2004年12月17日出版的美国《科学》杂志评出了年度十大科学突破，火星上发现水的证据荣登榜首。其余九项研究分别是最小型人类化石的发现、人类克隆、固体冷凝物的实现、隐藏的基因组财富、脉冲星对的发现、动植物多样性的减少、对水的深入认识、为世界穷人研制的药物，以及水滴中的基因组。除第一名外，其余排名不分先后。

《科学》杂志指出，2004年也是科学界的突破年，科学家与政府之间的关系在全球两大洲出现冲突。美国研究人员控告布什政府将意识形态置于科学之上，而法国和意大利的科学家则对预算削减等问题提出抗议。

该期杂志还对2005年的热点科学领域进行了预测，包括肥胖症药物、国际人类基因组单倍体图计划，以及“卡西尼-惠更斯”计划对土星卫星“泰坦”的探测。

火星上水的发现

科学家发现了火星上潜在支撑生命的物质——微盐酸型水的证据。借助遥感太空飞船，美国国家航空航天局（NASA）的两个小型机器人探测器首次完成了对另一行星的地质学实地勘测。“机遇号”火星探测车在火星本初子午线平地的“鹰坑”发现暴露的岩床，揭示了干湿交替的历史。而“勇气号”火星探测车发现了浅浅的地下水，这种水可能将数百米厚的火山灰转变为含铁丰富的松软岩石。

最小型的人类化石

科学家在印度尼西亚弗洛瑞斯岛的洞穴中发掘出一种新型小人类物种化石，表明18000年前现代人与这些小型“原始人”共同生活在地球上。这种新型人类化石可能由孤立在该岛上的更早期直立人演化而来，为利用稀有资源而体型缩小；也可能是现代人“头小畸形”的遗迹。

固体冷凝物的实现

研究人员在2004年开始认真研究这种陌生物质形态，他们认识到如何在其能带之下将两个基本类型的原子冷却成单个量子状态或“冷凝物”。他们观察了原子间距离增加时冷凝物状态的变化，并创造出了固体冷凝物，这是对先前气态和液态冷凝物的完善。

人类克隆

韩国研究人员宣布克隆出第一个人类胚胎，成为全球头条新闻，这是克隆技术适用于人类细胞的首次证据。研究计划由此衍生出胚胎干细胞系，以帮助认识复杂疾病，甚至为患者提供与遗传匹配的移植细胞。

水的性质

古老、潮湿火星的证据成为2004年焦点，同时科学家对水的性质的认识也大幅增加。关于水的结构和化学性质的新发现将重新改变从化学到大气科学等学科领域。

隐藏的基因组财富

科学家发现基因组中的“垃圾DNA”片段作用比以往认为的更重要。这些位于基因间和基因蛋白质编码区域间的DNA片段，对基因在何时、何地正确启动至关重要。

为世界穷人研制的药物

2004年出现的“公私联盟”影响了药物研制及向发展中国家分发药物的方法。在风险基金和基金会基金支持下，富国、学术界、制药公司等启动了多个重要计划，包括疟疾疫苗试验和抗艾滋病病毒的努力。

动植物多样性减少

2004年，对两栖动物、蝴蝶、植物和鸟类的大量调查显示物种多样性减少。不仅是物种丰富性下降，新证据表明气候变化改变了世界许多地方的自然历史。

脉冲星对

天体物理学家发现了第一个已知的脉冲星对，这些旋转的中子星喷射出辐射线柱。对这些旋转天体的深入研究可能为爱因斯坦的广义相对论提供最严格的实验。

水滴中的基因

2004年，研究人员偶然发现一种新方法，可鉴别因太小或太远而无法用肉眼看见的生命形式。他们从不同环境如藻海和被遗弃的深矿井中收集水，对漂浮在水中的基因进行测序，产生了新的基因和基因组。