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火星

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(图)火星火星
火星(希腊语:阿瑞斯,ares)被称为战神。这或许是由于它鲜红的颜色而得来的;火星有时被称为“红色行星”。(趣记:在希腊人之前,古罗马人曾将火星视为农耕之神来供奉。而好侵略扩张的希腊人却把火星作为战争的象征)而月份三月的名字也是得自于火星。火星古称荧惑,这是由于火星呈红色,荧荧像火,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,所以我国古代叫它“荧惑”,有“荧荧火光,离离乱惑。”之意。火星在史前时代就已经为人类所知。由于它被认为是太阳系中人类最好的住所(除地球外),它受到科幻小说家们的喜爱。但可惜的是那条著名的被Lowell“看见”的“运河”以及其他一些什么的,都只是如Barsoomian公主们一样是虚构的。
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概述编辑本段回目录

火星(Mars)是八大行星之一,符号是♂。因为它在夜空中看起来是红色的,所以在西方,以希腊神话中的阿瑞斯(或罗马神话中对应的战神玛尔斯)命名它。在古代中国,因为它荧荧如火,故称“荧惑”。火星有两颗小型天然卫星:火卫一Phobos和火卫二Deimos(阿瑞斯儿子们的名字)。两颗卫星都很小而且形状奇特,可能是被引力捕获的小行星。英文里前缀areo-指的就是火星。

主要参数编辑本段回目录

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(历元J2000)
半长径 227,936,637千米(km)
1.523 662 31天文单位(AU)

轨道圆周 1.429×1012米

(图)火星火星
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

物理特性
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 平均 最大

133 开 210 K 293 K

天体大气层特性

大气压 0.7-0.9 kPa

二氧化碳 95.32%

2.7%

1.6%

氧气 0.13%

一氧化碳 0.07%

水蒸气 0.03%

一氧化氮 0.01%

2.5 ppm

300 ppb

80 ppb

臭氧 30 ppb

甲烷 10.5 ppb

地形地貌编辑本段回目录

(图)火星火星坑
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,仅次於金星,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",可能根本就没有水的存在. 至目前为止(2001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 ,有水冰及乾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,会发现极冠的乾冰退缩,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圣母峰高上三倍.  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.

表面环境

火星表面最新图像

由於科幻小说以及电影情节的影响 ,使得人类一直深深的认为,火星是人类第二颗可以掌握的行星,而在火星上,可能有火星人的存在.

在某些方面上,这可能是正确的,因为火星的表面环境是九大行星中最接近地球的. 虽然火星的大小与地球不相称,但是火星在自转轴偏向(25.19度,跟地球的23.44度相近),自转速度(1.026个地球日),以及表面温度(-87~5度,与地球的-50~50接近),都与地球十分类似. 因此火星上也有与地球相似的四季之分,一天的时间与地球相似,大家不需要改变生活作息习惯,而温度看起来也较金星水星宜人的多. 人们对於未来对火星的研究充满兴趣跟期待.

基於这些理由,NASA预定的火星观测计画中,每两年就会发射两艘探测船,作火星的探测工作. 另外之所以会选择每隔两年就发射火星探测船,是因为火星每两年就会接近地球一次,这时候火星探测船可以以最短的时间到达火星.

美国Pathfinder计画於1997年7月4日抵达火星後,所拍摄的火星环境360度照片.Pathfinder的火星基地,而前方有两个山峰相依在一起. 可以看出火星的地表被褐色的沙所覆盖,还有许多石头散落在地表上. 火星的照片有一个特点,那就是看起来地平面很近. 这是由于火星很小的关系,曲率比较大,所以地平面很快就消失在眼前,产生这样的效果.

(图)火星火星之奥林匹斯火山
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。

(图)火星火星北极区域
极低地区 
火星的两极包含冰状水和二氧化碳极冠。

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不像在地球那样,因为目前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。

大气环境编辑本段回目录

(图)火星火星大气

火星大气层很薄,表面平均气压是只有7.5毫巴(约为地球的0.75%)。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,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,火星奥德赛号确认了这一发现。甲烷的存在是很有趣的,因为这是种不稳定的气体,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。

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。

卫星编辑本段回目录

(图)火星火星卫星
火星有两个卫星,为火卫一(Phobos)与火卫二(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。(参见洛希极限)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。

 火星卫星

名称

直径(km)

质量(kg)

公转半径(km) 

公转周期

 火卫一(Phobos)

平均22.2(实际27×21.6×18.8) 

1.08×10e16

9378

7.66小时

 火卫二(Deimos)

平均12.6(实际10×12×16)

2×10e15 

23,400

30.35小时

从火星上看,Phobos的角直径大约12',Deimos角直径大约2'.而太阳的角直径大约是21'.

观测编辑本段回目录

(图)火星火星
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。

火星地图,青蓝色以北为北方低原,绿色以南则为南方高原,而醒目的塔尔西斯地区则是西半球(左半)的深红色区域,埃律西姆地区则是右边的小红色区。南方高原中亦有两个大盆地,分别是阿尔及尔平原(西)与希腊平原(东)。

火星地形图,青蓝色以北为北方低原,绿色以南则为南方高原,而醒目的塔尔西斯地区则是西半球(左半)的深红色区域,埃律西姆地区则是右边的小红色区。南方高原中亦有两个大盆地,分别是阿尔及尔平原(西)与希腊平原(东)。

探测编辑本段回目录

(图)火星登陆器
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。

美国从1964年起发射水手号系列探测器,其中有4个成功地探测了火星。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。

探测简史

(图)火星登录器
•1962年:前苏联火星1号飞火星失败 

•1965年:美水手4号探测器飞越火星 

•1971年:前苏联火星2号在火星着陆 

•1972年:美水手9号沿火星轨道飞行 

•1976年:海盗1号和2号在火星着陆 

•1989:福波斯1、2号往火星途中失踪 

•1993:火星观察者抵火星轨道前失踪 

•1996年:俄“火星—96”发射失败 

•1997:火星环球勘探者进入火星轨道 

•1997年:美火星探路者在火星着陆 

•1998年:美国发射火星气候探测器 

•1999:美发射火星极地着陆者探测器 

•03年6月2日:欧洲发射“火星快车

中国人40年内要上火星
未来蓝图是:2005年前把宇航员送入轨道,2010年前实现载人登月,继而建立包括永久性空间站在内的“地面——太空综合网”,将大型空间站发展成为空间航天基地,2040年前后,在火星上建立中国基地。
中国暂无探火星计划 目前集中精力“探月”

“我们一直在对国际上的火星探测活动进行跟踪研究,以便为将来我国实施自己的火星探测做准备。”中国科学院院士欧阳自远向记者表示,目前我国在地外空间探索方面主要集中精力启动“嫦娥”探月工程,至于火星探索,应该在探月工程取得重大突破之后。

据了解,自20世纪90年代初期开始,中国就开展了火星探测的必要性和可行性研究。国家“863”计划和“973”计划中都有“行星探测”方面的课题,主要调查国外在火星等行星探测方面的进展,总结国外火星探测已取得的科学成果,并对我国初期火星探测的科学目标和探测器方案等进行预先研究

(图)火星未来3年我国将研制完成中俄联合火星探测项目
欧阳自远院士介绍说,“嫦娥”探月工程已处于启动的初始阶段,但为了启动探月工程,相关科技人员已奋斗3年多了。为了探索火星,我们必须进行更长时间的准备和积累,尤其是要利用月球探测所发展起来的技术和装备。事实上,除了距离相差较大外,火星探测与月球探测有许多类似之处。我国的月球探测计划主要分为3个阶段:首先发射环绕月球的卫星,深入了解月球;接着发射月球车,在月球上实地探测;最后,送机器人上月球,建立观测站,实地实验采样并返回地球。将来的火星探测也大体上要经历这样几个阶段。

由于火星探测是耗资巨大的空间探索行动,目前为止世界上开展火星探测活动的主要有美国、俄罗斯,欧洲和日本是后起之秀。截止到最近美国“勇气”号火星车奔赴火星,人类发射火星探测器或与探测火星有关的探测器共37个。

另有专家指出,我国的“嫦娥”计划将用10年左右时间完成。那时,人类探索火星开始进入一个崭新的阶段,而我国也有可能启动自己的火星探索计划。

2005年前实现载人航天“热身”

继成功发射并回收了“神舟二号”无人宇宙飞船后,2002年3月下旬又成功进行了“神舟三号”的太空飞行试验。如果预定年内发射的“神舟”四号的宇宙飞船获得成功,那么,中国载人宇宙飞行试验有望提前。按计划,2005年之前,中国将第一批宇航员送入轨道太空站。国外空间观察家预言,中国的第一座空间站将由几艘“神舟”飞船在太空组建而成。

2010年后月球将留下中国人脚

印据中国月球探测计划的有关负责人披露,未来几年如果顺利实现把宇航员送入太空的目标,中国可望在2010年以前完成首次月球探测。中国的登月计划分三步进行:

第一步,发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器

第二步,实现太空机器人登月;

第三步,载人登月。

虽然具体的登月时间现在尚不能完全确定,但航天科学家肯定中国实现人类登月所需的时间将比美国短。中国一旦成功实现载人登月,将成为世界上移居月球俱乐部的创始成员。

2040年左右火星中国基地建成。

人类探测空间的雄心真是没有止境。作为太阳系中与地球最相像的行星,火星显然已被列为空间探索的下一个目的地。如果实现登陆火星,则意味着人类跨出地月系进入太阳系。在火星登陆计划项目上,近年来,俄罗斯、美国、欧洲的航天机构和科研部门已开始紧密合作,加大研究力量,联手解决登陆火星过程中可能遇到的问题。探测火星目前还处于中国航天的远景规划中。不过,有关官员宣称,2040年前后,火星上的中国基地将成为现实。
未来航天中国扮演主角

(图)火星美国火星勘测轨道飞行器
世界脚步
由于载人航天工程代价巨大,以至被认为是“赌注巨大的赌博”。英国在30年前就放弃了航天计划。俄罗斯人因无法提供维持空间站所需的每年几千万英镑的费用,不得不看着其仍能工作的空间站坠入太平洋,俄罗斯因此大丢脸面。而后起的日本航天开发,则因其发射卫星失败及航天开发机构的重组而停滞不前。有国际空间观察家指出,由于俄罗斯空间工作衰落和美国空间计划失去方向,中国在国际航天舞台上所扮演的角色正由配角向主角转换。1976年,美国的海盗1号和海盗2号登陆器分别在火星上降落,并在降落的过程中,测量了大气温度的分布情况、火星大气压的情况。火星上有干涸的河床,有流水冲击的特征,这表明在过去有过大量的水。海盗号飞船的分析结果表明火星大气和表层物质中没有有机分子存在。摄像机监视结果也表明火星上没有生命活动的迹象。因此我们也许可以下结论说,火星表面现在可能没有生命,如果更严格的说,是没有与地球上类似的生命。人们不仅对火星感兴趣,也对火星的两个卫星感兴趣。在1988年,7月7日和7月12日,前苏联发射了火卫飞船1号和2号绕火卫一飞行并着陆。

到最近几年,随着科技的飞速发展,人们可望在下世纪初直接登上火星进行实地考察彻底弄清火星生命问题。因为它是太阳系中最有可能存在生命的星球。在人类踏上火星之前,将进行一系列的准备。

1993年美国“火星观察者”探测器在进入环绕火星的轨道之后,与地球失去联系,导致计划失败。1996年12月,美国又发射了“火星探路者”探测器,经过7个月的星际飞行,在火星的阿瑞斯平原着陆。火星探路者携带了一个六轮小车,可以在火星的表面漫游,因而叫做火星漫游者,价值2500万美元。它分析了火星岩石和土壤。照片证实了海盗号的结论,火星上曾发生过大洪水。

1996年11月美国发射了“火星全球勘测者”,在绕火星的轨道上研究火星表面、大气和磁场的情况。它还向地球发射无线电波,经过火星大气后到达地球,由此了解火星大气的温度、引力和化学组成。1999年1月3日,“火星极地着陆者”发射成功。然而,在飞行了11个月并登陆到火星上以后,就与地面失去了联系,宣告了这次航天活动的失败。此后发射的火星气候观测器也遭失败。2001年,美国又发射了“火星奥德赛”探测器,现已成功抵达火星并成功进入环火星轨道。

欧洲空间局计划于2003年发射“火星快车”探测器考察火星,这标志着欧洲空间局在行星探测方面跨入了新纪元。它将由轨道器和着陆器组成。轨道器上有一个着陆器通信包用于支持国际上在2003年至2007年间开展的火星探测活动。

探索计划
据香港《文汇报》2007年1月30日综合报道,美国宇航局公布载人上火星计划详情,预计2031年初派出一支太空人队伍乘坐太空船登陆火星,估计这次载人上火星任务耗资高达200亿至4500亿美元。

美国宇航局预计派出“最低数量”的太空人,在2031年乘坐重达400吨的“火星船”展开为期30个月的来回火星行程。 “火星船”将利用3至4枚新一代重型货物运载火箭“战神5号”运送到地球低轨道组装,然后由先进低温燃料推进系统作为动力,向火星飞行,预计6至7个月后到达火星。到时太空人会在火星表面逗留长达550天进行研究。

“火星船”载人上火星前,美国宇航局会分别在2028和2029年先行发射火箭把物资和器材送到火星,当太空人到达后将用核能供电,并要自给自足,包括在太空船上种植蔬果作为食物,而太空船亦配备了循环系统,让空气和食水循环再用。

到了2033年首季,美国宇航局会派出第2支太空人队伍出发上火星,他们同年12月到达后,将接替首批太空人,然后首批太空人会回程重返地球。美国宇航局建议2020年派人登月时测试新系统。

生命编辑本段回目录

火星陨石

(图)火星“勇气号”火星探测器拍到“火星人”?

2000年,一块火星陨石是美国于南极洲发现,编号为ALH84001的碳酸盐陨石。美国国家航空航天局声称在这块陨石上发现了一些类似微体化石结构,有人认为这可能是火星生命存在的证据,但有人认为这只是自然生成的矿物晶体。但直到2004年,争论的双方仍然没有没有任何一方占据上风。

有证据建议火星曾比今日更适于生命的存在,但生命到底在火星上是否真正存在过还不能给出确切的结论。某些研究者认为源自火星的ALH84001陨石有过去生命活动的证据,但这一看法至今尚未得到公认。另有反对的观点认为,自从该陨石几十亿年前产生以来,它从未长期处于液态水存在的温度下(因而不会曾有生命活动)。

维京号(或海盗号)Viking probes曾做实验检测火星土壤中可能存在的微生物。实验限于维京号的着陆点并给出了阳性的结果,但随后即被许多科学家所否定。这是正在进行中的争议。现存生物活动也是火星大气中存在微量甲烷的解释之一,但通常人们更认同其它与生命无关的解释。

将来人类若对外星殖民,由于火星的友善条件(同其他行星相比,火星最像地球),它很可能是我们的首选地点。

改造编辑本段回目录

地球化

(图)火星预想“火星基地”
有些人认为火星的环境可以被改造成类似地球的样子,主要是当作未来暴增人口的移民地。可以有以下几个方法:

1. 在大气中增加适合适量的气体(包括温室气体和适合生物生存的气体),增加地表温度与气压,主要是为了液态水,其次是植物、动物。

2. 在太空中架设巨大反射(或折射)镜群,将阳光反射至火星表面。

3. 大量融解地下冻土层,再把水引到地表。虽然一开始会结冰,但随着工程进行,冰层进而融化形成水圈。

4. 在冰上(包括两极)培植深色藻类进而加速融化。

5. 散布固沙菌类植物,防止沙暴的发生,进而生成土壤,扩大居住地。

在进行融化地下层时,虽然上层冻土的重量会把下面融解的液态水挤到地表,但是地层会下陷,而且结成的冰会增加地表的反照率,加上升华至大气的水,都会改变气候,因此这些因素都要考虑进去。

不过当然还是有难以解决的问题,那就是来自太空的辐射。虽然可以用太空的反射镜处理,但是这些镜子是非常脆弱的。最根本的办法就是到地核去启动火星的磁场,抵抗太阳风和宇宙射线。但是这需要大量的能量,需要的技术还得再加强,况且地磁的成因都还尚未明了。

不过在动工之前,人类应完整仔细的审视这星球的一切,并且设立保护区与开发限制,因为只要一开工,就会对保存久远的地质资料造成重大破坏,是后悔都来不及的。

文化象征编辑本段回目录

天象寓意
古人观测火星时,认为火星在位置上及亮度上都常变不定,故又称“荧惑”,在星占学上象征残、疾、丧、饥、兵等恶象。“荧惑守心”是火星留守在“心宿”(天蝎座)的天文现象,“心宿”主要是有三颗星,中间这颗最亮,代表皇帝,旁边的两颗代表太子、庶子,“荧惑守心”是一个很罕见的天象,被认为是最不祥,可能出现两种结果一是皇帝驾崩,或是宰相下台。西汉成帝绥和二年(7年),天文台观测到了“荧惑守心”的天象,宰相翟方进被汉成帝赐了毒酒自杀。翟方进死没几天,汉成帝突然暴毙,王莽后来称帝,翟方进之子翟义起兵反王莽。中国史籍中记载“荧惑守心”记录共二十三次,中国历史上所有实际发生过的“荧惑守心”天象共三十八次。

战神阿瑞斯

(图)火星战神阿瑞斯

战神,希腊神话中宇宙全能之神朱庇特的儿子,残忍暴躁。是雅典娜的哥哥,但兄妹一向不合。是火星的守护神。英语中火星即为Mars
阿瑞斯:(罗马又称玛尔斯Mars)Ares ,战神阿瑞斯,古希腊的神只,掌管战争与瘟疫。在罗马神话里面,相当于马斯(Mars, 火星)。宇宙深处。银河之中。一个神秘的红色天体,叫“火星”。

在人类长期对宏观天宇的探索中,这颗神秘星球很快便占据了人类对宇宙无限遐想的中心位置。

大约4000年前,古埃及人称她为“红色之星”;而古巴比伦人则称这颗“红色之星”为“死亡之星”;古希腊人和古罗马人好像对火星也没有好感,认为自己在地球上的一举一动总是被火星上的“人”监视着,所以为她取了一个不太友善的名字:Mars,即古罗马战神的名字,甚至把她视为“星际大战”的恐怖星球。火星的英文名是Mars,这是罗马神话中战神的名字,在希腊神话中他的名字叫阿瑞斯。他的形象在这两种神话中完全不同。希腊神话里,他极其易怒,是个只懂得用暴力解决问题,头脑简单,四肢发达的家伙。人缘和“神缘”都不怎么样,除了他的情人阿弗洛狄忒(罗马神话中的维纳斯)之外,几乎谁都不喜欢他。而在罗马神话里,他不但骁勇善战,甚至成了罗马人的祖先。大家都知道那座矗立在罗马城内的那座狼喂孩子的雕像吧,那两个孩子的亲生父亲就是这位伟大的战神马尔斯,由此可知战神的形象在古代罗马人的心目中有多高大。

总体概括编辑本段回目录

由于它被认为是太阳系中人类最好的住所(除地球外),它受到科幻小说家们的喜爱。但可惜的是那条著名的被Lowell“看见”的“运河”以及其他一些什么的,都只是如Barsoomian公主们一样是虚构的。火星在史前时代就已经为人类所知。第一次对火星的探测是由水手4号飞行器在1965年进行的。人们接连又作了几次尝试,包括1976年的两艘海盗号飞行器。此后,经过长达20年的间隙,在1997年的7月4日,火星探路者号终于成功地登上火星。

(图)火星火星

火星的轨道是显著的椭圆形。因此,在接受太阳照射的地方,近日点和远日点之间的温差将近30摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K(-55℃,-67华氏度),但却具有从冬天的140K(-133℃,-207华氏度)到夏日白天的将近300K(27℃,80华氏度)的跨度。尽管火星比地球小得多,但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。

除地球,火星是具有最多各种有趣地形的固态表面行星。其中不乏一些壮观的地形:

奥林匹斯山脉: 它在地表上的高度有24千米(78000英尺),是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过500千米,并由一座高达6千米(20000英尺)的悬崖环绕着;

- Tharsis: 火星表面的一个巨大凸起,有大约4000千米宽,10千米高;

- Valles Marineris: 深2至7千米,长为4000千米的峡谷群;

- Hellas Planitia: 处于南半球,6000多米深,直径为2000千米的冲击环形山。

火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。

在火星的南半球,有着与月球上相似的曲型的环状高地。相反的,它的北半球大多由新近形成的低平的平原组成。这些平原的形成过程十分复杂。南北边界上出现几千米的巨大高度变化。形成南北地势巨大差异以及边界地区高度剧变的原因还不得而知(有人推测这是由于火星外层物增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的)。最近,一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。这个疑点将由“火星全球勘测员”来解决。

火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成;外包一层熔岩,它比地球的地幔更稠些;最外层是一层薄薄的外壳。相对于其他固态行星而言,火星的密度较低,这表明,火星核中的铁(镁和硫化铁)可能含带较多的硫。

如同水星月球,火星也缺乏活跃的板块运动;没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。由于没有横向的移动,在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。再加之地面的轻微引力,造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是,人们却未发现火山最近有过活动的迹象。虽然,火星可能曾发生过很多火山运动,可它看来从未有过任何板块运动。火星

火星上曾有过洪水,地面上也有一些小河道,十分清楚地证明??干净的水,甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间,而且据估计距今也有大约四十亿年了。(Valles Marneris不是由流水通过而形成的。它是由于外壳的伸展和撞击,伴随着Tharsis凸起而生成的)。

在火星的早期,它与地球十分相似。像地球一样,火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动,火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中,从而无法产生意义重大的温室效应。因此,即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置,火星表面的温度仍比地球上的冷得多。

火星的那层薄薄的大气主要是由余留下的二氧化碳(95.3%)加上氮气(2.7%)、氩气(1.6%)和微量的氧气(0.15%)和水汽(0.03%)组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴(比地球上的1%还小),但它随着高度的变化而变化,在盆地的最深处可高达9毫巴,而在Olympus Mons的顶端却只有1毫巴。但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应,但那些仅能提高其表面5K的温度,比我们所知道的金星和地球的少得多。

火星的两极永久地被固态二氧化碳(干冰)覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的,它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天,二氧化碳完全升华,留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过,所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层(左图)。这种现象的原因还不知道,但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的。或许在火星表面下较深处也有水存在。这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化使火星的气压改变了25%左右(由海盗号测量出)。

但是最近通过哈博望远镜的观察却表明海盗号当时勘测时的环境并非是典型的情况。火星的大气现在似乎比海盗号勘测出的更冷、更干了(详细情况请看来自STScI站点)。

海盗号尝试过作实验去决定火星上是否有生命,结果是否定的。但乐观派们指出,只有两个小样本是合格的,并且又并非来自最好的地方。以后的火星探索者们将继续更多的实验。

一块小陨石(SNC陨石)被认为是来自于火星的。 1996年8月6日,戴维·朱开(David McKay) 等人宣称,在火星的陨石中首次发现有有机物的构成。那作者甚至说这种构成加上一些其他从陨石中得到的矿物,可以成为火星古微生物的证明。

如此惊人的结论,但它却没有使有外星人存在这一结论成立。自以戴维·朱开发表意见后,一些反对者的研究也被发布。但任何结论都应当“言之有理,言之有据”。在没有十分肯定宣布结论之前仍有许多事要做。

在火星的热带地区有很大一片引力微弱的地方。这是由火星全球勘测员在它进入火星轨道时所获得的意外发现。它们可能是早期外壳消失时所遣留下的。这或许对研究火星的内部结构、过去的气压情况,甚至是古生命存在的可能都十分有用。

在夜空中,用肉眼很容易看见火星。由于它离地球十分近,所以显得很明亮。迈克·哈卫的行星寻找图表显示了火星以及其它行星在天空中的位置。越来越多的细节,越来越好的图表将被如星光灿烂这样的天文程序来发现和完成。

火星编辑本段回目录

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参考资料编辑本段回目录

[1] 上海热线 http://itech.online.sh.cn/content/2007-11/30/content_2155742_2.htm

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