置誤差不足以推導克卜勒定律。自此之後，天體的運行都「對」了，都遵循規則運行，火星當然絕不例外。

克卜勒在1609年發表他的三大定律，同一時期，著名的義大利天文學家伽利略也將他的望遠鏡朝向天堂。有趣的是伽利略的望遠鏡幾乎忘了火星的存在，他觀測了太陽黑子、月球上的隕石坑、金星的盈虧變化、木星的四大衛星，和土星的古怪不可解釋現象。伽利略就是沒看火星，或許這個問題來自火星本身，因為火星很小，即使在最好的觀測條件下，火星大衝，和當時最好的望遠鏡，火星不會比月球上隨便一個隕石坑大多少。

在1659年，荷蘭的天文學暨物理學家惠更斯又有了一個重大發現。惠更斯以發現土星最大的衛星泰坦而成名，他也弄清楚了伽利略所說的土星的古怪耳朵是什麼，土星環。現在，他在他的火星地圖上標記了一塊深色三角型，之後惠更斯命名它為席爾蒂斯，意思是利比亞灣。惠更斯每個晚上觀察席爾蒂斯的位置，於是他成為第一個人推導出火星自轉周期，約24小時，和地球約略相同。

7年之後，義大利著名的天文學家卡西尼發現火星的兩極是白色，他精算了火星的自轉周期為24小時又40分，其誤差只多了3分鐘。卡西尼並提出席爾蒂斯和其它火星上的深色區域是海，淺色區域是大陸。1719年，卡西尼的外甥馬拉爾蒂觀察到兩極的白色區塊隨著火星的季節而改變大小。

半個世紀之後，在德國出生的著名英國天文學家赫瑟爾，他於1781年發現天王星。赫瑟爾懷疑火星兩極的白色是否為冰冠，隨著四季的變化而融化和凍結。他更精算了火星的自轉周期為24小時又39分，其誤差只多了2分鐘，也發現紅色行星的自轉軸傾斜程度和地球類似。他也認為有火星人存在的可能。

在1830年，德國天文學家梅得勒和比爾繪製了更好的火星地圖，計算出正確的火星自轉周期為24小時又37分。他們也發現赫瑟爾計算錯誤的原因，赫瑟爾少算了一圈。他們也發現南極冠季節盈虧的現象比北極冠大了許多。這是因為火星的南半球季節變遷現象比北半球嚴峻許多：火星最接近太陽時是南半球的夏天，最遠離太陽時是南半球的冬天，所以南半球的夏天比較熱，冬天比較冷。

在1858年，義大利的天文學家暨修道士塞奇認為席爾蒂斯是藍色，他更大膽斷言：「火星上存在大陸和海洋已是不爭的事實」。他認為火星和地球的十分類似，地球的大西洋分隔的歐洲和美洲，所以他將席爾蒂斯改名大西洋渠道，這也是後來聲名大噪的渠道，運河，第一次被應用在火星上。不過，四年之後英國牛津大學的地理學家菲力浦提出質疑：「如果火星上真的有海洋，地球上的觀測者一定可以看到海洋反射的陽光，但他們什麼也沒看到。」

在所有的火星衝當中，沒有一個像1877年那次火星大衝更著名了。當那次火星接近地球的時候，美國的天文學家郝爾使用美國海軍天文台最新的26英吋望遠鏡對準火星，發現兩顆小月亮環繞火星。郝爾無法看到小月亮上的任何特徵，因為它們實在是太小了，在望遠鏡中也只不過是一個微細光點。不過它們依然透露出它們的質量，因為火星的重力抓著這兩個小月亮，重力大小和它們的質量有關，依據克卜勒定律，以及火星月亮的運行軌道及周期，可以計算出火星的質量是地球的九分之一，這也是首次在行星上反覆運用相同的克卜勒定律計算其行星本身的質量。

發現火星的二個月亮在1877年只能算是另一個重大「發現」的註腳而已。火星表面上有縱橫交錯的線條，運河網路，切割火星表面，顯示火星上有高等智慧生物的存在。「火星運河」的發現者為義大利著名的天文學家夏帕雷利，他是卓越的觀測者，當時是米蘭的布雷拉天文台館長，在1866年是第一個將流星雨和彗星連起來的人：英仙座流星雨和四年之前造訪的史威福–塔托彗星，由於隕石和彗星有相同的軌道，他推斷每年八月發生的流星雨是彗星迴歸時散佈的塵埃及碎屑。

夏帕雷利用一台8又3/4英吋的望遠鏡觀察火星運河十一年之後，他說：「毫無疑問的，火星上存在高等智慧生物，其開鑿的運河長度相當於萊茵河。」夏帕雷利自己是運河專家，他在大學研讀建築及水利工程。蘇彝士運河在他的大「發現」八年前開通。他使用的義大利文河道有兩種意義，一個是渠道，一個是運河，前者是天然水路，後者是人工開鑿。夏帕雷利從來沒明白指出他到底想的是那一種。火星真的存在高等智慧生物並開鑿運河嗎？夏帕雷利曾以反詰語氣回答道：「這並非不可能。」

雖然夏帕雷利說運河跨越數千英哩的火星陸地，起初沒有人觀測到所謂的運河。在接下來一次的火星衝時，夏帕雷利進一步宣稱其中一條運河變成兩條了，反對者當然更不相信。終於在1886年，多位法國的觀測家宣稱他們確認運河的存在，雖然當時火星是在遠日點。由於他們的確認，加上夏帕雷利的聲望，即使許多天文學家沒有看到所謂的運河，也相信運河的存在。

1892年的火星大衝，火星狂熱感染全球。著名的法國天文學家弗蘭米詠寫道：「火星上非常可能存在比我們更進化的生物。」還有許多觀測者看到火星上的閃光，很可能只是火星上的雲或雪的反光，但是當時很多人認為那是火星生物對地球人類發送訊息，(右圖中的環坑看起來像一張笑臉，難道也是火星人排出來向地球人打招呼嗎)。當時巨富們提供高額懸賞，給任何人可以答覆火星生物。有個提議是在撒哈拉沙漠上排出畢氏定理，這樣火星生物就能知道地球上也存在智慧生命。

還有些人覺得火星上的運河網路看起來像是希伯來文草書「全能的神」。當時舊金山記事報更推波助瀾地說：「當然你可以質疑觀測的準確性，將運河網路開鑿成如同上帝之名的形狀，剛開始會令人覺得毛骨悚然，但仔細想想這種工作對地球上的我們並不困難，更何況火星的重力比較小，相比之下在火星上開鑿運河更加容易，因為花費的力氣要少了許多。」

如果當時真的有人可以看見火星上的運河，唯一的人選是巴納德，聲譽卓著的觀測家使用當時世上最好的36英吋望遠鏡，座落於加州新建完成的李克天文台。巴納德在1892年發現土星的新衛星，是繼伽利略之後的第一人。他寫道：「我曾經觀測火星表面、製做非常完整的火星地圖，包括一切細節。毫無疑問的，火星上有高山，有廣大遼闊的高原。以我的靈魂為證，我不相信那裡有任何一條夏帕雷利所繪的運河。」對於光星上的閃光是否是火星人要與地球聯絡，他以一個笑話回應：「在人類花了許多功夫之後，終於和火星人聯絡上了，人類問火星人為何要向地球打信號。火星人回答：別自作多情，我們是向土星傳訊。」

即使在1892年的火星衝之後，還有人宣稱他們證明火星上有運河。其中最具影響力的人物就是洛爾。科學史家荷伊特形容洛爾：「歷史上有許多人對火星提出問題、尋找並提供解答，洛爾是最具影響力也是最具爭議的人物……或許超過所有其他人，洛爾塑造了火星的整體概念，及一些不對的概念，特別是那廣為流傳的火星存在生命的概念！」

洛爾是富有而顯赫的世家子弟，麻塞諸賽州有一個城鎮就用他的家族姓氏來命名。他的兄長是哈佛大學校長，他的姊姊是著名的詩人。洛爾從小就對天文有興趣，他說：「我是和彗星一起來到這個世界，1858年的唐納第彗星是我童年最早的記憶，我現在仍可以看到一個小男孩站在旋轉樓梯的一半處，全神貫注地凝視天空，那些天外者佇足的地方。」

當洛爾1876年由哈佛畢業後，他僅作了一次有關太陽系起源的演講，接下來許多年他都專注於家族的事業上。在1883年他開始旅行，探索不同的世界，他到了韓國和日本，後來寫了一本極受好評的書：「遠東之精神」。十年之後，在他最後一趟亞洲之旅時，當他聽說夏帕雷利的觀測不再令人信服時，他發誓要自己興建一座天文台來研究火星。

不像那個時代的許多天文學家，洛爾很有遠見的看到一件事實，也是現代天文學家都深知的：一座天文台的地點是它能成功的最重要條件。洛爾說：「一台大型望遠鏡在糟糕的大氣條件下所顯示的影像品質不會比一台小型的望遠鏡在良好的大氣條件下所顯示的好！」他接著說：「這是可理解的，遲早的問題，這也將會成為風尚，你要把天文台放在可以看東西的地方，而不是放在可以被看到的地方。」當時美國海軍天文台卻是把26英吋的望遠鏡，就是後來郝爾用來發現火星衛星的那台，放在首府華盛頓特區。另外，才新建好的約克天文台，套句洛爾的話：「把40英吋的望遠鏡埋在威斯康辛」。

為了尋找最合適的地點，洛爾要求他的助理在亞歷桑納的許多地點評量夜晚星空。最後洛爾選擇將他的天文台建在弗雷格史塔弗，一個人口僅僅八百的小鎮。他雖然因此錯過了1892年的火星大衝，但仍然趕上了1894年的火星衝。雖然火星與地球的距離遠了一點，不過更偏向北方天空，易於美國的天文學家進行觀測。那一年他用的是一台18英吋望遠鏡，之後的每一次火星衝他都是用一台24英吋的望遠鏡。洛爾花費了無數的夜晚觀測火星，註記了數百條火星運河。

洛爾不只是荷包鼓鼓，他還有一支有力的筆。不像大部份其他的科學家，洛爾文筆雋永，深攫人心。透過一本本的書、一篇又一篇文章及一次次演講，洛爾描述火星人是智慧高度發達但卻在為生存掙扎的種族，為了將珍貴的水由南北兩極運往赤道區域，也就是眾多火星人居住的地方，而建造了縱橫八達的運河網。

後來，由於曾協助洛爾建立天文台的哈佛天文學家皮克林之建議，洛爾相信他所看到的運河是火星人在河的兩岸栽種作物，真正的河道太窄了，在地球上是觀測不到的。洛爾又看到運河連接的地方，他稱為綠州，在火星的沙漠裡。而藍綠色的海，例如席爾蒂斯應該是火星人栽種作物的地方，火星表面顏色的變化是因為每年由兩極依季節引水量變化影響到栽種面積。洛爾估計火星的平均溫度約在華氏48度，只比地球平均溫度華氏60度略低。

由於種種觀測「證據」，洛爾的高等智慧火星人理論幾乎不可動搖的。直線不是自然的，大自然喜歡曲線。因此，火星上的運河是由高等智慧生物開鑿的，為了拯救他們全球性的乾旱。火星是一個邁向死亡、逐步乾涸的世界，因為火星比地球小，它一定演化的比較快，它失去內部熱量比較快，就像一個剛出爐的小麵包一定比一條大吐司冷得快。「將火星帶到現在的演化進程，無可避免地將走向苦澀的結局，直到所有火星上生命的火花都熄滅為止。這個星球將一滴滴地失去水分，直到它無法再支持任何生命為止。雖然很慢，但時間無疑地會捏熄一切。當最後一塊餘燼都暗黯無光時，這個星球只是一個死寂世界，在無限空間中旋轉著，它的演化歷程永遠結束了。」

由其他天文學家來的評論十分嚴苛，質疑洛爾的觀測和他悲慘壯烈的火星生命理論。他們說洛爾的運河若不是眼花幻影就是自然景像被錯誤的解釋了，也認為洛爾在他的天文台建好之前就已有了結論，他的觀測結果當然與他的理論嚴絲紋合。荷頓曾抨評洛爾的書：「嚴重地引人誤入歧途，更不幸的是他寫得實在太好了！」甚至是他的忠實助理道格拉斯也表示質疑：「他的方法不夠科學，他所寫的、所做的，非旦對他沒有助益，反而傷害了他」，在一封秘密的信中，道格拉斯寫道：「我怕我是沒有辦法再將他轉回為做科學的人了」，這封信後來被洛爾知道了，洛爾開除了道格拉斯。失之東隃，收之桑榆，道格拉斯後來因為研究樹的年輪及古氣候變遷而成為一方學者。

在1905年和1907年的火星衝，似乎所有事情又擺向洛爾這一邊。他和他的助理宣稱拍到運河的照片。這是非常難能可貴的，因為不像肉眼觀測可以馬上看到，照片需要長時間的曝光，而地球大氣層的擾動，會使照片中的火星影像變模糊。某一天文學家日後寫道：「我記得當我在讀洛爾於1906年出版的火星與它的運河時內心有多激動，我當年12歲，那本書對我有非常深遠的影響，我打心底相信。事實上，我當時甚至不能理解為什麼居然有人不相信這回事！」

華爾街日報稱1907年最了不起的成就是：「由天文觀測證明了在火星上有和人類一樣有智慧的、有知覺的生命居住。……隨著我們對電的力量的更多瞭解和運用，做如此推想並非不切實際，在本世紀末之前，我們或許可以與火星生命建立某種形式的通訊。」

這項科學成就很快地遭到打擊，最主要的原因是大部份的人看不出洛爾所提供的照片上有任何運河。另一位自然科學家華里士說，真的有運河的話「也是瘋子幹的，而不是有智慧的生命所為」，水在運到快渴死的火星人之前，早在乾燥的沙漠上蒸發光了。華里士認為火星是冰涷的星球，遠低於冰點。接著又有許多天文學家提出白色的南北極冠不是水結成冰，而是二氧化碳結成的乾冰。

在眾所眝目下，接下來的火星衝終於對洛爾多采多姿的理論宣判死刑。1909是火星大衝，而且天文學家們有一台最新武器，座落於加州威爾遜天文台的60英吋望遠鏡，什麼也沒看到。安東尼雅地使用法國天文台的33英吋望遠鏡也沒有看到運河。

洛爾七年後鬱鬱而終，死前依然深信火星運河及火星人的存在。在1930年，他得到某種形式的死後榮耀。洛爾天文台的觀測員湯葆在遙遠遙遠的地方，發現一顆十分暗淡的星體，就在洛爾預測的位置，那就是冥王星。當時的天文學家多半看不起洛爾，某一位曾說：「這對天文專業實在是一個天大的笑話，有那麼一顆行星，由業餘的洛爾所預測，那台望遠鏡是另一個業餘技師製造的，……，那顆行星是還稱不上業餘的助理員拍到的，現在他們的天文台有一大堆人，還沒人知道怎麼計算那東西的軌道。」這當然是酸葡萄心理的說法，事實上洛爾也一直致力於尋找當時的「未知行星」，他依據海王星軌道的擾動情形，早就預測了「未知行星」的軌道。湯葆和洛爾天文台的人員在發現「未知行星」後繼續觀測數天，在洛爾的冥誕當日才對外公布「未知行星」及其軌道。無論如何，洛爾在行星觀測的努力並不會被掩沒，冥王星前兩個字母Ｐ和Ｌ正好是洛爾姓名的縮寫。

在洛爾的一生中和死後，他的「紅色星球」依然存在於無數的科幻小說中。1898年英國作家威爾斯寫了一本驚悚小說「世界之戰」：火星人侵略地球，他們節節勝利，但最後被地球上最不起眼的生物打敗：火星人對地球上的細菌沒有沒有抵抗力。威利斯將小說改編成廣播劇在美東播出，故事是火星人登陸美國紐澤西州，造成紐約與紐澤西地區民眾誤以為真，競相恐慌出走。包洛斯的小說中，則是描述一群愛挖運河的綠色皮膚火星人。1950年，布雷得貝利的小說「火星紀事」寫的是地球人侵略火星，然後眼睜睜地看著沒走的地球人自我毀滅於核子戰爭。

在同一段時間，愈來愈多也愈正確的火星科學資料一一出現：它是一個冰冷、乾燥、荒涼的世界，但也曾經是可支持生命存在的艱苦世界。在1920年代，天文學家發現火星的部份地區可到達室溫，他們也認為火星存在足夠的氧和水蒸氣，雖然現在我們知道他們錯了。下一世紀的科學家嘗試證明火星上有氧氣，但徒勞無功。1947年，一位在荷蘭出生的美國天文學家庫伯偵測到火星上的二氧化碳，他以為是火星上的微量氣體，現在我們知道二氧化碳是火星大氣的主要成份。偶爾還是有人看到「運河」，讓大家對高等智慧生物始終抱一線期望。

在1954年，法國的天文學家沃庫勒說：「讓我們用一句話來總結說明近代知識所瞭解的火星表面現況，如果真有火星人的話，他們住在如同地球上沙漠一樣乾的地方，再把沙漠搬到南北極，再升到平流層的高度，我們再讓讀者自行判斷火星上是否能有輝煌燦爛的生命形態」。1956年，英國天文學家摩爾寫道：「沒有理由去否認低等植物不能存在於火星上，事實上有不少證據顯示可以。反過來說，火星稀薄且缺氧的大氣是一定無法支持人類和動物的。」

當美國人開始探測地球以外的太陽系其它行星時，金星是最容易和最優先的目標。水手一號發射時就發生偏航，只好自動引爆。水手二號成功於1962年飛掠金星，顯示它一個極端高溫的行星。

火星雖然比較小，但難度卻較高。它的航程比較遠，而且是遠離太陽的方向。水手二號使用兩片太陽能電板，但愈接近火星的太陽光愈弱，航向火星的水手號就必須使用四片太陽能電板，令它們的外型有如風車一樣。

在1964年11月5日，詹森在兩天前大勝戈得瓦特入主白宮，第一艘美國飛往火星的探測船，水手三號，發射升空。一開始似乎很好，但一個小時之後飛航控制中心的警示出現，水手三號無法從它的太陽能電板接收任何能源。一個栓扣，目的是在發射前和發射時保謢太空船，沒有自動彈開，太空船因此無法展開它的太陽能電板。下令鬆開那個栓扣的各種嘗試都失敗了，水手三號被迫使用電池動力，發射後八個小時又四十三分鐘，電池能源耗盡，太空船永久靜默不語。

美國國家航空太空總署正準備發射另一艘相同的太空船，現在科學家和設計師趕著重新設計栓扣。終於在1964年11月28日，水手四號發射升空且成功地彈掉它的栓扣。它在1965年7月15日飛掠火星，離紅色行星表面的距離為6,100英哩，約為火星直徑的一倍半。水手四號航行了3億2千5百萬英哩，人類歷史上最遠的旅程，它的無線電波，以光速前進，要12分鐘才能到達地球。蘇聯在同時間也試著送太空船至火星，不過全部失敗。

水手四號有三項重大發現，但第一項發現其實是沒有發現：火星沒有磁場。火星磁場最大尚不及地球磁場的千分之一強，所以太陽吹出的帶電粒子，大陽風，狂暴鞭打般的進入火星大氣。反之，在地球上由於有本身磁場保護，生命不受幅射粒子摧殘，這個磁場來自於地球融熔的核心流轉產生的電流。火星沒有強大的磁場表示火星的核心已不再是融熔狀態。

水手四號的第二項發現有關於行星大氣。「如果火星上真有生命存在」，蘇利文在紐約時報的頭版標題寫道，「可以確定一件事，絕對不會飛，因為空氣密度實在是太低了」。水手四號為了測量火星大氣層厚度，做了一項聰明但很冒險的操作。在水手四號拍攝照片後，沒有直接傳回地球，它飛到火星背面，必須與地球失聯54分鐘，如果不能重新建立通訊，所有的照片就泡湯了。但是經過火星背面時，水手四號傳送回地球的無線電波可以透過火星大氣層，科學家可以分析大氣干擾。在1950年代，天文學家普遍認為火星表面大氣壓力約為85毫巴，僅及地球1000毫巴的8.5%，洛爾的估計也約略如此。在水手四號飛掠火星的兩年前，天文學家在研究火星大氣中的二氧化碳後，宣稱火星的地表大氣壓力最多不超過25毫巴。水手四號發現連後者都太樂觀了，火星真正的地表大氣壓力僅僅4~7毫巴，約地球的二百分之一。庫伯當初觀測到火星上的少量二氧化碳實際上是火星大氣的主要成份。

水手四號最驚人的發現在最後才傳回來，22張太空船拍攝的火星表面照片。全部只有22張，黑白且有點模糊。每一張花費八個小時傳送，因為當時的資料傳送率就是那麼慢。第一張傳回的照片是太空船還在遠處時拍的，還太小看不出名堂來。接下來的照片愈來愈清楚，顯示環形坑，還是環形坑，更多的環形坑。火星看起來和月球沒兩樣。沒有運河，沒有森林，沒有文明，只有大大小小的環形坑，直徑由數英哩到75英哩。至此，正式向洛爾的火星告別。

接下來兩次任務，水手六號和七號在1969年飛掠火星，只比阿姆斯壯在月球上留下足跡晚一點。它們送回來更多壞消息。它們比它們的前輩飛得更接近火星，傳回來兩百張照片，拍攝區域也比之前大了十倍，所以環坑也多了十倍。不過它們也發現了南極冰冠，正確的說是二氧化碳形成的乾冰冠，其溫度是華氏零下190度。

幸運的是接下來的許多任務吐露火星其實是很特別的地方。之前的探測船都是飛掠火星，像是坐在高速行駛的列車內看外面的景色，水手四號只拍攝不到百分之一的火星表面，水手六號和七號加起來不過百分之十。現在，水手八號和九號設定為軌道船，能環繞火星是一項了不起而且困難的成就，它們可以提供持續的火星表面照片，幾乎涵蓋整個星球。它們在1971年五月先後發射，但是水手八號的火箭沒有點燃，太空船墜入了太西洋裡，水手九號只好單獨前行。同一時間，蘇聯也發射了三艘太空船，兩艘成功地登陸火星。

火星似乎在防衛自已，在1971年是火星大衝。上一次大衝是1956年，但沙塵暴卻籠罩整個火星，1909和1924年的火星大衝也是如此，1941年很接近的火星衝也有沙塵暴。洛爾天文台的天文學家卡班就乾脆預測1971年火星仍然會有全球沙塵暴。

果然如此，在九月時，天文學家們在接近火星南極，充滿環坑的諾亞大陸上方看到一片黃雲，然後愈長愈大、愈長愈大直到覆蓋整個星球表面。當水手九號於1971年11月13日成為第一艘環繞其它行星的太空船時，它只能看到南極的極冠，赤道區有四個暗斑突出滾滾沙塵，行星表面其它地方是一片模糊。為了節省電力，任務控制中心下令水手九號停止拍照，直到沙塵暴過去為止。

蘇聯的太空船稍晚抵達，也成功地進入環繞火星的軌道，不過就像它們的母國一樣僵硬和死板，預先寫好的電腦程式不能修改，一絲不苟地執行任務，兩艘太空船都把登陸艇放至漫天沙塵裡，第一艘登陸艇墜毀了，第二艘成功地登陸後幾秒後就不再傳送資料。兩艘軌道船也好不到那裡去，拍了一張又一張的照片，只是什麼特徵都沒有的圓球而已。

等著等著，水手九號的耐心得到回報，沙塵逐漸散去，在赤道附近的四個暗斑原來是四個巨大的火山，高度超過地球上的任一山峰。從火山旁邊延伸一條巨大的峽谷，為了紀念水手號太空船的功勞，現在命名為水手峽谷，其長度超過了2,500英哩，相當於克利夫蘭至舊金山。水手九號也顯示火星的北半球地勢低於南半球，北半球大部份區域十分平坦，南半球則充滿了環坑。或許是壞運吧，之前的水手太空船拍攝的都是南半球，因而推論火星全球佈滿了環坑。有趣的是，南半球大陸上有許多看來像是乾涸的河床曲折蜿蜒於環坑口之間。難道火星曾是一個較現在溫暖、潮濕的世界，曾蘊孕生命嗎？

到現在為止，仍然沒發現運河。大部份可能是由於那些懷抱希望的天文學家想像出來的，唯一位置符合當年火星運河地圖的是水手峽谷。那些藍綠色被認為是大海或是栽種作物的區塊也只是錯覺而已。眼睛會騙人，大部份的火星是橘色和紅色，當眼睛感受到缺少這些顏色的區域時，會填上對比色，也就是藍色和綠色。有人宣稱曾經觀察到顏色變化，十之八九是沙塵暴的傑作。

美國接下來的火星任務十分具野心，海盜號計畫，要成功地將兩艘軌道船放入環繞火星的軌道，再降落兩艘登陸船到火星表面。海盜號計畫的目的很簡單，卻十分困難：搜尋火星上是否有生命。海盜一號登陸艇預定在1976年7月4日降落火星，以慶祝美國革命建國二百周年。但是由海盜一號的軌道船所拍攝的照片顯示，預設的降落點崎嶇不平且充滿山丘，如果登陸艇降落在一塊大石上或是陡峭的邊坡，很可能會傾覆。因此科學家們延後登陸的時間，海盜號則繼續尋找平緩的區域，遠離任何明顯可見的危險，甚至遠離環坑，因為隕石造成的環坑，其衝擊力量可能造成岩石遍布，某些岩足夠小到讓軌道船無法分辨，但卻足夠大到使登陸艇傾覆。終於，在另一個值得紀念的日子，阿姆斯壯登月七周年，1976年7月20日，海盜一號登陸艇降落於克利斯低原，拍攝到的是一個赭紅色、充滿礫石，但沒有任何生命跡象的世界：沒有火星人、沒有植物、沒有車輛、沒有城市，當然沒有運河。天空，原來以為火星缺少大氣層，所以應是深藍色的，實際上是粉紅色的，充滿了火星塵。當第一張相片傳回來的時候，科學家甚至以為是訊號出錯了，很「聰明地」用電腦將天空的顏色改成藍色，而地面呈現藍灰色。直到任務指揮官下令海盜號對著本身的紅色電纜拍攝，才確定相機及訊號沒有問題，接下來傳回來的相片都是紅色的，紅色的天空、紅色的土壤、紅色的電纜。海盜一號登陸於北緯22度，相當於檀香山的位置，海盜二號登陸於北緯48度，相當於西雅圖的位置。

兩艘登陸艇試著在火星塵中尋找生命跡象，它們伸出機械臂，挖取土壤，加入水及營養液，等待生命萌芽。令人驚訝的是土壤所釋放出的氣體是地球上生物才會產生的，但海盜號不能偵側到任何生物分子，即使它的儀器靈敏度達到十億分之一。因此對絕大多數的科學家來說，海盜號尋找生命的任務失敗了。

在海盜計畫之後，美國國家航空太空總署就沒有再發射太空船至火星，直到1990年代初，開始了昂貴而不幸的火星觀測者計畫。1993年當它快抵達火星時，一條燃料管破裂，造成太空船自旋不止，也從此與地球失聯。

三年之後，火星又再度成為媒體焦點，「入侵」各大報頭版。科學家當時已知道地球上某些隕石來自火星，因為隕石內部氣泡所關住的氣體之成份與海盜號偵測的火星大氣之組成相同。在1996年，一組科學家宣稱一塊在南極發現的火星隕石中含有微小生物的顯微化石，但也有許多科學家不同意這個發現。不過，這個爭議目前尚無解答，除非太空人上到火星，在那裡親自尋找到生命的化石。

次年，1997年，火星探險又取得重大成就。探路者登陸艇成功地於7月4日降落火星表面，接近海盜一號的位置，而且放出第一輛火星漫遊車，可以檢測火星岩石。相較與以往航太總署的各項計畫，探路者的成本十分便宜，是航太總署最新箴言「更快、更好、更便宜」的表率，平均每個美國人只花了一塊錢。而且和海盜計畫還有一點不同，海盜號的登陸艇由軌道船脫離後降落，探路者則是直接進入火星表面，少了軌道船。探路者把自已包裹成一個超大的海灘球模樣，撞到火星表面的速度約為每小時40英哩，反彈高度最大約五層樓，反彈十餘次直到靜止。它的降落地點為戰神谷的谷口，一個由洪水造成的渠道，充滿各種礫石，依探路者的資料顯示，有些石頭只能在水?形成。探路者所在位置的白天溫度約為華氏十度，黎明前最冷的時候約為華氏負100度，(下圖為探路者見到的日落餘輝)。

探路者計畫超乎尋常地受到大眾歡迎，它的網站在卅天內累計5億5千6百萬次點閱。奇妙的是航太總署反而十分不高興，關掉了探路者的公關辦公室，因為探路者的成功冷落了航太總署昂貴的太空梭計畫，同一時間的太空梭發射飛行幾乎沒人注意。

當年稍晚飛往火星的另一艘太空船，火星全球測量者，卻完全相反，沒受到多少注意，科學家戲稱它是能躲過雷達的匿蹤戰機。火星全球測量者在進入軌道後開始對火星表面拍照，拍攝了無數張的超高解析度照片。例如在三年後，科學家宣稱發現了由水浸蝕形成的小峽谷，意謂距今不久前火星上有水流存在。

不幸的是接下來的兩個計畫都失敗了，落個灰頭土臉。原來預訂在1999年進入環繞火星軌道的火星氣候軌道船，因為飛得太低了在火星大氣層中燒毀。其原因令航太總署十分汗顏，他們把英制和公制搞混了，原來是要偏向60公里，卻變成偏向60英哩(相當於100公里)，40公里太靠近火星表面了。假如公制單位沒有被發明出來，這種丟臉的事就不會發生；不過擁護公制的專家反譏，全世界都在用十進位的公制，只有美國還在那?換算不清。同一時間飛向火星的還有火星極冠登陸艇，火星極冠登陸艇應該要點燃兩具火箭以進入火星大氣層，然後降落在南極附近，不過因為到目前還沒查明的原因墜毀了。

連續兩次災難，接下來的火星計畫總算成功了。2001年，火星奧得賽號太空船進入環繞火星的軌道，在2002年發現在火星地表下有大量的冰存在。它和其它太空船傳回來的資料和影像，讓我們對紅色行星有了最好的描寫。火星不是在洛爾筆下那麼多采多姿，也不是像水手四號所看到的那麼無聊，而是一個複雜的行星，科學家現在才開始解開它的歷史和謎團，經由一步步探索其四大元素：地、風、火、水。