1877年，意大利天文学家斯加帕雷里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后发现，火星表面有些模糊不清的暗线和暗斑，这些暗线把一个个暗斑连接起来，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。斯加帕雷里将自己的发现绘制成图表公之于世，引起天文学界的广泛关注，对这些暗线和暗斑也进行各种猜测。
1964～1977年间，美国先后向火星上发射了“水手号”和“海盗号”两个系列共8个探测器。1971年11月，“水手9号”对火星全部表面进行了高分辨率的照相，发现了火星上有宽阔而弯曲的河床。不过，这些河床与轰动一时的运河完全是两回事。这些干涸的河床，最长的约1500千米，宽达60千米或更多。主要的大河床分布在赤道地区，大河床和它的支流系统结合，形成脉络分明的水道系统。还可以观测到呈泪滴状的岛、沙洲和辫形花纹，支流几乎全部朝着下坡方向流去。科学家们分析，只有像水那样的少粘滞性流体才能造成这种河床，这是天然河床，绝不是“火星人”的运河。
那么，火星上为何只有河道而没有水呢？这是科学家们长期不解的一个问题。
如今经过探测器探测，火星表面温度很低，大部分水作为地下冰存在于极冠之中。极稀薄的大气，使得冰在温度足够高时只能直接升华为水蒸气，自由流动的河水是无法存在的。而这些火星河床说明，过去的火星肯定与今日的火星大不相同。
关于火星河床的成因，一种假说认为，在火星的历史早期，自转轴的倾斜度比现在更大，因而两极的极冠融化，大量二氧化碳进入大气，大量的水蒸发并凝成雨滴在赤道地区落下，形成河流；另一种假说认为，在火星历史的早期，频繁的火山活动喷出了大量气体，这些浓厚的原始大气曾经使火星表面温暖如春，形成了冰雪融化、河水滔滔的景色。后来火山活动减少，火山气体逐渐分解，火星大气变得稀薄、干燥、寒冷，从此河水干涸，成为一个荒凉的世界。
当然，对于火星河流的形成还可以提出更多的猜想与假说。然而，科学家们最关心的问题是：滔滔的河水跑到哪里去了？有人提出，从巨大的江河到今日滴水皆无，这说明火星的气候曾发生了根本的变化。
