人们用望远镜观察火星总是模糊不清的，因为地球上的大气总是变化无常。在地球大气平息之时，火星圆面上的真实细节便展现在人们面前——人们发现火星圆面上布满了极细的直线网络，远远看去就像是一条条“运河”，天文学家将它们称为“火星运河”。
地球与火星
火星“运河”的真相
1863年，意大利天文学家塞奇用望远镜观察到火星上的“运河”痕迹，那些看上去明亮或黯淡的线条，就像是巨大的“运河”网络一样。1877年，在火星运行到离地球最近的轨道上时，另一位意大利天文学家斯基亚帕雷利使用更先进的望远镜观测到，火星上有许多暗线将较大的暗区连在了一起，就像地球上的海峡连通着大海一样。他用意大利语将这些暗线称为“水道”，后来人们在译成英语时使用了“运河”一词。
运河是指人工开凿的河道，如果火星有“运河”，就意味着有“火星人”的存在。美国天文学家洛厄是为数不多的坚持自己观测到火星“运河”的人，他分别在1906年和1908年出版了两本很受欢迎的著作《火星和它的运河》、《火星生命的居住地》。他认为，火星上可能存在智慧生物，它们生活的地方十分缺水，所以需要开凿一个范围广阔的“运河”网络，将水引到自己的居住点。当然，这一说法并没有得到大家的支持。
另一位美国天文学家巴纳德却否认了火星上存在“运河”的说法，他认为那只是人眼在长久观测远方无法辨认的物体时，不自觉地将许多小斑点连成一条条直线的误差。1913年，英国天文学家蒙德做了一个实验，他让一批小学生站在远处观察指定地点放置的圆圈，然后将它们画下来，事先他已经在圆圈内画出了许多模糊的小斑点，最后小学生画出来的都和斯基亚帕雷利描述的火星“运河”图相差无几。
关于火星“运河”的争论一直持续不断，直到20世纪60年代，人类的航天器终于驶向了外太空，美国发射的几艘“水手号”宇宙飞船拍摄了大量火星照片，可是并没有发现有“运河”的迹象。1976年夏天，美国的“海盗1号”和“海盗2号”相继登陆火星，它们看到的却是一片荒凉。原来，人们在火星上看到的“运河”，只是火星地貌加上人类想象力的产物，长达一个世纪的火星“运河”之争也这样宣告结束了。
登陆火星
火星上还有“湖”的遗迹
从人类发射的火星探测器所拍摄的照片来看，一个巨大的火星岩石坑曾经是一个火山湖。火星车是在一个水流沉积物的小三角洲着陆时发现了它。虽然这个宽约65千米的陨石坑已经没有任何水的踪影，可是这种“湖”的遗迹仍然表明古老的火星曾经也很湿润。
人类发现的这个火星“湖”位于火星南部高地的厄伯斯华德陨石坑，它的外形看起来像一个右边凹进的半圆。天文学家推测，这个陨石坑可能是火山“湖”，在经过无数次的陨石撞击后，它早已经干枯，尽管它的右边保存完整，然而其余部分由后来陨石猛烈撞击形成的更大的霍尔登陨坑所掀起的碎屑覆盖。天文学家以此推测，火星也曾是一个充满水的世界。
火星极冠与火星洞穴
17世纪末，荷兰学者惠更斯通过望远镜观察到，火星的南北极都拥有一个巨大的极端，它们是由水冰和干冰覆盖的区域，厚度达到了数公里，是火星上水冰最重要的储藏库。
火星极冠最显著的标志，就是会随着火星季节的变化而变化，夏天的时候会逐渐缩小，冬天的时候又会逐渐扩大，和地球两极的冰雪一样。
火星上除了有极端，还有一些奇特的“洞穴”，它们都是被人类的探测器发现的。美国的天文学家将“奥德赛”探测器发射到火星，一共发现了7个奇特的洞穴。它们宽度约250米，而深度还无法估算。不过这些火星洞穴的发现也具有一定的意义——如果火星上有生命存在，那么这些洞穴将成为它们的“保护所”，而且这些洞穴还能够成为人类登陆火星之后的居住点，为火星的探测铺平道路。
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