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火星(Mars)是太阳系八大行星之一,天文符号是♂,是太阳系由内往外数的第四颗行星,属于类地行星,直径约为地球的53%,自转轴倾角、自转周期均与地球相近,公转一周约为地球公转时间的两倍。在西方称为“战神玛尔斯”。橘红色外表是因为地表的赤铁矿(氧化铁)。

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    1介绍

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    火星半径约是地球的一半,体积为15%,质量为11%,表面积相当于地球陆地面积,密度则比其他三颗类地行星(地球、金星、水星)还要小很多。 以半径、质量、表面重力来说,火星约介于地球和月球中间:火星半径约为月球的两倍、地球的一半;质量约为月球九倍、地球的九分之一,表面重力约为月球的2.5倍、地球的10分之4。

    火星是太阳系由内往外数第四颗行星,属于类地行星,直径约为地球直径的一半,自转轴倾角、自转周期相近公转一周则花两倍时间。在西方称为战神玛尔斯星,中国则称为荧惑星因为它荧荧如火,位置、亮度时常变动。其橘红色外表是因为地表被赤铁矿(氧化铁)覆盖,英文里前缀areo-即为火星,火星被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。

    火星基本上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布,没有稳定的液态水体二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷,沙尘悬浮其中,每年常有尘暴发生与地球相比,地质活动不活跃,地表地貌大部份于远古较活跃的时期形成有密布的陨石坑、火山与峡谷,包括太阳系最高的山:奥林帕斯山和最大的峡谷:水手号峡谷另一个独特的地形特征是南北半球的明显差别:南方是古老、充满陨石坑的高地,北方则是较年轻的平原火星两极皆有主要以水和冰组成的极冠,而且上面覆盖的干冰会随季节消长。

    火星有两个天然卫星:火卫一和火卫二,形状不规则,可能是捕获的小行星。在地球,火星肉眼可见,亮度可达-2.9,只比金星、月球和太阳暗,但在大部分时间里比木星暗。

    2013年12月公布的探测资料表明,火星上存在已干涸远古湖泊,或有生命出现证据。

    2014年夏威夷大学科学家研究发现,“火星蓝莓”是小陨石残余,无法证明火星古代曾出现流水。

    火星到地球的距离

    近距离约为5500万公里,最远距离则超过4亿公里。两者之间的近距离接触大约每15年出现一次。1988年火星和地球的距离曾经达到约5880万公里,而在2018年两者之间的距离将达到5760万公里。但在2003年的8月27日火星与地球的距离仅为约5576万公里,是6万年来最近的一次。

    不过据天文学家推算,在从公元1600年到2400年这800年间,火星与地球的近距离只能排在第三位。根据推算结果,到2366年9月2日,两者之间的距离将为约5571万公里。而到2287年8月28日,两者将更为接近,距离为约5569万公里。

    一般来说,火星和地球距离近的年份是最适合登陆火星和在地面对火星观测的时机。火星在西方被称为战神,这或许是由于它鲜红的颜色而得来的,所以火星有时被称为“红色行星”。(在希腊人之前,古埃及人曾把火星作为农耕之神来供奉。后来的古希腊人把火星作为战神阿瑞斯,而古罗马人继承了希腊人的神话,将其称为“战神玛尔斯”。北欧神话里,火星是战神提尔。而月份三月的名字也是得自于火星。)

    火星在中国古称“荧惑星”,这是由于火星呈红色,荧光像火,在五行中象征着火它的亮度常有变化;而且在天空中运动,有时从西向东,有时又从东向西,情况复杂,令人迷惑,所以中国古代叫它“荧惑”,有“荧荧火光、离离乱惑”之意。

    2主要参数

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    火星的重力值是地球的2/5、直径相当于地球的半径,表面积只有地球的四分之一,体积只有地球的15%,质量只有地球的11%。

    轨道特性

    半长径 227,936,637km) 1.523 662 31(天文单位AU)

    轨道圆周 1.429×1012米 9.553 AU

    偏心率 0.093 412 33

    近日点 206,644,545 km 1.381 333 46 AU

    远日点 249,228,730 km 1.665 991 16 AU

    公转周期 686.9601 日 (1.8808 儒略年)

    回合周期 779.96 d (2.135 a)

    平均轨道速度 24.077 km/s

    最大轨道速度 26.499 km/s

    最小轨道速度 21.972 km/s

    倾斜角 1.850 61° (与太阳赤道5.65°)

    升交点黄经 49.578 54°

    近日点辐角 286.462 30°

    卫星数量 2

    3物理特性

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    赤道直径 6,804.9 km (0.533于地球)

    极 直 径 6,754.8 km (0.531于地球)

    扁 平 率 0.007 36

    表面区域 1.448×108 km2 (0.284于地球)

    体积 1.638×1011 km3 (0.151于地球)

    质量 6.4185×1023 kg (0.107 Earths)

    平均密度 3.934 g/cm3

    赤道重力 3.69 m/s2 (0.376 重力加速度)

    逃逸速率 5.027 km/s

    自转 1.025 957 d (24.622 962 小时)

    自转率 868.22 km/h (在赤道)

    轴倾斜 25.19°

    北极 317.681 43°

    赤经 (21 h 10 min 44 s)

    磁偏角 52.886 50°

    反照率 0.15

    表面温度 最小133 开 平均210 K 最大293 K

    天体大气层特性

    大气压 0.7-0.9 kPa

    二氧化碳 95.32%

    氮 2.7%

    氩 1.6%

    氧气0.13%

    一氧化碳 0.07%

    水蒸气 0.03%

    一氧化氮 0.01%

    氖 2.5 ppm

    氪 300 ppb

    氙 80 ppb

    臭氧 30 ppb

    甲烷 10.5 ppb

    4地貌

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    陨石坑遍布

    火星不像水星,陨石坑遍布,火星多了更多样的地形,有高山、平原、峡谷,但由于重力较小等因素,火星亦有很不同的地方。南北半球的地形有着强烈的对比:北方是被熔岩填平的低原,南方则是充满陨石坑的古老高地,而两者之间以明显的斜坡分隔;火山地形穿插其中,流水侵蚀而成的众多峡谷亦分布各地,南北极则有以干冰和水冰组成的极冠,风成沙丘亦广布整个星球。而除此之外,火星更有很多耐人寻味的地形景观。

    由以往对于火星的观察,让人印象最深刻的,是可以直接由中型望远镜看到火星两极的白色极区,以及红色的表面,这意味著火星的大气并不浓厚,不像金星一样遮盖了整个表面。火星距离地球的距离,仅次于金星,因此成为不错的研究题材,利用哈伯望远镜做观测,即可拍到火星表面的影像。

    在探测船所拍摄的火星照片中,可以看到火星表面有如运河一般的痕迹 ,左边的照片,为火星中纬度的地区,可以很清楚的看到地表的刻痕。因此在早期的研究中,一度以为火星正面临著前所未有的干旱时期,因此智慧生物火星人在表面建构了网状的输水网 ,将极区的水运往低纬地区灌溉,不过这个说法已经被推翻了。经由更精确的照片资料显示,这些火星的“运河”,可能根本就没有液态水的存在。 至目前为止(2009年),也没有发现火星上的高等生命活动。

    火星表面地形极富变化,北半球有占总表面积30%的年轻低洼平原,南半球是遍布陨石坑的古老高地,因此是个北低南高的不对称结构。在火星的南北两极,有水冰及干冰堆积而成的巨大极冠。火星表面的极冠大部份为干冰所构成的,在夏季时,会发现极冠的干冰退缩,而冬季时极冠扩张。地表还有奥林帕斯山以及水手峡谷等大型的地形构造。

    奥林帕斯山为火星表面最巨大的火山 ,高达27公里,足足比地球上最高峰珠穆朗玛峰高上三倍。山脉绵延600公里,约为台湾的1.5倍长。而大型峡谷水手峡谷长超过4000公里,占火星周长的五分之一。是非常显著的大型地形。

    火山

    火星的火山和地球的不太一样,除了重力较小使山能长的很高之外,缺乏明显的板块运动,使火山分布是以热点为主,不像地球有火环的构造。火星的火山主要分布于塔尔西斯高原(Tharsis Bulge)、埃律西姆地区和零星分布于南方高原上,例如希腊平原东北的泰瑞纳山(Tyrrhena Platera)。

    在西半球的塔尔西斯高原高约14公里,伴随着盛行火山作用的遗迹,其中五座大火山皆为盾状火山,包括太阳系最高的奥林帕斯山,有21.287公里高,550公里宽。其他四座包括艾斯克雷尔斯山(Ascraeus Mons)、帕弗尼斯山(Pavonis Mons)、阿尔西亚山(Arsia Mons)和亚拔山(Alba Patera)──以体积和1600公里的直径来看是太阳系最大的山。在大火山之间亦散布著零星的小火山。

    在火星的另一端还有一个较小的火山群,以14.127公里高的埃律西姆山(Elysium Mons)为主体,北南各有较矮的赫克提斯山(Hecates Tholus)和欧伯山(Albor Tholus)。

    峡谷、河谷

    在塔尔西斯高地东部有太阳系内最大的峡谷地貌:水手谷(Valles Marineris)是一个4000公里长7公里深、复杂的大峡谷,是塔尔西斯高原形成时地壳张裂而形成。西起诺克提斯迷宫(Noctis Labyrinthus)、东经大片混沌地形(CHOAS)再转北入克里斯平原(Chryse Planitia)。而克里斯低原更有数条峡谷(或河谷)“流入”,如卡塞峡谷(Kasei Valles),而各峡谷末端常有泪珠状“岛屿”——也就是水流侵蚀的地形。

    北方低原

    Vastitas Boreals就是北方大平原的意思,其中还包含许多小平原,而有些几乎成圆形,如伊希地平原(Isidis Planitia),而被认为是陨石撞击的痕迹,因此也有整个北方平原是一个大撞击所产生的说法。

    南方高原

    南方高原上有大量的陨石坑。希腊平原(Hellas Planitia)最大,它被浅色砂子所覆盖,位在东南半球。第二大的陨石坑为阿尔及尔平原(Argyre Planitia)则位于水手谷尾端南方。

    极低地区

    火星的两极包含冰状水和二氧化碳极冠。

    5地质特征

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    地质结构

    据推测 ,火星中心有个以铁为主要成份的核,并含有硫、镁等轻元素,火星的核所占比例,应较地球小. 核的外层则厚厚地包覆著一层富含氧化镁的矽酸盐地函,表面为岩质的地壳. 火星的密度为类地行星中最低的,仅3.93g/cc.

    分层结构

    科学家对于火星分层推断,无法像地球一样是以震波推测,而主要是依据既有经验和火星密度来推测,分为三层:地核、地函、地壳。

    地质年代

    科学家对于火星地表年龄的判断只能靠探测照片推定而非实地考察,因此科学家提出一个方法:依照一地的陨石坑密度来估算地表年龄,例如:一地陨石坑密布、甚至相邻相叠,此地可能老于35亿年,包括约41亿至38亿年前的后期重轰炸期(Late Heavy Bombardment)。若一地陨石坑散布、较疏,则年龄可能约30亿至10亿年。若一地很少或没有陨石坑,则年龄可能小于5亿年。

    举例来说,月球高地陨石坑普遍密布,可以推断她地表年代久远(44亿至38亿年前);而反观月海,陨石坑小而稀,因此较年轻(38亿至32亿年前)。而火星南方高地因陨石坑密布,故较古老;而平坦的北方低原则较年轻。依照这个方法,科学家把火星地质年代分为三个阶段:

    诺亚纪(Noachian Era),从46亿年前到35亿年前(加减一亿年),再细分为早(early、)中(middle)、晚(late)诺亚纪。这时期火山活动旺盛,陨石撞击频繁,大气层较厚(至少早期是如此),也可能更温暖,而水分多,可能存在湖泊甚至海洋,侵蚀旺盛,形成河谷,水流也带来沉积物沉积。此时期是由南半球的古老诺亚高原(Noachis Terra)命名。

    赫斯伯利亚纪(Hesperian Era),从35亿年前到25亿或20亿年前,再细分为早、晚赫斯伯利亚纪。此时期是一个转换到现在的过度期,大量的水开始渗入地底冻结,由于水的减少,侵蚀搬运减少,虽然有时会有地下水层爆发造成地方性的崩塌、洪水。地质作用减少。此时期是依据一个南半球中年的赫斯伯利亚高原(Hersperia Planum)命名。

    亚马逊纪(Amazonian Era),从25亿或20亿年前到现在,再细分为早、中、晚亚马逊纪。此时期与现在类似,干、冷,地质作用和陨石撞击更少,而不时有些许水份自岩石溢出至大气或地表,形成溪壑。此时期是依北半球的一个年轻、被熔岩填平的亚马逊平原来命名。

    板块运动

    早在2005年,美国国家航空航天局(NASA)曾以前所未有的高清晰度描绘了整个火星的磁场地图,显示出来的地形和变换断层的证据与地球的板块结构相互印证,为火星存在板块构造运动提供了证据。但理论上,火星与地球相比实在太小,质量仅为地球的百分之十一;且这颗红色星球虽然看上去热情似火,内部其实冷却速度相当之快。这两点都不足以支持火星发生靠岩浆驱动的板块过程,更罔论出现在较近的历史时间之内。

    在最新研究中,团队科学家们借助两艘美国火星探测飞船——火星奥德赛和火星勘测轨道器拍摄的图像,发现火星奥林匹斯火山西北侧的广袤之地,很可能有板块活动的证据,该区域大量的山脊和断崖就是拜其所赐。尹安认为,曾被忽视的图像中大量断崖、褶皱、沟槽和阶地构造,如果是发生在地球上,那无疑就是经典的板块运动特征,而不是科学家通常用来做解释的“滑坡等事件”造成的。尹安表示十分关注火星奥林匹斯山附近的3座巨型火山,他和部分科学家认同这种笔直的火山锥就是板块活动的表现。

    6大气环境

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    火星大气层很薄,表面平均气压是只有6毫巴(约为地球的0.6%)。成分为95%的二氧化碳,3%的氮气,1.6%氢气,很少的氧气、水汽、一氧化碳、氖、氪和氙等,亦充满著很多尘埃。地表温度白天可达28℃,夜晚可低至-132℃,平均-57℃。虽然二氧化碳量是地球之数倍,但因缺乏水汽,所以温室效应只有10℃,比地球的33℃低。

    大气结构

    依据气温变化,火星大气可分为三层:低层大气、中层大气、高层大气(热气层)、逸散层。

    火星气候

    由于火星的自转轴有明显倾斜,亦有明显的四季变化,不过一季约为地球的两倍长。另一不同于地球的是,火星的轨道离心率比地球大,就是火星近日点、远日点的差别较大,当位于近日点时,南半球处夏季,比北半球远日点夏季所造成的升温更强,而北半球的冬天亦比南半球的冬天冷。

    大气环流

    火星大气环流主要为单胞环流,由赤道相对热空气上升,漂至极区下沉,再沿地面回到赤道。另外,在火星的夏半球,极冠的二氧化碳升华进入大气,使气压升高;而冬半球由于二氧化碳凝华,气压下降,由于进出大气的二氧化碳量高达25%,造成南北压力差,空气便倾向由高压的夏半球流向低压的冬半球,形成另一依季节而变向的环流。因此火星的天气系统趋向成为全球性的,例如尘暴。

    尘暴

    由于火星气压低,当太阳甫照地表时,大气便能快速增加动能,风速大,加上低重力,尘埃很容易被卷入空中。而就在南半球春夏季时,增温快,易形成强烈的风,卷起的狂沙再加强增温,风速更快,终于形成尘暴,从太空可看到一片褐色尘云旋转、移动。而这些区域性尘暴有些甚至发展成全球性尘暴,将整个星球笼罩在橘雾之下。水手9号到达火星的时候,火星被全球性尘暴遮住而无法观测。

    尘卷风

    地球干燥沙漠地常发生,在火星也一样常见。尘卷风(dust devils)宛如迷你形龙卷风,当地表被加热时,上方空气变上升、旋转,挟带砂石,在地表上游走,在经过的地方因为把上层浅沙带走,留下深色轨迹。

    火星的云层与南极冠

    火星的云不像地球那么多又较厚实,由于冷、干、气压低,火星的云通常不多且薄,有些是水冰构成,有些是干冰构成,如果参杂沙尘则由白色变成黄色的黄云。水冰形成的云有显著的以年为周期的循环,每年夏季在赤道上空会形成一条云带,南起南纬10度左右,北至北纬30度左右,贯穿整个赤道上空,并维持很长时间。另外一些常见的云,如:塔尔西斯山区和埃律西姆山区的山云、哈伯太空望远镜中常见的赤道云、火星边缘的蓝色云霭、高纬度地区的环极地云等。

    甲烷的发现

    2003年火星大冲时用地面望远镜在其大气中发现了甲烷。2004年3月,火星奥德赛号(Mars Odyssey)确认了这一发现。2003年欧洲空间局(ESA)发射的火星特快号(Mars Express)卫星也做出了类似的判断。关于确认火星大气中是否存在甲烷仍存在很大的争论。这是因为甲烷的存在是很有趣的。甲烷是种不稳定的气体,容易被强烈紫外线分解为自由的碳与氢,因此现在(或者最近几百年内)在火星上一定存在某个不明来源,火山作用,彗星或小行星撞击,还有甲烷古菌都有可能。

    水与冰

    火星的低压下,水无法以液态存在,只在低海拔区可短暂存在。 而冰倒是很多,如两极冰冠就包含大量的冰。2007年三月,NASA就声称,南极冠的冰假如全部融化,可覆盖整个星球达11米深。另外,地下的水冰永冻土可由极区延伸至纬度约60°的地方。

    推论有更大量的水冻在厚厚的地下冰层(cryosphere),只有当火山活动时才有可能释放出来。史上最大的一次是在水手谷形成时,大量水释出,造成的洪水刻划出众多的河谷地形,流入克里斯平原。另一次较小但较近期的一次,是在五百万年前科伯洛斯槽沟(Cerberus Fossae)形成时,释出的水在埃律西姆平原(Elysium Planitia)形成冰海,至今仍能看见痕迹。 对于于火星上有冰存在的直接证据在2008年6月20日被凤凰号发现,凤凰号在火星上挖掘发现了八粒白色的物体,当时研究人员揣测这些物体不是盐(在火星有发现盐矿)就是冰,而四天后这些白粒就凭空消失,因此这些白粒一定升华了,盐不会有这种现象。

    火星全球勘测者所照的高分辨率照片显示出有关液态水的历史。尽管有很多巨大的洪水道和具有树枝状支流的河道被发现,还是没发现更小尺度的洪水来源。推测这些可能已被风化侵蚀,表示这些河道是很古老的。火星全球勘测者高解析照片也发现数百个在陨石坑和峡谷边缘上的沟壑。它们趋向坐落于南方高原、面向赤道的陨石坑壁上。因为没有发现部分被侵蚀或被陨石坑覆盖的沟壑,推测他们应是非常年轻的。

    有个特别引人注目的例子。短短6年,这个沟壑又出现新的白色沉积物。NASA火星探测计划(Mars Exploration Program)的首席科学家麦克·梅尔(Michael Meyer)表示,只有含大量液态水才能形成这样的样貌。而水是出自降水、地下水或其他来源仍是一个疑问。不过有人提议,这可能是二氧化碳霜或是地表尘埃移除造成的。另外一个关于火星上曾存在液态水的证据,就是发现特定矿物,如赤铁矿和针铁矿,而这两者都需在有水环境才能形成。
    在2008年7月31日,美国航空航天局科学家宣布,凤凰号火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生,从而最终确认火星上有水存在。

    温度

    2008年,美国宇航局的“凤凰”号火星登陆器在这颗红色行星北部的瓦斯蒂塔斯-伯里利斯(Vastitas Borealis)平原观测到降雪现象,2008年5月25日,“凤凰”号在这里降落,并在此进行挖掘,希望从地下找到水冰。该登陆器的机械臂挖出的一道沟,的确暴露出火星地下有冰,这项重大发现使人们对这颗红色行星上可能存在水历史更加深信不疑。当冬季降临这颗行星北半球时,除了微小的雪花以外,“凤凰”号还发现它周围的火星表面有霜形成,人们认为,自从2008年11月美国宇航局与该登陆器失去联系后,它已经被冰和霜覆盖住。

    7卫星

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    火星有两个卫星,分别为(Phobos)、(Deimos)。Phobos和Deimos都和火星以潮汐力互相锁定,因此他们总是以一面对着火星。因为Phobos的公转绕轨道比火星自转更快,所以潮汐力会慢慢但稳定地减小它的轨道半径。未来,Phobos将会被万有引力所瓦解。另一方面Deimos因为离火星足够远,所以它的轨道反而正在慢慢地被推进。

    两颗卫星是在1877年被阿瑟夫·浩尔Asaph Hall)发现的,被以希腊神话中的福波斯和德莫斯命名,Phobos和Deimos在古希腊神话里是战神玛尔斯的儿子。

    火卫一(Phobos,英语发音"FOH bus"福博斯)呈土豆形状,一日围绕火星3圈,距火星平均距离约9378公里 它是火星的两颗卫星中较大也是离火星较近的一颗。火卫一与火星之间的距离也是太阳系中所有的卫星与其主星的距离中最短的,从火星表面算起只有6000千米。它也是太阳系中最小的卫星之一。
    火卫一是一个形状不规则的小天体。围绕火星运动,轨道距火星中心约9400km,也就是距离火星表面6000km。火卫一到其母星的距离比其他已知行星的卫星都要近。火卫一是太阳系中反射率最低的天体之一火卫一上有一个巨大的撞击坑,叫斯蒂克尼撞击坑由于轨道离火星很近,火卫一的转动快于火星的自转。因此从火星表面看火卫一从西边升起,在4小时15分钟或更短的时间内划过天空在东边落山由于轨道周期短以及潮汐力的作用火卫一的轨道半径在逐渐变小,最终它将撞到火星表面,或者破碎形成火星环。

    火卫二(英语:Deimos ,中译:戴摩斯)是火星最小的一颗卫星,平均半径为6.2千米(3.9英里)[3],逃逸速度为5.6 m/s (20 km/h)它是火星较小和较外侧的已知卫星,另一颗是火卫一 (弗伯斯) 火卫二与火星的距离是23,460千米(14,580英里)以30.3小时的周期环绕火星,轨道速度为每秒1.35公里[1]。它的系统名称是Mars II在英文的发音是发音:/?da?m?s/ DY-m?s;也可以是/?di?m?s/ DEE-m?s; 希腊语:Δε?μο?;或是o DAY-moce or DEE-moce。
    在希腊神话中火卫二是阿瑞斯(火星)与阿芙罗狄蒂(金星)的另一个儿子“deimos”在希腊语中意味着“惊慌”。

    8观测

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    因为火星的火红色,炽热的神秘外表,总令人浮想联翩,自古就吸引着人们,而希腊文明更是冠之以战神之名。不过此时人们观测火星的目的就如同其他天体般,大部分是为了占星,而真正为了科学目的的是在十七世纪之后,例如开普勒在提出行星运动定律时就是依据第谷对于火星运行的大量而精密的观测资料。

    自从望远镜发明后,开始有更进一步的观测。第一个将望远镜往天上瞧的伽利略所见之火星只是一个橘红小点,而随着望远镜的发展,观测者开始辨别到一些明暗特征,而惠更斯依此测出火星自转周期约为24.6小时,他亦为首次纪录南极冠的人。而一开始大家各自观测,意见亦不一致,命名也未统一(例如用绘制者命名)。不过后来意大利的乔瓦尼·夏帕雷里(Giovanni Schiaparelli)统合了各家说法而绘制了一个较可信的地图,而命名取自地中海、中东等的地名和圣经等作为来源,而其余则依照旧有的观念:暗区被认为是湖(lacus)海(mare)等水体,如太阳湖(Solis Lacus——Lake of the Sun)、塞壬海(Mare Sirenum——the Sea of Sirens)、最明显暗大三角——大塞地斯(Syrtis Major);而亮区则是陆地,如亚马逊(Amazonis),而这个命名系统也延续下来。

    当时,斯加帕雷里和同期观测者一样,观察到了火星表面似乎有一些从暗区延伸出的细线,因为对于暗区是水体的传统,他把这些细线命名为水道(canali),不过后来就被曲解了。水道(canali)被误译为运河(canal).

    后来由于观察到暗区会在冬季时缩小、夏季时扩张,有人提出暗区是植物覆盖、而暗区的扩大缩小则是消长所引起的,改变以往认为暗区是海洋的说法。
    帕西瓦尔·罗威尔(Percival Lowell)用小倍数望远镜观察到了火星运河,他宣称那些火星表面的痕迹显然是人工挖掘的运河,并认为一些地区亮度随季节而改变是由于植被消长引起。风靡大众的火星科幻中的火星人亦源于此。那些表面线条现在知道大部分并不真的存在,在一些情形中,那是古老的干水道或峡谷。火星表面颜色的改变则是因为发生火星尘暴。

    9探测

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    自1964-1977年的13年间,美国共发射8个火星探测器,有的绕火星运转,有的在火星著陆。对火星进行了全面的考察,并绘制了火星地面图。 许多空间飞行器,包括许多人造卫星、登陆舱和漫游器,已经被苏联、美国、欧洲和日本发射向火星用以研究行星的表面、大气、和地理。大约三分之二去往火星的空间飞行器在计划未完成或是刚刚开始时便出现问题而因此导致任务失败。

    因为火星的位置,和其他很多种原因,火星是人类宇宙探索中(除了地球外)最了解的行星。

    迄今,人类已发射了约30个火星探测器。从1962年苏联发射火箭号系列探测器、1964年美国发射水手号系列探测器起,开始了探测火星的历程。

    苏联的探测

    苏联于1962年11月1日发射火星1号探测器。这个火星探测器高3.3米 ,直径1.1米,重863千克,装有拍摄火星表面照片并传回地面的摄像装置,还有考察火星上有机物、磁场、辐射带等观测仪器。4个月后,它在距离地面1亿多千米的地方与地面通信中断,没有完成探测任务。

    1971年5月10日和28日发射的火星2号和3号探测器,半年后进入火星轨道,其中火星3号着陆舱还在火星表面软着陆,虽然仅发送20秒钟电视信号,但它是第一个到达火星表面的探测器。

    1973年7月26日发射的火星5号于1974年2月12日进入火星轨道,成为火星的人造卫星,发回首批火星照片。1973年8月5日发射的火星6号,在着陆过程中对火星大气进了观测,发回了火星大气参数。

    1973年8月9日发射的火星7号于1974年3月9日在距火星1300千米处飞过,但该火星着陆器发生故障,使登陆失败。15年后,1988年7月7日和12日前苏联又相继发射福波斯1号和2号两个火星探测器,但它们在太空飞行200天到达接近火星的轨道后与地面失去联系,探测失败。

    美国的探测

    1964年11月28日升空的水手4号于1965年7月14日从离火星约1万千米的地方掠过,第一次对火星作了近距离考察,探测到火星的大气密度不足地球的1%,还拍摄了212张照片,从中可鉴别出火星的约300个火山口,火星表面布满环形山和沙漠。

    1969年2月24日和3月27日发射的水手6号和7号,于7月31日和8月4日在距火星约3400千米处飞过,对火星的大气成分和结构作了探测,发现火星上到处是沙漠和大大小小的含铁硅酸盐岩石。

    1971年5月30日发射的水手9号于11月14日进入火星轨道飞行,拍摄了70%的火星表面,传回7000多张火星照片。其中第一张照片从根本上否定了火星存在运河的说法,因为从照片上看到的是如同沙漠里一样的由火星风形成的沙粒带状条纹。这些照片只发现了许多干涸的河床,其中有的长达1500千米,宽200千米,这表明火星上可能曾经存在过液态的水。水手9号拍摄的火星照片,为后来海盗号在火星着陆探测选定了地点。

    1975年8月20日和9月9日,美国先后发射两个海盗号探测器。它们在进入火星上空时轨道舱绕火星飞行,着陆舱则在火星表面上软着陆,1976年7月20日和9月3日它们先后在火星软着陆后,着陆舱经轨道舱中继向地球发回探测数据。共发回5万多张火星照片。还对火星表面的土壤取样化验分析,结果表明,火星上没有发现任何生命存在的痕迹,也未探测到火星上有任何有机分子。

    20世纪90年代,世界上又掀起新一轮火星探测热潮。美国于1996年12月4日发射了“火星探路者”探测器,它于1997年7月4日在火星的阿瑞斯谷地登陆,并用其携带的“索杰纳”火星车在火星上实地考察,获得很大成功。

    2008年,美国“凤凰”号探测器成功登陆火星。

    2009年2月17日 黎明号飞掠火星以重力助推前往目的地灶神星和谷神星,并在接近火星时拍了照。

    2012年8月6日13点31分 NASA发射的好奇号成功登陆火星盖尔撞击坑。比起之前其它火星任务,它携带了更多先进科学仪器。本次任务的总成本达到了25亿美元,是历来最贵的火星探测任务。

    中国的探测

    火星在古代被称为“荧惑”,中国第一颗火星探测器取其谐音,命名为“萤火号”。该探测器仅花了23个月,按照环境条件做完了所有的试验,一切正常。萤火一号是继神舟载人飞船、嫦娥探月工程后,中国又一次重大航天科学计划。

    2011118日,“萤火号”搭乘在俄罗斯的福布斯号采样返回探测器上一起发射升空,开始对火星的探测研究。119日,俄方宣布福布斯-土壤号火星探测器变轨失败。该探测器发射到近地轨道后,因为与地面失去联系变轨失败,探测器的碎片于莫斯科时间2012年1月15日坠落在太平洋海域。

    2016422日,参考消息网报道,据英国《每日邮报》网站420日报道,中国国家航天局探月和火星计划总设计师吴伟仁罕见地接受了采访,并在采访中公开了该机构进行星球探索的计划以及未来的合作。

    最令人感到意外的是,该机构对登陆火星计划的坦诚。该计划的总工程师吴伟仁称,国家航天局准备为2020年登陆火星制定一个计划。

    不过,他承认,该机构原本可以更早开始火星探索行动,而不是像现在这样落后于美国、欧洲和印度的航天机构。他说,“好在,国家终于批准了”,暗示了中国国家决策的严格性。

    吴伟仁自信地对英国广播公司记者说:“我们将进入火星轨道、登陆火星并部署一辆火星车——所有这些都在一次任务中完成。”

    中国还与俄罗斯联邦航天署合作对火星的卫星进行了探测,但探测器最终未被送入火星轨道,而是由于某些原因滞留在地球轨道上,因此合作以失败而告终。

    报道称,到目前为止,美国航天局、欧洲航天局和印度空间研究组织都已成功地向火星发送了探测器和登陆车。

    中国空间科学家、政治顾问叶培建对媒体说:“我们面临许多挑战……不过,我认为,鉴于我们全力付出、我们从过去太空任务中获得的技术以及大家的支持,我们很可能会成功地向火星发送探测器。”

    10液态水湖 

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    2018725据外媒报道,研究人员在火星上首次发现液态水湖存在的证据。科学家认为,这些水可能是极度寒冷的浓盐水,对生命来说是极大挑战。

    液态水湖液态水湖

    这座“湖”存在于火星南极冰盖之下,直径约20千米。此前已有相关研究在火星表面发现疑似间歇水流动的痕迹,而此次是在火星首次发现持久水体存在的痕迹。不过,由于火星大气稀薄,气候寒冷,大部分水都被锁在冰层下。

    此次发现是由装载在“火星特快号”上的地下和电离层高级探测雷达(MARSIS)完成的。领导该研究的意大利国家天体物理研究所教授奥罗塞伊(Roberto Orosei)表示,“这可能不是一个很大的湖。”

    雷达无法确定湖水可能的深度,不过研究团队估测,水深至少有1米。奥罗塞伊说,这的确具备成为水体的资格。一座湖,而不是在岩石和冰层之间某种融化的水,正如地球上某些冰层的情况一样。

    报道称,发现水就意味着天体物理学的关键——对于地球以外可能存在生命的研究。不过他表示,我们尚未接近实际探测生命的阶段,不过这一发现的确给予我们在火星上开展寻找的地点。这就像一幅藏宝图——除了这一点,还会有很多划着‘X’标志的地点。

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    • 更新时间:2018-07-26
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