Марс, наиболее удаленная от Солнца из планет земного типа, непосредственно следующая за Землей, обращается вокруг Солнца на расстоянии в 1,524 астрономических единиц и делает вокруг него полный оборот за 1,881 года.

Все данные механического характера об этой планете установлены уже давно и надежно. Масса Марса может быть легко и точно определена по движению его спутников — Фобоса и Деймоса при помощи третьего закона Кеплера в применении к этой планете. Размеры планеты вычисляются по угловому диаметру ее диска, а это, в свою очередь, позволяет получить ее среднюю плотность. Телескопические наблюдения над пятнами и различными деталями на диске планеты позволяют вывести положение экватора Марса по отношению к плоскости его орбиты, продолжительность его суток, характер смены времен года.

Марс оказался планетой, очень сходной с Землей по многим своим внешним свойствам здесь. Сутки его равны 24 час. и 37 мин., наклонение экватора к плоскости орбиты составляет 25° 12', и это определяет смену времен года, как и на Земле. Правда, атмосфера Марса гораздо более разрежена по сравнению с земной, и в ней лишь изредка появляются беловатые облака и туманы, но явственно заметно таяние полярных белых шапок (которые, по аналогии с Землей, можно считать за полярные снега) и распространение потемнения от полюса к экватору при наступлении теплого времени года.

Представлялось совершенно естественным распространить эту аналогию и на все остальные особенности Марса и, прежде всего, считать, что эта планета должна быть населена подобно Земле высокоразвитыми существами. К тому же, согласно космогонической гипотезе Лапласа, полностью принимаемой в течение всего XIX столетия, Марс следовало считать по сравнению с Землей более старой планетой, которая поэтому имела больше времени, чтобы продвинуться по пути своей эволюции также и в отношении органической жизни. Только последовательное накопление путем наблюдений все новых научных данных могло постепенно развеять подобные иллюзии.

В истории изучения Марса можно отметить несколько периодов. Первый период связан, несомненно, с классическими работами итальянского ученого Дж. Скиапарелли (1835—1910), который в течение многих лет наблюдал Марс в свой 8дюймовый рефрактор под ясным небом Милана. В 1877 г. Скиапарелли открыл каналы на Марсе и их раздвоение. Он составил первую детальную карту его поверхности и дал названия его темным и светлым, пятнам.

Эти темные пятна, по мнению ученого, были настоящими морями, и сам он был убежденным сторонником наличия на этой планете растительной и животной жизни.

Работы Скиапарелли получили широкую известность и, в частности, произвели огромное впечатление на американского астронома П. Ловелла (1855—1916). Под влиянием этих работ П. Ловелл решил посвятить себя исследованию Марса и в Аризонской пустыне (Калифорния) построил крупную обсерваторию с первоклассным рефрактором диаметром 60 см.

Он открыл много новых каналов на Марсе, которые чертил в виде правильной сети. Эти каналы никогда не оканчивались в пустынях, но всегда соединяли различные темные образования. Ловелл установил наличие многочисленных деталей в ранее предполагаемых «морях» и вынужден был прийти к заключению, что эти образования не могут иметь ничего общего с настоящими морями, тем более что они не показывают никаких признаков отражения солнечных лучей, неизбежного при свободной водной поверхности.

Итак, в представлении Ловелла возможности для органической жизни на Марсе уже значительно сузились. Эта планета на две трети своей поверхности покрыта пустынями, очень однородными и имеющими красноватый оттенок. На одну треть ее покрывают «оазисы», где, по мнению Ловелла, может находиться зеленая растительность, подверженная сезонным изменениям. Ловелл полагал, что, вследствие крайнего недостатка воды на планете, марсианские инженеры используют для орошения почвы полярные шапки и для этой цели построили сложную систему каналов. Признаком искусственной природы этих сооружений служит геометрически правильный вид сети каналов, совершенно несвойственный естественным образованиям.

Нужно, однако, заметить, что эти заключения даже во времена Ловелла далеко не получили всеобщего признания. Напротив того, французский астроном и хороший художник Е. М. Антониади, работая в начале нашего столетия с большим рефрактором Медонской обсерватории близ Парижа, сделал многочисленную серию прекрасных рисунков Марса, в особенности во время его великого противостояния 1909 г. Антониади обнаружил множество деталей в марсианских морях, но ни какой правильной сети каналов, за исключением лишь наиболее крупных образований этого рода.

Однако на Ловелловекой обсерватории в Калифорнии были получены первые фотографии наиболее крупных каналов, и это подтвердило открытие Скиапарелли. Каналы, несомненно, существуют, но неизвестно, являются ли они на самом деле такими правильными сплошными линиями, как это рисовалось Ловеллом. Нужно иметь в виду, что даже при кратчайшем расстоянии Марса, составляющем около 50 млн. км, и при наибольших увеличениях в 800—1000 раз, возможных лишь при наилучших атмосферных изображениях, наименьшая различимая деталь на этой планете имеет размеры все же около 100 км. При обычных условиях разрешающая способность телескопа гораздо меньше.
С другой стороны, человеческий глаз всегда стремится упрощать и схематизировать получаемые впечатления и придавать им более или менее геометрический характер. Это было проверено Маундером на Гринвичской обсерватории (Англия) при помощи ряда поставленных опытов. Если, например, начертить карту Марса с его обычными морями, но вместо сплошных каналов разбросать лишь отдельные не связанные между собой детали, лишь приблизительно следующие определенным направлениям, то наблюдатели, помещенные от этой карты за пределами ясного зрения, все же наносят геометрически правильные линии, напоминающие каналы.

Укажем, что на Ловелловекой обсерватории Слайфер впервые сделал попытку обнаружить на Марсе водяной пар и кислород, но пришел к заключению, что эта планета не отличается от Луны в этом отношении.

Дальнейший этап в изучении физических свойств поверхности Марса связан с работами французской обсерватории Пик дю Миди в Пиренеях, на высоте 3200 метров, и ряда других астрономических учреждений.

Помимо очень тонких визуальных и фотографических наблюдений, Б. Лио и его ученики на Пик дю Миди применили очень совершенный способ изучения отраженного света, который в высокой степени характеризует физические свойства отражающей поверхности. Они окончательно доказали, что каналы представляют собой скопления мелких пятен неправильной формы и, следовательно, вовсе не являются сплошными линиями. Только при посредственном качестве изображений эти объекты кажутся сплошными, как их видели Скиапарелли и другие ученые, но при хороших изображениях они разделяются на множество деталей.

Лио и его сотрудники подтвердили также сложность строения морей и их изменчивость с течением времени. Так, например, известное Озеро Солнца (Lacus Solis), названное так Скиапарелли за свои четкие, круглые очертания, в настоящее время, по прошествии всего лишь нескольких десятилетий, совершенно изменило свои очертания и превратилось в двойное пятно неправильной формы. Равным образом, обширная темная область в виде заостренного треугольника (долгота 228°, широта 15°), отмеченная на 16 рисунках немецкого любителя астрономии Я. Г. Шретера в период 1798— 1800 гг., в настоящее время не существует, хотя примерно в течение 20 лет она представляла один из наиболее доступных для наблюдения объектов на Марсе.

Большой Сырт (Syrtis Major) — наиболее протяженный на Марсе залив, имеющий вид длинного темного хобота, получил теперь еще прибавление со своей западной стороны, ранее совершенно отсутствовавшее. Подобных примеров можно было бы привести значительное количество. В общем, достаточно сравнить последнюю карту Марса, составленную французами А. Дольфюсом и Камишелем по наблюдениям на обсерватории Пик дю Миди и принятую в качестве основы для изучения поверхности Марса Международной Ассамблеей Астрономического Союза в Москве в 1958 г., с прежними картами и рисунками, чтобы установить ряд существенных изменений в интенсивности и форме пятен всего лишь за последние десятилетия. Эта изменчивость деталей на Марсе, происходящая медленно и постепенно, имеет важное значение для интерпретации их физической природы.

Далее, на обсерватории Пик дю Миди было установлено наличие на Марсе довольно высоких гор. Оказалось, что полярная шапка тает и уменьшается в своих размерах неравномерно. Как правило, при ее сокращении во время таяния вне ее контура остаются отдельные белые пятна, представляющие еще не растаявший снег, и эти пятна каждый раз появляются на тех же самых местах. Совершенно очевидно, что это вершины обширных возвышенностей с более низкой температурой. Высота их, судя по продолжительности задержки таяния и имеющимся представлениям о термических свойствах марсианской атмосферы, должна быть не менее нескольких километров.