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最佳机会，通过口径24厘米的天文望远镜仔细地观察火星。他惊讶地发现：在火星的圆面上，有一些模糊不清的、颜色灰暗的直线条，这些“暗线”又把一个个“暗斑”连接起来。后来经过继续观察，他又发现了更多的暗线，有的暗线根据估算宽达120公里，长4800公里，纵横交错，形成覆盖火星大陆的网络。他还发现，在有些季节有的暗线还会变成两条，相互平行。
这是一种很难想象的存在物，但斯基阿帕雷利毫不怀疑。他说：“我绝对相信我所看到的东西。”他借用另一位意大利天文学家赛奇用过的意大利词canale来称呼这些暗线。这个词相当于英语的Channel意为沟渠或水道。斯基阿帕雷利后来还将自己的发现绘制成图表，公之于世。
开始，斯基阿帕雷利只是猜想这些暗线条是分割火星大陆、连接海湾的水道，他并未明确表示它们是人造的东西，还是火星上天然形成的；他更没有把这些灰暗的线条与人们在地球上开凿的人工运河等同起来。
所以最初，人们并没有对他的发现给予过多的关注。但过了没有多久，即到了19世纪80年代，这个话题又异乎寻常地热门起来。原因就在于，有人把这些“暗线”解释为火星上“智慧生物”构筑的运河。最早提出这个具有“轰动效应”观点的，是美国的天文学家洛韦尔。
洛韦尔沉溺于斯基阿帕雷利的发现。为了便于观察火星，他自己出钱在大气稳定、气候干燥的亚利桑那州修建了一座天文台。经过多年的工作，洛韦尔和他的同事们不但证实了斯基阿帕雷利的发现，并且还新发现了几百条新的运河。他们认为，整个火星表面运河密布，像蜘蛛网一样。洛韦尔根据自己的观测结果，先后写成了三本书：《火星》、《火星及其运河》、《火星——生命的住所》。在这三本广为流传的书中，洛韦尔将观测结果与他的“设想”十分自信地结合在一起，反复宣传这样的观点：火星大气层空气十分稀薄，陆地表面又严重缺水，生物若要生存就需要解决水的问题；火星的极冠是由冰雪组成的，夏季冰雪消融，成为水源；密布火星表面的直线网络不能用自然现象解释，它们必定是火星上的某种智慧生物构筑的灌溉系统，其目的是将极地的水引向干旱的赤道区域；直线条在大陆中央交汇，显示出明确的意图；许多线条交错处的“暗斑”则是绿洲，它们是“火星文明”的一个个中心地带。
一个时期以来，似乎形成了这样的局面：只要承认火星上暗线条的确实存在，洛韦尔的理论就是“令人信服”的。事实上，他的“火星文明说”的确令人神往，很快便赢得了世人的热情支持。一时之间，数不清的文章、演说，还有大量出版的科学幻想小说，使得“火星人”和“火星文明”变得妇孺皆知。热情支持洛韦尔的人们和受到人们热烈支持的洛韦尔的相互作用，更把事情推向了高潮。头脑发热的洛韦尔后来“越走越远”，他甚至宣称：火星早已是一个“高度发达的有组织的社会”，在这颗“战神之星”（火星在西方是以神话中的战争之神马尔斯来命名的）上，由于文明的发达，早已没有了战争。必须承认，这些实际上拿不出多少根据的臆断，的确非常合乎绝大多数地球人类（他们反思自己的文明，憧憬未来，渴望和平）的胃口。
但是洛韦尔等人的理论并未得到所有人的支持。例如，着名的美国天文学家巴纳德就表示，他看到了火星表面的许多细节，但无法相信“运河”的存在。一些“运河”根本不是直线，通常的描述显得过于夸张。在能将“细节”看得更清楚的条件下，这些线条实际上很不规则，而且是断开的。希腊的安东尼阿迪用82厘米的望远镜观测，也只是看到形状毫不规则的暗线。而且，随着观测活动的增多，能够发现这样一个观测规律：大气宁静度越好，那些暗线和斑点越是断续，反之，它们就连接、融合在一起。最后，这两位经验丰富的天文观测家都确信：所谓的“火星运河”是一种眼睛的错觉，它们的存在只“属于想象力过于丰富的人”。
英国科学家蒙德用一个、明“火星运河”的确是人的视错觉。他先在一张大纸上随机地画上许多斑点、圆圈、椭圆、直线、波纹线和不规则的小点，然后让一群小学生坐在不同的位置上临摹。结果，坐在远处的学生往往会画出一系列有规则的直线。
上述反对观点的出现好像冷水浇头，关于“火星人”和“火星文明”的说法逐渐地沉寂了下来。但是，不少人还是感觉到，以纯粹的“视觉错误”否认“火星运河”的存在，也似乎过于轻巧了。为了进一步广泛地研究、考察火星，同时揭开火星“运河”之继，从1964年到1977年，美国科学家连续向火星发射了“水手号”和“海盗号”两个系列共8个探测器。1971年11月，美国的“水手9号”探测器对火星的全部表面进行了高分辨率的照相。货真价实的照片让一些“火星迷”非常“失望”，因为它们明白无误地显示，这里没有洛韦尔等人所说的“火星人”，也没有所谓“绿洲”和高度发达的“火星文明”的存在。火星表面是和月球表面几乎一样的，完全干涸，死气沉沉。
然而，“水手9号”在基本否定洛韦尔的同时，也没有让他难堪到底。照片显示，火星表面虽然没有一滴水，但是有许多类似河床的地质构造。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”分布在火星赤道地区，而且“支流”很多，它们几乎全部朝着下坡方向“流去”。根据一些科学家的分析，只有像水等易流动的液体，才能在火星表面冲刷形成这种“河床”。但这无疑是一些天然河床，绝非“火星人”哪怕“曾经”创造的运河。另外，它们在具体位置和形状上，也都与洛韦尔所描绘的大相径庭。
马上有人对这些河床产生了浓厚的研究兴趣。1975年，有研究者将火星上的河床分成了三大类：径流河床、流出河床和侵蚀河床；其中的径流河床与地球上的河流十分相似。有人认为，这些径流河床非常令人信服地说明，火星上曾有过能让水在其表面自由流动的条件。而径流河床多出现在古老的环形山地，这就表明它们年代很久远。一些孜孜不倦的科学家通过进一步收集证据、仔细分析后认为，在大约30亿年以前，火星上有比现在更温暖的气候，有比现在更浓密的大气允许水的存在和流动甚至像地球一样有降水过程补充水源。20世纪90年代以后，“火星探测者”和环火星探测器又发回了大量的照片。科学家们对这些珍贵的资料逐一进行了分析研究，他们发现有一处高出地表约4000米的陡崖，明显是由一系列岩层构成，有岩石崩塌的痕迹；他们还发现一些峡谷底部有干涸的“水塘”和巨型卵石。鉴于这些“被洪水冲刷的痕迹”非常明显，他们认为在38亿年前，火星上确实曾经有过汹涌的洪水。
同样让人迷惑不解的是，如果火星上曾经有水有河，或者发过漫无边际的大洪水，这些水后来到哪里去了呢？有人认为，火星早期火山活动频繁，并且喷出大量浓厚的原始大气，使得火星表面温暖如春。于是，覆盖两极的白色冰雪“极冠”慢慢融化，形成河水滚滚的壮丽景观。但后来火山活动减少，大气变得稀薄，气候也寒冷干燥，河水便干涸了。
还有一部分人认为，火星失水的原因，大概是因为遭到过卫星的撞击。持这种观点的人认为，火星在久远的过去，一定有过多于目前“火星-1”、“火星-2”的卫星。也许就是原本存在的“火星-3”的那颗卫星，它忽然被火星的引力拉裂；有些碎片散佚于宇宙空间，更多的碎片则纷纷“投靠”，“不知轻重”地撞击到火星表面。撞击产生了强烈的高温，不仅融化了岩石、毁灭了植被，而且使得火星大气中的各种气体离子化，从而毁灭了火星上的生命，也毁灭了充足的氧气和水。
另一部分人认为，火星的历史早期，大气层中有厚厚的二氧化碳，也有适合水存在的温度。后来，气候逐渐变暖，类似地球的“温室效应”发生了；但它不属于普通类型的温室效应，是足以导致火星气候发生根本改变的恶性循环，这样，大气变得稀薄、干燥、寒冷，水逐渐消失得无影无踪了。
这真是所谓旧的谜团刚解开，新的迷雾扑面而来。科学探索本身就是一个“连环套”的智力冒险游戏。得出结论固然需要有科学的证据，但是每一代科学家都有自己的责任，他们毕竟不能等到完全掌握了“所有的证据”，才下郑重、精确的结论。科学探索需要脚踏实地，但如果没有各种假说、推理甚至幻想，科学探索一定非常枯燥不堪，人类前进的步子一定很慢。
太阳系第十大行星之谜
目前人类已知太阳系有九大行星，按照它们同太阳的距离由近到远，这些1大行星依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。其中，水星、金星、火星、木星和土星，都是人类的“老相识”。早在人1类进入文明历史之前，这5颗星体就已经被长期观测了。至于地球，它的行星身份要到天文学有了突飞猛进的16世纪，才被正式确定。至此人们认识到，太阳系大行星家族共有6个成员。其他3个成员是人类在以后长达150年间逐一发现的，1781年发现天王星，1846年发现海王星，1930年发现冥王星。
太阳系里不断地“添丁进口”，这就提示人们：冥王星是否就是太阳系最-远、最后一颗大行星呢？太阳系里是否还有未被发现的其他大行星呢？位次巳经排到了“老九”，“第十颗”自然引起科学家们极大的探索兴趣。有人顺口称它“冥外行星”（冥王星之外的行星），有人意味深长地称它是“X行星”——x代表未知数，也是罗马数字中的“十”。
人们为什么对一颗尚未证实的行星那样津津乐道呢？如上所说，发现夭王星、海王星和冥王星的过程本身，就是对大胆猜测和努力探索“第十大行；”
的一个有力支持。
业余时间磨制天文望远镜的镜天王星由旅居英国的德国天文学家威廉赫歇尔(1738~1822)首先发现。威廉赫歇尔自幼酷爱天文学，不到20岁就被迫到英国谋生。他和妹妹卡罗琳赫歇尔利用片，并一点一点地加大望远镜的尺寸，用于窥探天上的奇观。1781年3月13日夜晚，赫歇尔和往常一样观天，发现星空某一角的恒星间有一个模糊的斑点。两天以后，他又注意到这个斑点已经显着地移动了。毫无疑问，它不是恒星。不过，赫歇尔没有想到它是当时科学界所不知道的新行星，还以为是一颗特殊的彗星。他给英国皇家学会递交的报告题目就是“一颗彗星的报告”。赫歇尔发现新“彗星”的消息很快传遍了整个欧洲，许多天文学家都来观测这颗彗星并计算它的轨道。但是，这颗彗星非常奇特，它既没有“彗发”，也没有“彗尾”，而且它的轨道也与一般的彗星不一样：不是那种扁长的椭圆形或抛物线形，而是接近正圆形。所以这不可能是彗星，分明是一颗行星。人们经过一段时间的观察，终于承认它是太阳系的成员，将它命名为“乌拉努斯”（Umnus，古希腊神话英雄。汉译“天王星”）。
天王星发现以后，科学家就开始着手进一步研究它的轨道。天王星的个头大，它的直径是地球的3.98倍，质量是地球的14.8倍，离开太阳的距离是地球与太阳距离的19.2倍，即28.7亿公里。人们发现，天王星运动的实际轨道，同根据理论计算出的牛顿轨道有一定的偏离。于是有人断言：在天王星的外围一定还有别的行星，正是它干扰了天王星的绕日运动。经过半个多世纪的探索研究、苦苦寻找，捷报终于传来。1846年8月，法国天文学家勒威耶发现了一颗新的大行星——海王星（Neptime，音译“尼普顿”，古罗马传说中的海神）；同年9月23日，勒威耶的同行好友、德国天文学家伽勒根据勒威耶的指点，在柏林天文台用望远镜观测到了这颗新星。
海王星的发现是猜想变为现实的一个成功例子，人类由此对太阳系的认识大大地扩展了，对发现新的大行星的信心也一下子提高了。因此，当天文学家们把实际观测到的海王星轨道和计算得出的运行轨道对比，同样发现了海王星的“越轨行为”时，有些天文学家表示，在海王星的外围一定还存在一颗没有发现的、离太阳更远的行星。在1879年，法国的弗拉马利翁在《大众天文学》一书中就曾说过：“海王星虽然是我们现今所知的最外边的一颗行星，但我们没有权力断定它的外边就没有别的行星。你以为一切都发现了吗？那真是绝顶的荒谬；这无异把有限的天边当做了世界的尽头。”
事实的确如此。随着时间的推移，关于天王星和海王星的观测资料越来越多，这两颗行星的实际运行轨道也愈来愈精确。与此同时人们越来越强烈地感觉到，仅用太阳系内已知天体的影响还解释不了这两颗行星的运动。但是应该被发现的那颗“新星”迟迟不肯露面，要知道，在浩瀚星空中找到一颗毫不出众的陌生行星，该是多么的困难！因此，这项工作在19世纪末叶没有取得任何的进展。
困难没有使天文学家气馁。20世纪初，海王星外存在一颗足够大的“海外行星”的意见，已经在天文学界比较普遍。1915年，美国天文学家洛韦尔（他确信“火星人”的存在）发表“关于海外行星的报告”的论文。但是人们并没有在他指出的天区（黄经84°)找到新星。在1930年2月18日，洛韦尔天文台的美国天文学家汤博在检査双子座一张照片时，终于找到了这颗行星。19日、20日，通过连续观测，汤博确信它就是太阳系第九大行星。他还估计，这颗新星在海王星以外大约16亿公里，距离太阳46亿公里。后来这颗行星被正式命名为“普鲁通”（古希腊神话中的冥王）。
但是，新的问题接踵而至。冥王星就是那颗导致天王星和海王星运动发生偏离的行星吗？
从20纪中叶起，电子计算机广泛应用于天文学研究；它们既被用于修正观测资料，也被用于改进轨道理论。结果发现，要说明天王星和海王星运动，冥王星的质量必须达到地球质量的十分之一。1978年，美国天文学家克里斯蒂在冥王星周围发现了一颗冥卫星，由此精确确定出冥王星——冥卫系统的总质量只有0.0022个地球质量那么大，即只有上述要求质量的四十五分之一。
这样看来，冥王星显然不是那颗“作怪”的行星！它的质量太小，根本不足以对天王星和海王星的运动造成观测到的巨大的摄动。去发现第十颗大行星——“X行星”，就这祥被提到日程中来。