Le prime osservazioni sistematiche di Marte al telescopio risalgono al Seicento, quando il fisico olandese Christiaan Huygens disegnò una prima mappa del pianeta. Ma è nella seconda metà dell'Ottocento, grazie agli studi dell'italiano Giovanni V. Schiaparelli, che furono individuate le fondamentali strutture superficiali del pianeta e studiate alcune particolarità della sua climatologia, quali le calotte polari che si estendono e si ritraggono secondo le stagioni, i sistemi di nuvole e le tempeste di sabbia che sconvolgono per mesi ampie regioni del pianeta. Con una serie di assidue osservazioni condotte nell'arco di un decennio, dal 1877 al 1888 dall'Osservatorio astronomico di Brera a Milano, Schiaparelli individuò alcune strutture che definì "terre" e "mari". Si trattava di una terminologia impropria, perché su Marte, al pari che sulla Luna, non c'è traccia di acqua allo stato liquido. L'astronomo ritenne anche di aver visto una intricata rete di linee scure che collegavano i mari fra loro attraversando le terre e le paragonò ai canali naturali di un arcipelago. Quando parlò per la prima volta di canali marziani, Schiaparelli non pensava che queste strutture potessero essere opera di creature intelligenti. Ma l'articolo scientifico con cui dava notizia della scoperta ("Osservazioni astronomiche e fisiche sull'asse di rotazione e sulla topografia del pianeta Marte", Roma 1878), ebbe un vasto eco in tutto il mondo, anche fuori degli ambienti scientifici. Venne pubblicato anche in lingua inglese e la parola canali, anziché con l'equivalente "channels", fu tradotta con il termine "canals", che in lingua anglosassone indica un canale di origine artificiale. Da quel momento, per molte persone la scoperta dei canali di Marte equivalse alla prova dell'esistenza di una civiltà evoluta che aveva realizzato quelle opere. Alcuni studiosi dalla fantasia molto sbrigliata ipotizzarono l'esistenza di marziani che, alle prese con problemi di siccità, avevano realizzato opere mastodontiche per il trasporto dell'acqua dalle zone polari a quelle equatoriali. Fra i più agguerriti sostenitori di queste teorie vi furono l'astronomo francese Camille Flammarion (1842-1925) e quello americano Percival Lowell (1855-1916) il quale costruì un osservatorio astronomico a Flagstaff, in Arizona, con l'intento di studiare Marte. Negli anni successivi, con il moltiplicarsi delle osservazioni e l'accrescersi della potenza dei telescopi, apparve chiaro che i canali di Marte, e una moltitudine di altre strutture geometriche osservate da Schiaparelli, Lowell e altri, erano illusioni ottiche. Infatti, variando le condizioni di osservazione, la turbolenza dell'atmosfera e l'apertura dello strumento, esse mutavano di forma. Nei primi due decenni del XX secolo, pur continuando la polemica tra canalisti e anticanalisti, le fotografie astronomiche di Marte realizzate in varie lunghezze d'onda dimostrarono che, sulle lastre, i canali non comparivano. La polemica sui canali poté dirsi definitivamente esaurita nel 1965, quando la sonda spaziale automatica americana Mariner 4 inviò per la prima volta una serie di foto ravvicinate del pianeta, nelle quali il paesaggio marziano non solo non mostrava traccia né di acqua né di canali, ma addirittura si presentava arido, privo di vita, con un'atmosfera rarefatta e con zone intensamente ricoperte di crateri. Insomma, molto più simile alla Luna che alla Terra.