Решение всерьез заняться Марсом молодой дипломат принял внезапно — после того, как прочитал первый том книги Фламмариона «Планета Марс и условия ее обитаемости», который подарила ему на Рождество 1893 года родная тетя. Лоуэлл понял, что надо действовать быстро, поскольку приближается последнее благоприятное Для наблюдений противостояние XIX столетия.

Уже в мае 1894 года Персиваль Лоуэлл оповестил научное сообщество о новой строящейся обсерватории Флагстафф, к работе в которой он привлек специалистов Гарварда, выплачивая им жалованье из собственного кармана. Главной задачей обсерватории, писал Лоуэлл, должно стать изучение Солнечной системы. Амбициозный любитель собирался доказать, что соседние планеты буквально кишат жизнью. Получается, что молодой увлекающийся человек принял конкретную точку зрения на природу каналов еще до того, как сел за телескоп.

Два телескопа прибыли в Аризону и были помещены под деревянный купол, сделанный по проекту Уильяма Пикеринга. Двадцать восьмого мая 1894 года в Флагстафф приехал и сам Лоуэлл. Астрономы приступили к наблюдениям.

Первого июня Лоуэлл сделал первую запись о своих впечатлениях, в которой уже употребил слово «пустыня». Это замечательно тем, что подтверждает: несмотря на то что в своей декларации о намерениях молодой астроном-любитель придерживался концепции Фламмариона, в голове у него уже начало созревать совершенно особое видение Марса, которое позднее покорит сотни специалистов и дилетантов, принеся Лоуэллу всемирную славу.

Первый канал Лоуэлл и Пикеринг разглядели 7 июня — это был канал Лета. Молодой любитель торжествовал: ему удалось опередить профессионалов.

Лоуэлл провел у телескопа месяц, после чего вернулся в Бостон. Наблюдения продолжили Уильям Пикеринг и Эллиот Эндрю Дуглас. Пикеринг попытался измерить степень поляризации света, отражаемого темными областями Марса, но был разочарован: отраженный свет не был поляризован. В то же время Дуглас подтвердил наблюдения 1892 года, что каналы пересекают и «моря» Марса. И так и этак получалось, что морей на Марсе нет.

Эту проблему попытался решить сам Лоуэлл. Он доказывал, что вся планета Марс является пустыней, а круговорот воды на ней поддерживается искусственно.

Продолжая в течение многих лет наблюдать Марс, бывший дипломат нанес на карту свыше 600 каналов. «Чем лучше удавалось разглядеть планету, — писал он, — тем явственнее выступала эта замечательная сеть. Точно вуаль покрывает всю поверхность Марса. <…> По-видимому, ни одна часть планеты не свободна от этой сети. Линии обрываются, упираясь в полярные пятна. Они имеют форму в такой мере геометрически правильную, что внушают мысль об искусственном происхождении их…»

Выяснилось, что некоторые из каналов свободно проходят по марсианским «морям», причем, переходя с «материка» на «море», они не меняют своего направления.

В местах пересечения каналов Лоуэлл обнаружил круглые зеленоватые пятна, названные им «оазисами», — в некоторые из «оазисов» сходилось до семнадцати каналов! Разглядеть и зафиксировать удалось 186 «оазисов».

Однако самым удивительным из открытий Лоуэлла стало другое. Если Скиапарелли отмечал, что видимость каналов Марса в разные сезоны различна, то американцу удалось обнаружить закономерность в изменениях каналов. Для этого астроному и его помощникам пришлось сделать и сравнить более 11 000 (!) зарисовок Марса. В ходе этой работы выяснилось, что каналы видны не всегда.