卢克家的聚会
人类又向宇宙跨出了一大步。2020年，美国宇航局要把宇航员送上火星。先遣队的指挥员是黑人卢克·格雷厄姆。离开地球前夕，宇航员们和前来欢送的同事聚会在他的家里。
卢克的妻子想单独和他呆在一起，因为这也是他们在地球上的最后一夜。她也希望他能够和儿子鲍比聊聊。儿子鲍比正在角落里生气：“以后谁给我讲故事？”
聚会开始了很久，心情失落的吉姆才来到，他带了一大瓶香槟来为他们庆贺。尽管他不能去火星，但是不为朋友们送行，他会后悔终生。喝着酒，吉姆有些醉了，他说：“我真的想和你们在一起。”
伍迪说：“其实你才是真正的大人物，你上过《时代》杂志的封面。”
吉姆说：“也许你们关注的是我，但真正先踏上火星的是你们。伍迪在上大学时就喜欢看科幻小说，戴火星项链。毕业论文是《火星殖民计划》。”
伍迪先不上火星，而是到太空站接应先遣队0他的妻子特丽也是一个宇航员，二人将一同到太空站生活。
卢克对吉姆说：“这次任务应该是你的，也应该是玛吉的。要不是你要照顾玛吉的话，这次应该是你去。你们为这次任务准备了12年。”卢克尽管十分珍惜这次任务，但他愿意让吉姆来换下自己。
玛吉是吉姆的妻子，也是吉姆事业上的伙伴，让人感伤的是她不久前因病去世了。
先遣队在火星遇难
数月后，卢克率先遣队登上了火星，成员有雷内·科特、尼古拉斯·威利斯和塞格·柯洛伊。
游弋在火星的探险车发回讯号，发现一种既像金属又像冰的物质，而有的人说在这个纬度不可能有冰。由于只有两公里的距离，卢克等决定去看一看。
随后全球太空站接到卢克从火星传回来的信息：“这种特别的物质很像结晶物，我们希望它是从地底突出的冰。如果真是那样的话，火星就可以供人类移民了，这个可能性非常大。”全球太空站发出指令：“立即让地质学家和物理学家待命，随时准备研究这种物质。”
忽然风暴来了，吹得每个人都睁不开眼来。龙卷风以排山倒海的气势压过来，卢克禁不住叫了一声：“我的天！”而其他科学家们还在继续检测。终于来不及逃避了。一个个全被狂风吹到在地上，被乱石砸在身上，又被狂风狠狠地卷起来。
此时，全球太空站发出通知：“全体集中。”所有的人都来到了控制室。吉姆正在发布消息：“我们收到的最后一次信息表明，火星表面释放了强大的能量。”
“什么能量？”伍迪问。
“什么力量还不知道，但足以产生一场巨大的灾难。”吉姆说。
“先遣队队员呢？”特丽问。
“没有任何人能够阻挡这一能量。”太空站的指挥员弗兰克说。
“可以用莱曼卫星看看有没有什么线索。”伍迪提议。一个屏幕上出现了莱曼卫星的结构图，另一个屏幕上出现了卢克的面目。伍迪说：“有人还活着。”
信号十分微弱，卢克的面目也有些模糊。他咽哽着：“他们都遇难了。太可怕了，只剩下我一个了。”
是否马上派救援队去火星表面搜寻幸存者？太空站指挥员弗兰克认为光是分析资料就需要几个星期的时间，而且谁也不知道火星地表的情况，进入火星轨道可能会遇到陨石袭击，降落十分危险。
菲尔提出可以用莱曼卫星来观察地表。吉姆提出：“救援计划是我设计的，我知道它会成功。”伍迪也站出来支持他。
弗兰克被说动了，他让吉姆明早8点交出救援计划。吉姆连夜写计划去了，伍迪提出要吉姆上火星，虽然吉姆因为照顾患病的妻子玛吉已有8个月未参加训练了。
而弗兰克不让吉姆去的理由是因为他没经过心理稳定测试。
“他的情绪因妻子的去世受到影响。不光是他，我们每一个都受到了影响，所以他有时发一些脾气是可以理解的。”伍迪解释道，“他是好手之中的好手，他接受训练的时间比我们其他的人加起来都要多。我在不同的情况下需要不同的队员，只要你把吉姆给我，我就能安全地带卢克回来。”
救援队准备降落
救援队出发了，指挥官是伍迪·布莱克，队员包括宇航员菲尔·奥米尔、吉姆以及火星救援专家特丽·菲舍。
经过173天的旅行，火星救援队到达了火星上空。
菲尔将一些五颜六色的糖果摆在救援船的窗上。吉姆问他：“这是什么？”“我梦中情人的基因。”菲尔调侃道。吉姆拿起几颗吃进肚里，形状顿时改变了。再问他：“这又是什么？”菲尔只好苦笑：“这成了一只青蛙。”
救援船正将降落时遇上了沙风暴，指挥官伍迪决定冒着沙风暴降落，若错过则又要在火星上呆一年。降落需要莱曼卫星提供资料。
趁降落之前，伍迪和特丽在太空船的驾驶室中翩翩起舞，菲尔也加入进来了。伍迪自嘲说：“幸好是在太空的失重状态下，我才能这样轻灵。要是在地球上，我可只会用手抱住她，用脚去绊她。”
这时驾驶舱传来警报：“收到讯息，收到讯息。”吉姆一下子跳起来：“这是来自莱曼卫星的消息。”
打开屏幕，看到火星表面上没有人影，而先遣队的飞船完好无损。放大屏幕的左上方，看到三座坟墓。特丽认为：这并不表示卢克还活着，可能是因为再也没有人埋葬他。
伍迪启动红外线检查，发现了火星表面上令人震撼的大能量，他怀疑这是6个月前火星上发生地震时产生的能量。
弗兰克通过可视电话发出指令：尽管认为有危险，但依然同意他们明早降落火星，执行原计划。
接到指令，救援船的驾驶室内一片振奋。
吉姆静静地坐下来，拿出妻子玛吉的照片，再打开结婚录像，沉浸在回忆之中。
“火星给了我们许多想像，如果那真的有意义，如果宇宙不是独立的，而是相互连接的，那我们只能走出去发现生命的意义。”录像中的玛吉侃侃而谈：“希望我们能先踏上火星，再向外进发，这就是我们生命存在的意义。”
“也许她说对了，那绝对不是什么地震，也许火星上有生命存在。那是在对我们暗示着什么。”原来伍迪也在一旁悄悄地看着录像。
“我们一直怀疑火星上有生命，她从来没有说错过。而我们马上就可以得到真相。”吉姆说。
伍迪不让妻子救他
“进入轨道，准备降落。”
“主引擎开始启动。”
“开启氧气和氢气燃料箱。”
“开启控制系统。”
菲尔伸出手，正准备去按按钮，忽然手掌上一阵钻心的剧痛，原来，陨石先击穿了太空舱，再击穿了他的手掌。
失重状态下，鲜血在舱内四处漂浮。
舱内氧气迅速开始外泄，维生警报系统开始报警：
“4分9秒后将完全失去大气。”
伍迪发出指令：“所有人穿上太空服，吉姆负责操纵太空船，我去补洞。”
所有系统完全失去控制，维生警报系统不断发出警报：
“大气只剩下七成。”
“大气只剩下六成。”
“大气只剩下五成……”
舱外的伍迪很难找到被陨石击穿的洞在哪儿。忽然一个好主意出现在吉姆的头中。他抓过一袋液体食品，扔给特丽，叫她快挤。
特丽照办。在压力的作用下，液体食品迅速通过漏洞向外太空流去，漏洞找到了。
“在第五区与第六区之间。”吉姆向伍迪高声叫道。这时，舱内的大气只剩下一成了。
漏洞补好了，舱内的压力在迅速恢复。
“两成。”
“三成。”
……
“七成。”
准备降落了，启动推进系统，开始注入燃料。
输送燃料的管道被陨石击碎，燃料在运送的过程中完全漏失，而舱内的人居然一无所知，只是沉浸在即将踏上火星的喜悦之中。
“倒记时开始：10、9、8……3、2、1。”
最后，吉姆揿动按钮：“让我们去火星！”
大错铸成：在那一瞬间，太空船剧烈地摇晃起来。控制系统没有动力校正高度，以这样的速度和角度进入大气，这些人都将被烧死。而他们剩余的时间只有3分钟。
吉姆提出上莱曼卫星，舱内的人却都以为他疯了，但事实上，如果不上莱曼卫星，他们的惟一出路就是被烧死。
还好，经过计算，莱曼卫星就在很近的位置，于是，一起向莱曼卫星进发。这群人在太空中，靠绳子一一相连，就像一条绳子上的蚂蚱。
莱曼卫星在他们左下方45度的地方，但位置与他们预计的不同。伍迪提出用推进器冲刺以抓住卫星。尽管这很冒险，但却是惟一的办法。
伍迪开始向卫星推进，但在途中，他的燃料用尽了。伍迪放弃了推进系统，靠自身的惯性向前，一把抓住了莱曼卫星，把连接其他三人的绳子挂在了卫星上面，而自己却跌入了茫茫太空之中。
吉姆、菲尔、特丽三人上了卫星。伍迪的妻子特丽抛出“爪子”要去救他，但绳子太短了，够不着。
特丽心急如焚，要离开卫星来救他。
伍迪呵斥她：“你救不了我，自己也会没命的。你就算接到了我，我们也回不去的。”
“但我可以再靠近你一些！”
“拜托你回去，帮他们上火星，他们没有你是上不了火星的。”
而特丽却丢不下自己的丈夫。
伍迪向着火星打了个招呼：“嗨，美丽的火星！”然后转头向特丽：“我爱你！”伍迪摘下了自己的太空服头盔。
特丽狂叫：“不可以！”
在体内巨大的压力下，伍迪的血渗出体外，并在太空中迅速汽化。瞬间，他的尸体消失在太空之中。
一切归于沉寂，只留下特丽的悲恸。
这时全球太空站收到了不可理喻的新资料：莱曼卫星离开轨道，降落在火星上，而且并非因为坠毁。指挥官弗兰克却明白了：他们是在利用卫星降落，一定是的，只有他们才会这样，好样的！
不可思议的脸
吉姆、菲尔、特丽降落到了火星，他们为英雄伍迪升起国旗，奏起国歌。
三人发现了先遣队废弃的飞船，拿着手电小心翼翼地进入，里面居然连氧气都有。所有电脑的主板都烧掉了，原因是氧气输出管被堵。吉姆来到了温室，发现这儿完好无损，真是有些不可思议。他连忙跟同伴联系，这时忽然一个黑影朝他扑来，原来是黑人卢克。
长时期在低重力环境，卢克有些疯了。他狠狠地掐住了吉姆的脖子。吉姆喘不过来气了，他费尽全力，大声叫道：“你的儿子叫鲍比，你睡觉前喜欢听《金银岛》。”卢克终于认出了他，这才松手。
卢克头发长长的，像个野人，有些语无伦次：“我们开动雷达探测时，一个东西……山顶上……杀死了所有的人……火星上……那力量……”
平静下来后，卢克开始回忆他的遭遇：“我醒来时发现太空服有破洞。氧气几乎全漏光了。一周后我才敢去找他们的尸体。我只找到了一具，但只建一个坟墓不太好。”
吉姆问：“你刚才说到一个秘密，什么秘密？”
“火星上有风沙、火山岩和风暴，可以把火星的外表改变，所以我们看不到火星的实质。其实沙子下面隐藏着许多东西。”
“到底是什么？”
“来看。”卢克打开屏幕。
“天呀！”众人惊叹起来。
“不要给我说那是一张脸！”特丽说，但那确确实实是一张脸，一张人类的脸。
“还记得事发前听到的声音吗？”吉姆问。
“重点就在这儿。”卢克打开用电脑录下的声音。
呜呜的声音里有一种节奏、一种韵律。
“通过数据分析可以发现，这个声音有好多部分，每一部分都有三种节奏：一、二、三，一直重复着。”卢克说着，吉姆已惊奇得睁大了眼睛。
“后来我想到了三维空间，一、二、三，三维空间的三个不同方向的轴。”卢克的分析方法极为天才，他用不同的颜色代表这三种节奏，得出了一个模型。
其他的人几乎不敢相信自己所看到的：这不就是基因的模型吗？
是的，千真万确是基因，跟人类的基因已经很相似了。
“猿猴跟人的基因相差只有百分之三，而正因为这百分之三，我们人类才有了爱因斯坦和莫扎特。”特丽说。
“还有现代歌星。”菲尔补充道。
“这是一个信号，想要告诉发现它的人什么。”卢克说。
四人开始维修先遣队留下的飞船，看到菲尔的糖果，吉姆笑他：“上太空船还带这个。”忽然，一道电光在吉姆的脑海中闪过，他想起了菲尔用糖果摆的基因图。
“那不是一种信号，脸型所发出的声音是一种测试，要求我们补上基因里缺少的东西，以证明我们是人类。”吉姆的设想更为天才，“你们对他发射雷达枪，他以为这是错误的答案，所以自卫，类似我们的自我保护系统。”
菲尔问：“如果答案正确又会怎么样呢？”
没有谁会知道，但吉姆决心一试。
信号怎样发射？吉姆想到，既然灾难是由雷达枪发射的错误信息带来的，那么，如果我们用雷达枪发射的信号表示人类的基因，那对方应该接到的。
菲尔却对此表示坚决的反对：“已经有三个人因它失去生命，如果发射失误，再带来一场灾难怎么办？”
吉姆说：“如果要安全，我们可以马上返回地球，但牺牲的人就白牺牲了。”
卢克提出了折衷的办法：“用检测车，我们不用亲自去现场。”
发现生命的起源
检测车带着雷达枪，来到“神奇的脸”旁边。
吉姆、卢克、特丽、菲尔坐在太空船的检测室里，心情极度不安。
吉姆按下了按钮，门开了。成功了！无比的欣喜。
“像是一种邀请。”特丽说。
菲尔留在已修好的太空船里，吉姆、特丽、卢克来到了现场，全部人员将在沙风暴来到之前返回地球。
吉姆等三人来到了“神奇的脸”旁。一进入已打开的门中，门就关上了，把他们都关在里面。
吉姆按下手上的检测器，发现压力空气等状态都跟地球上差不多，伸手就要取下头盔。卢克和特丽都大声叫起来：“你在干什么？你会失去压力的！”
吉姆把检测器里的数据给他们看，跟地球压力十分相近。特丽检测了一遍，这儿的压力是12，跟地球一样；大气是氧气和氮气，也就是地球上的空气，二人都觉得不可思议。
吉姆说：“我们站在遥远的星球上，而且还在一张巨大的脸旁，还有什么更难以想像的呢？”吉姆伸手取下了头盔。卢克和特丽也如此效仿。
来到一个黑色的大窗口前，展现在他面前的是宇宙的模拟图：
太阳、地球、火星、轨道都在他们身边。
一个外形酷似地球人的火星人来到他们身边，向他们展示着神奇的全息图像：
火星遭到陨石的打击，上面的生物面临灭绝的危险。
为了逃离灾难，智慧生物乘坐成千上万艘飞船从火星到地球。
只有一艘飞船留下来了。
火星人为地球带来生命的基因——为他们展示的火星人抓起一把基因，撒进地球模型的水里，于是有了鱼、有了恐龙——上亿年前地球发生大爆炸，生命从此起源。
“有了它，才有我们。”
吉姆、特丽、卢克和火星人手拉手，在他们中间的是蓝色的地球模型。
……
此时，留守在飞船上的菲尔呼叫他们，说风暴起了，让他们赶快回到飞船。
而卢克发现，他们脚下也是一艘飞船，正在倒记时。于是招呼大家赶快离开。
“我跑了好长时间的路，不想放弃前面的东西。”吉姆却不愿意离开，他要乘这艘火星人的飞船回到地球：“这就是一切的起源。特丽你说得对，那声音是一种邀请，邀请我们跟他们一起回家。我要跟他们一起回家。”
“这就是我的使命。”吉姆回忆起了妻子，“正如玛吉所说，在一个新世界里，去寻找另一个世界。”
特丽和卢克跟他一一握别。
卢克感谢吉姆救了他的命。
特丽则说：“希望伍迪能看到你这样子。”
“他一定能看得到的！”吉姆从特丽手中接过了伍迪留下的火星项链。
……
吉姆钻进了火星人留下的飞船。水升上来了，淹没了他。吉姆最初有些惊恐，但很快发现并没有什么事，浸泡在液体中——也许这就是胎儿在母体羊水中的状态。
特丽和卢克钻进了飞船，菲尔正准备启动，这时，一道蓝光闪过，飞速地朝地球而去，他们知道，那是他们的伙伴吉姆。