2001年6月，两位美国科学家在研究了美国太空总署的火星球面探测器所拍摄的大量火星表面照片后宣称，火星表面的确存在着大量的水道和沟渠，而形成这些沟渠的原因正是火星表面的水。
最早指出火星上有运河的，是意大利天文学家斯基阿帕雷利。他在1877年，利用火星近日点与地球会合的机会，用口径24厘米的望远镜观察火星，发现在火星的表面上有些模糊不清的直线条，这些暗线把一个个暗斑连接起来。他经过继续观察又发现，有的暗线宽达120千米，长4800千米，纵横交错，形成覆盖火星大陆的网络，并发现有两条暗线相互平行，还有季节变化。他还将自己的发现绘制成图表，公之于世。开始，斯基阿帕雷利猜测这些暗线只是连接海湾的水道，并未说明这是人工开凿的运河，但到了19世纪80年代，他的发现引起了人们的关注，有人把这些暗线说成是智慧生物开凿的运河，这个人就是美国天文学家帕西维尔·洛威尔。
洛威尔被斯基阿帕雷利的发现迷住了。为了观察火星，他自己出钱在亚利桑那州弗拉格斯塔夫市建了一个天文台。1930年，洛威尔天文台第一次在海王星之外成功地搜寻到冥王星。又经过多年的观测，洛威尔不但证实了斯基阿帕雷利的发现，还新发现了几百条新的河道，火星表面像“蜘蛛网”一样。他还把自己的观测写成三本书：《火星》《火星及其运河》《火星——生命的住所》。他认为，因为火星表面空气非常稀薄而导致缺水，由冰雪组成的火星极冠到夏季开始融化，成为水源，火星上的水道，目的就是将极冠上的水引向干旱的热带地区，用以灌溉那里的田地。从这些水道看，都是到大陆的中央汇合在一起，显然是有目的地做的。其暗斑则是绿洲。因此他坚信火星上存在有智能生物，并建造有完善的灌溉系统。
洛威尔的理论引起了人们的极大兴趣，很快风靡世界。但是，洛威尔的说法不断地受到挑战。美国的巴纳德就认为，火星上的暗线根本就不是直的，很不规则，并且是断开的。希腊的安东尼阿迪通过自己的观测，支持了巴纳德的观点，认为把火星上的暗线条说成是运河，纯粹是眼睛的错觉，“属于想象力过于丰富的人”。
由于上述观点的出现，关于火星人的神话逐渐消沉下来，美国的“水手”9号探测器进一步证明了火星运河的存在是虚假的。不过“水手”9号却有了意外的发现，那就是火星上有许多类似河床的地质构造，其位置与洛威尔描绘的大相径庭。
自从20世纪70年代发射“水手”号行星探测器以来，人们已经得到了许多关于火星表面有水的资料。火星上分布有河道和冲积平原，甚至还有一处巨大的凹陷。很多人将此解释为古老的海床，海床边缘是蜿蜒的海岸线。由于表面有陨石撞击造成的环形山存在，人们推测这些结构的年代非常古老，很可能是距今30亿到40亿年前。
有人把火星上的河床分成三类：经流河床、流出河床与侵蚀河床。这些与地球上的河床极为相似。他们分析，大约在很久很久以前，火星上曾经有过温暖的气候，它的上空有大气层，有降水量，保证了河流的存在。虽然这些沟渠并不是洛威尔所称的灌溉系统，但是这些发现仍然足以令人感到惊异。目前，在科学界的一个普遍共识是：火星一度曾是一个非常湿润、温暖的星球，只是在最近数十亿年来，火星上的气候才发生了剧烈的变化。它唤醒了一个在人们心中萦绕已久的话题：火星表面很可能有水存在。这些水不仅过去存在，今天仍然有可能存在。
由此也就不难想象，麦克尔·马林和肯尼斯·爱吉特的发现给整个世界带来多么大的震动。这两位科学家目前正为马林太空科学系统公司工作。由该公司主持设计的一台照相机目前正跟随火星球面探测器一起绕火星轨道飞行。
两年半以来，这台照相机已经拍摄下超过6.5万张火星表面照片，其中有些相当逼真，分辨率可以达到两米。在超过6万张照片中，有150多张显示有水流造成的沟壑。类似结构分布在火星表面120多个不同的地点中。
即使是一个未经训练的人，在看了这些照片以后，也会很容易地断定：这些沟壑是由水流形成的。绝大多数沟壑是在悬崖、环形山或是山谷的侧壁上发现的。它们的形状很像地球表面的地下水在涌出时形成的小型泥石流，裹挟着碎石顺坡而下，在底部形成扇形的三角洲。由于三角洲下方仍覆盖有其他结构，三角洲的表面又很少有陨石撞击的痕迹，科学家们因此断定，三角洲的形成年代在地质学上很可能是非常晚的，或许只有几百万年。
换句话说，火星表面在近几十亿年以来没有水流过的说法现在看来是错误的。火星表层之下过去很可能有过液态水存在，而且现在仍然可能有。由于某种偶然的原因，表层下的水涌到地面上来。但是这个结论又引出了两个新的问题：在火星表面如此低的温度下，水如何保持液态？水从地下向地表喷发是由什么因素引起的？
一个可能是火星上的火山或地热活动为地表提供了足够的热量，使水保持液态。但绝大多数沟壑都不是在火山地形上发现的，因此这个解释似乎行不通。此外，大多数沟壑是在靠近火星南极的高纬度地区发现的，而这大概可以算作是火星上最冷的地区之一。沟壑所在的斜坡大多面向极地，因而只有很少量的阳光能够照射到。而在温暖的赤道地带，却没有发现任何沟壑。
因此，马林和爱吉特为火星上水的来源提出另外一种解释。他们认为，假设火星表层下的水可以随着地下岩床移动，最后上升到地面。在温度比较高的地区，水就蒸发掉了，所以在赤道地区没有沟壑存在。在温度比较低的地区，蒸发掉的水又重新凝结到地面，形成冰层，阻止下方的水进一步蒸发。聚集在下面的水逐渐增多，最后冲破冰层，形成冰、石块和泥组成的泥石流。每条沟壑的含水量大约有2500万立方米之多。
马林和爱吉特的这个理论固然很巧妙，但是仍然无法解释火星上的水为什么能保持液态。目前还存在其他几种可能的解释，例如，水中的盐分使得水的冰点降低，某些地方可能有温泉以及某些地方的温度可能比想象中的要高等等。
美国太空总署的科学家最近公布了最新的火星表面照片，这些由美国“火星球测量者”照片空间飞行器在11月10日拍摄到的照片显示出，在火星上一个深谷的斜壁上有很多沟槽。科学家认为，这些沟槽是被水冲刷而成的。
美国太空总署的科学家说，那个深谷名叫哈勒，它位于火星的南极附近，开口直径为136千米，那些沟槽是在深谷的一个斜壁上发现的，发现地点距离深谷底面为630米。比较火星其他地区，这里的地面情况显示形成的时期比较晚，而且，沟槽内似乎没有尘土，这表明它们是最近形成的。在最近，美国太空总署的科学家也披露了他们认为是火星上“最近”有过水的证据照片，那时他们说这个“最近”至少是200万年前。
美国科学家还发现火星上有永久性冰冻层状地质构造。最新照片显示，火星南极附近地区表面存在着复杂的永久性冰冻层状地质构造，科学家们推测它的成分是干冰、冰和尘埃，形成于火星气候发生急剧改变的时期。科学家将照片分为两组，从其中一组照片上可看出一种弯曲状的冰纹。第二组照片所拍摄的地区离第一组不远，展现出一种上有圆形侵蚀小坑的平坦表面。科学家推测那是干冰蒸发后留下的痕迹。美国太空总署这一新的披露，使得主张火星上有水或有过水理论的人非常兴奋，他们指出，美国太空总署应尽早向火星发射登陆飞行器，以取回火星土壤样本，分析是否有水。现在，人们最感兴趣的是火星南极地区，因为，90％以上的沟槽是在这个地区发现的。
但是，也有科学家对此表示怀疑，他们认为火星上的温度太低，不可能存在液态水，因而也不会冲刷出沟槽。
但人们并不愿就此放弃。原因很简单：有水就有生命。火星可能为我们提供除地球之外的宇宙生物的最直接的答案。此外，如果火星表面真的有水存在，那将为未来火星登陆计划提供非常大的方便：宇航员可以用水来制造空气，甚至制造火箭燃料。
