什么是火星

古希腊人叫它阿瑞斯（希腊神话中的战神），波斯人叫它尼尔高，罗马人称它马尔斯。人们经常把距离太阳第四近的火星同与他们掌管战争的神联系起来。主要原因是，火星看上去是红色的，让人联想起血的颜色。实际上，这红色来自于不是那么红的金星图中的氧化铁、硅酸盐等。简单地说，火星生锈了。

当天文学家开始用望远镜观测火星时，他们没有感到像观测金星时的那样失败。因为，火星的大气非常干净，只是偶尔会有云，所以天文学家可以直接看到火星表面。他们看到的是橘红色（并不是真的红色）的荒漠世界，其中散布着黑色的大陆状的斑，和两个若隐若现的极冠。

当人们可以看到火星的表面特征后，就可以测火星的自转周期了。火星上的一天有24小时37分，比地球略长半个小时。火星的自转轴与它的公转平面有一个25．2°的夹角（黄赤交角，地球的黄赤交角是23．5°），这使得火星上也有一年四季的变化。由于火星围绕太阳公转一圈约2年（地球上的年），火星上的各个季节长度也相当于地球上季节长度的2倍。

火星上季节的更替可以从极冠的变化看出来。每年到一个半球的春季时，该半球的极冠就会收缩变小。产生黑色的纹漫延到赤道，有人猜测这是极冠的冰化成水，随着水从极地流向赤道，火星上的植被开始了新一年的生长。当然，后来证实这个猜想是错误的。

火星的公转轨道椭得非常厉害。它离太阳的平均距离是1亿多千米，可是在一个火星年中，它离太阳的实际距离会有3000万千米的变化（对地球来说，这个变化距离只有300万千米）。

地球以更快的速度绕太阳转（因为它离太阳比火星近），大概每2年从火星附近经过。天文学家把这个过程称为“冲”（古中国天文学家命名，西方人把它称为Opposition，即“相反，对面”的意思，指这时火星在天上处在与太阳相对的位置）。在冲的时候，火星整夜可见，它也处在离地球最近的地方，所以这个时候是我们观测这颗红色星球的最好时机。

有一年，一个意大利天文学家乔·斯基亚巴雷利报告说，在一个非常好的火星冲的观测中，他发现了火星表面上有河流状的黑暗条纹，他把那些条纹称为“通道”。不久，其他天文学家也观测到了那些条纹状的东西。这个消息也激励了一大批人加入观测火星的行列。其中之一，美国人Lowell在美国的亚利桑纳州建了Lowell天文台，专门用来观测火星。

Lowell把那些通道当成是火星上智慧生物修建的运河，用来把极冠溶化的水引向他们需要的地方。这个消息轰动了全球。

火星上有智慧生物的想法立时成了19世纪末科幻小说的主题，他们描绘了各种火星生物的形态和他们的生活方式。“火星通道”也成了最流行的东西。人们绞尽脑汁，用各种方法给火星人问候的信息，让他们知道地球上也有人居住。想法从点燃巨大的通信的狼烟，到上万人在撒哈拉沙漠上同时举起镜子把太阳光反射向火星。1892年，法国科学院悬赏10万法郎给能和火星人联系上的人。当时，人们认为10万法郎太多了，因为和火星人联系是如此容易的任务。

1898年，H．G．Wells出版了他的新书《世界大战》：火星人不甘居住在满是沙漠的火星上，他们把贪婪的目光瞄向了绿色的地球。在1938年的万圣节（基督教的宗教节日）前夕，他们发动了战争。当然，这是虚构的，但还是有很多人看完之后感到毛骨悚然。

在20世纪四五十年代，关于火星上生命是否存在的争论仍在继续。有一些声誉卓著的天文学家称他们看到了运河，可也有同样著名的天文学家称他们一条也没看到过。火星大气和火星温度的科学分析结果也开始让人们对火星生命的存在产生了疑问。

测量表明火星赤道地带的温度白天有28℃左右，晚上就下降到-132℃，这主要是因为火星的大气很薄，不能保持火星上的热量。这种气候是不适合生命存在的。

当然，我们不是亲自去的。我们是派我们的探测器飞船去的。在20世纪60年代中期，美国的“水手4号”飞掠火星，它发回来的照片显示火星上有许多环形山、火山和沙漠。这让那些期待火星生命的人彻底失望了。70年代，其他探测器进入了环绕火星的轨道，前苏联的“火星3号”还放出了着陆舱在火星上着陆，更为详细的观测了火星，以图发现火星上的生命迹象，可他们一无所获。

塔塞斯高地几乎有北美洲那么巨大，比周围的平原高6千米，是这个星球上最年轻的（约20亿～30亿年）地区，因为这里有很多巨大的活火山。

虽然火星的直径只有地球的1／2大，表面积只有地球的30％，可是它却拥有一大批值得自豪的自然奇观。“水手9号”从巨大的沙尘暴中首先看到的是几座巨大的熄灭的火山顶部。其中最大的火山是“奥林匹斯之雪”，可以覆盖整个科罗拉多州（美国的一个州）。它的火山口直径有55千米。

火山的高度主要是受它所在星球的重力决定的。这是因为火山的高度是受它支持自己重量的能力决定的。金星和地球的大小和质量相似，所以其上的火山高度相当。火山上的重力只有地球的38％，所以它上面的火山高度有2．5倍地球上的高。

火星上有巨大的峡谷，其中最大的是“水手谷”。此峡谷绵延5000多千米，宽200千米，比周围地面低6～7千米，谷壁十分陡峭，它比地球上最大的峡谷——科罗拉多大峡谷（长46千米，深1．8千米）大得多。它不是由于水的冲蚀形成的，而是由于地质断层形成的。

约有1／4的火星表面有环形山分布，特别是在南半球。实际上，这正好是地球上来的探测器掠过的地方，所以给了人们留下火星很象月球的印象。火星上的环形山比月球上的浅，而且很少有直径小于3千米的火山存在，这都是风蚀的结果。

从火星上海拔最低的贺拉斯盆地到海拔最高的泰瑞斯高地，海拔相差了21千米。在地球上，从最低的马里亚纳海沟到珠穆朗玛峰只有12千米。

除了水手谷能和Lowell的火星运河地图对应上外，造访火星的探测船没能发回任何运河的照片。那些“运河”，被证实为望远镜的光学像差，只存在于那些想观测运河的天文学家脑中。火星运河的例子表明训练有素的科学家是怎样愚弄他们自己“看到”他们想看到的东西。

被很多天文学家看到的火星上季节更替现象到底是什么？那些从极冠到赤道地区蔓延的黑色纹被证实是由于火星上的季风带着浅色的灰尘覆盖黑色的岩石，或者把浅色的灰尘移走所造成的颜色变化。

火星大气很薄，以致液体水不能存在。极冠包含有冰和干冰，可是在火星上的春天，极冠不会融化，而是直接气化。水雾有时会形成，可是没有火星雨下。简单地说，火星比撒哈拉沙漠还干燥。

火星上的恶劣气候仍不足以使一些科学家放弃火星上有生命存在的希望，因为地球上就有生命生存在那样恶劣的环境中。在1976年夏，美国的“海盗1号”和“海盗2号”着陆在火星的表面，它们都可以挖掘火星上的岩石并且分析岩石组成。可是没有积极的结果发现。

因为美国的“海盗”探测器没法移动，只能检测它的着陆点附近是否有生命存在的证据。所以并不能否认其他地方会有生命存在的证据。而且它们只是检测是否有类似地球的生命存在的迹象，也许火星生命的组织方式与地球生命的不同。可是，“海盗”没有发现有机物的存在，有机物被科学家认为是生命存在的必要物质。因此，总的来说，这些结果还是被科学家接受为火星上不存在生命，至少在着陆点不存在生命的结论。

尽管已经熄灭了，火星上的巨大火山在长年累月的喷发中还是给大气提供了充足的二氧化碳。充足的二氧化碳可以保持火星的温度在一个更高的水平上，而更高的温度就为液态水的存在创造了条件。实际上，火星上确实有像被河流冲蚀的河道存在，而那些河道大小与地球上的主要河流相仿。

火星极冠中的水并不足以提供那些曾经流遍火星全球的水。大多数科学家认为，火星上的水以冻土层的形式存在，即水存在于土中。

月球环形山周围的地面是干燥的岩石和灰尘组成的混合物，可是火星环形山四周似乎有液体流过的痕迹。这就是火星表面下的冻土层在高温下液化的表现，它支持了冻土层存在的假想。

地球公转轨道形状的逐渐变化造成了地球上周期性出现的被冰雪覆盖的冰河时期，然后再解冻的现象。同样的道理对火星也适用，火星轨道也在变化，目前它很可能处在它的冰河时期，等到解冻回暖的那一天，火星上的春天也许就会回来了。

两艘“海盗”号飞船（“海盗1”和“海盗2”）传回来的成千上万张照片中有一幅非常引人注意的有趣照片，那是一个非常像人脸的岩石照片。不幸的是，这张照片被许多伪科学者利用大造声势。这件事的解释也很简单，这只是一个巧合，就像你在看一朵云时，会联想到很多不同的事物，像动物呀、物品等一样，你再看岩石和它的影子组成的复合图像时，也会感到它像某种你所熟悉的东西。而这张照片会让你联想到一个人的脸的图形，没什么奇怪的。

美国的两艘探测飞船将从1997年开始到火星进行探测。“火星全球探测器”在1997年9月进入火星轨道，它的照片可以看清火星表面5米左右的细节。同时，通过确定火星上的重力分布情况，它也会探测确定火星上的矿藏分布。

“探测者”号飞船于1997年7月4日着陆到火星表面，并放出了一个机器人探测器“逗留者”对火星表面的岩石进行详细分析。同时，“探测者”会每天记录着陆点的天气情况。通过互联网，你可以查到火星每天的天气报告。将来，美国和俄国还会有飞船莅临火星进行考察活动。

没有飞船从火星上带岩石回到地球来，可是仍有科学家相信他们拥有的岩石是从火星来的。原因是20年前的“海盗船”探测器曾经分析了火星的岩石特点，其中有一些特征与地球上的岩石特征是很不相同的，所以那些科学家相信他们拥有的是火星石。这些火星石可能是在一次火星被撞击的过程中散落到太阳系中，然后长途跋涉来到地球。

这些岩石有和水相互作用过的特征，大多数携带有盐和黏土。总的来说，它们帮助确认了火星曾经有一个更厚的大气层，表面上流淌过水。在1996年，一个科学小组发现其中一些岩石中有由于火星的原始生命造成的微结构进一步的检测。

火星

火星是太阳系九大行星之一，按离太阳由近到远的顺序，火星排在地球的后面，列为第四。它的平均直径为6790公里，约为地球直径的一半。它的密度也比地球小，为3933克/立方厘米（地球为552克/立方厘米）。火星与太阳的平均距离为228000000公里，环绕太阳一圈约相当于地球上的687天。火星上的一天相当于地球上的24小时37分226秒，比地球的一天稍长一点儿。火星有两个小卫星：火卫一和火卫二。火星的自转轴同地球一样，也是倾斜的，同时因为它也具有大气，所以也和地球一样有四季节变化。火星表面的平均大气温度为零下23摄氏度。火星没有可检测出的磁场，连同它密度小的情况，可以认定它没有大型的金属内核。火星有稀薄的大气，其表面的大气压为75毫巴，相当于地球上30～40公里高度处的大气压。火星大气的主要成分（约95％）是二氧化碳，有约 3％的氮，1～2％的氩，合起来约为01％的一氧化碳和氧,还有极少量的臭氧和氢，水汽的数量很少，随季节和位置而变化，平均约为大气总量的001％。如果火星大气中的水全部凝聚，也只能形成001％毫米厚的水膜覆盖整个火星表面。和地球上相似,火星大气中也飘浮着云,但和地球上不同的是,火星大气中云的主要成分是二氧化碳和水。火星极区的冬季，大气温度低于二氧化碳的凝固点，因而形成覆盖极区的浓雾状的干冰云。经测定，极区的云中也有冰的成分。中纬度地区的冬季，温度也在冰点以下，水汽凝结，形成冰云。

由于火星轨道的偏心率较大，火星的近日距和远日距相差4200万公里。这就造成了火星同地球的距离有较大变化。火星与地球的距离同发生冲日的月份有关。最小距离是在 8月底，在这前后发生的冲叫作近日点冲或大冲，此时火星同地球的距离只有 5,600万公里左右。火星在轨道上运行一圈约687天，地球平均要经过780天（最少764天，最多806天左右）才与火星相冲一次。这样，相冲的点约16年在轨道上转一圈。这就是说，火星大冲大约每15年或17年发生一次。上一次火星大冲发生在1986年 7月10日。今年火星冲日发生在北京时间8月29日2时，火星与地球距离最近的时刻是8月27日18时。届时火星距离地球55758005公里，是5万多年以来最近的一次。

火 星 的 地 貌

在望远镜中，火星呈现为一个明亮而模糊的微红色圆面。最引人注目的是，覆盖在两极地区的白色极冠，其大小随火星季节而变化。在较大的望远镜中，还可以观测到线度至少几百公里的明亮或黑暗区域：明亮而呈桔**的区域称为“大陆”，几乎占火星总面积的六分之五；黑暗区域称为“海洋”，其颜色常随季节变化。

火星南北半球之间有着令人惊异的不同。就火星的地质史来说,南半部比较古老,表面崎岖而密布环形山。这些环形山估计多半是在火星历史的早期（可能是最初的十亿年）形成的；北半部则以大的火山熔岩平原为特征，这些熔岩平原很象月球上的“海”，其中还有一些死火山。北半部地势普遍比南半部低，环形山也比南半部少得多。火星表面的高低差别一般在 5～10公里左右。火星的沙漠部分被红色的硅酸盐、赤铁矿等铁的氧化物以及其他金属的化合物所覆盖，因而显出明亮的橙红色。这些覆盖物均为较年轻的物质，可能源于火山或风化。

火星表面上的地理特征，主要有：环形山和火山。 和月面相比，火星上环形山的数量要少得多，环形山边缘坡度平缓（坡度都小于10°),不象月面环形山能投射出尖尖的影子，这表明环形山曾受到严重的侵蚀。环形山可以分为两种：火山成因的环形山和陨石撞击而成的环形山。以地球表面的标准来看，火星表面的许多表面结构都算是巨型的。如火星上巨大的盾形火山比地球上的大得多。地球上夏威夷的冒纳罗亚和莫纳克亚两座火山加在一起直径约200公里，高出洋底9公里，而火星上最大的奥林匹斯火山直径约为550公里，高出周围地面27公里之多。还有类似这样的大型火山，位于长达2000公里的塔西斯高地，这一地区比周围的北半球平原高出10公里。火星的盾形火山在形状和结构上酷似夏威夷的盾形火山。这些破火山口一度曾是熔岩的出口。熔岩沿着火山侧面流下，形成从中心向四面延伸的呈辐射状的地形。许多直径 100公里左右的处于不同保存状态的火山,它们分散在火星表面,大部分在北半球。至于由陨石撞击形成的环形山，最大的是海纳斯盆地，宽达1,600公里，深至少4公里。南半球有些地区环形山密度同月球上明亮的高地环形山区差不多，推测它们形成的年代也差不多，为40～45亿年。这些地区仍保留着古老的地表。北半球的大多数地区由于熔岩流的不断覆盖，古老的地表已不复存在。平原上的少数环形山是平原形成以后受陨石撞击的记录。

火星表面上最引人注目的特征是位于赤道地区的巨大的峡谷。最大的一个是位于赤道以南的水手谷，它实际上是一系列峡谷，在赤道地区延伸 4000多公里，比周围地面低6公里。峡谷壁通常十分陡峭,有明显的边界,并显示出陷落和山崩活动的迹象。一些错综复杂的较小的峡谷可能是地下冰融解和蒸发期间形成的，也可能是由风或水的侵蚀造成。较大峡谷的成因至今还不知道。

现在的火星是一个荒凉的世界，表面不存在液态水，但在火星表面有一些宽阔而弯曲的河床。这些河床与轰动一时的“运河”完全是两回事。这些干涸的河床，最长的约1,500公里,宽达60公里或更多。主要的大河床分布在赤道地区。卫星显示，大河床和它的支流系统结合，形成脉络分明的水道系统。同时具有呈泪滴状的岛、沙洲和辫形花纹。支流几乎全都朝着下坡方向流去。这些河床同地球和月球上的熔岩河床不同，肯定是由比熔岩流更少粘滞性的液体造成的。这种液体估计就是水。今天的火星表面温度很低，大部分水作为地下冰保存下来，还有一部分被禁锢在永久的极冠之中。极稀薄的大气，使得冰在温度足够高时只能直接升华为水汽。自由流动的水看来是无法存在的。有人认为，在火星历史的早期，频繁的火山活动排出大量氨和甲烷等火山气体，这种浓厚的原始大气会产生很强的温室效应，从而使火星表面温暖起来，造成有水在河里流动的条件。后来火山活动减少，火山气体逐渐分解，其中的轻元素原子逃逸到星际空间，重元素原子同其他成分结合，火星大气变得稀薄、干燥、寒冷，火星表面就成为现在所看到的样子。也有人认为，在火星历史的早期，自转轴的倾斜度比现在更大，因而两极的极冠融化，大量二氧化碳进入大气，大量的水蒸发并凝成雨滴在赤道地区落下,形成河流。至于有些大的河床,估计是火山活动和地热融化了地下冰，出现大量的水冲刷火星表面而形成的。除此以外，还有许多明显为水冲刷的沟壑似乎也证明火星至少以前有过水。

火 星 的 气 候

火星表面的平均温度比地球低30摄氏度以上。火星稀薄而干燥的大气使它表面的昼夜温差常常超过100摄氏度,远大于地球上昼夜温差的幅度。火星的赤道附近，最高温度可达20摄氏度左右(约在午后一小时)。到了夜间，由于火星大气保暖作用很差，表面温度很快下降，最低温度（在黎明前）在零下80摄氏度以下。火星两极地区温度更低，在漫长的极夜最低温度能降到零下139摄氏度。

在一些大的盾形火山附近，常常能观测到延伸几百公里的云。估计这是由于火星大气中的气流遇到高耸的环形山地形时被搅乱、上升，在膨胀时变冷所形成的凝固云。这种云都出现在大气中水蒸气增多的夏季。尘暴是火星大气中独有的现象，其形状就像一种**的“云”。它是由火星低层大气中卷着尘粒的风构成的。大的尘暴在地面上用较大的望远镜就能观测到。局部的尘暴在火星上经常出现。因为火星大气密度不到地球的1％,风速必须大于每秒40～50米才能使表面上的尘粒移动，但一经吹动之后，即使风速较小，也能将尘粒带到高空。典型的尘暴中绝大部分尘粒估计直径约为10微米。最小的尘粒会被风带到50公里高空。大的尘暴多半发生在南半球的春末，当火星靠近近日点的时候。尘暴的发源地处在太阳直射的纬度线上，经常发生在海纳斯盆地以西几百公里的诺阿奇斯地区。中心尘云在最初几天慢慢扩展,然后很快蔓延开来,几星期内就完全覆盖南半球。特别大的尘暴还能扩展到北半球，进而掩盖整个行星。尘暴的起因看来与太阳的加热作用有关。火星过近日点时，太阳的加热作用大,引起大气温度的不稳定,从而产生最初扬起灰尘的扰动。然而，一旦尘粒到了空中，吸收了更多的太阳能,这种充满尘粒的空气就会比周围大气更热,因而急速上升。别处的空气又扑去填补它原来的位置，造成更强的地面风，形成更大的尘暴。尘暴范围和强度越来越大。当尘暴最终分布到整个火星范围时，火星上温差减小，风逐渐平息，尘粒就慢慢地从大气里沉降下来。沉降过程至少要几个星期，尘暴激烈时可持续几个月之久。几乎每个火星年都要发生一次这种大规模的尘暴。火星上还常有一种沙尘卷风。

火 星 探 索

人类很久以前就认识了火星，许多人甚至相信火星上有河流和森林。这不仅是因为火星距离地球近，还办为它那主宰季节变化的自转轴倾角与地球非常接近，虽然那里一年相当于地球的两年，但一天的时间与地球差不多。过去人们通过简单的望远镜，发现火星上有许多纵横交错的阴影，觉得那是智慧生物开凿的运河。于是，火星的神秘增加了，人类对它的期望也与日俱增。

1962年11月起，前苏联发射了“火星号”系列探测器，1964～1977年美国发射了“水手号”和“海盗号”两个系列共八个探测器。1976年7月和9月“海盗”1号火星的真面目，那是一个如月球般荒凉、遍布陨石坑的世界。

尽管如此，火星地表与地球的相似仍然使人们愿意相信火星曾经拥有过生命。主要的理由就是火星上有存在水的迹象，而水是生命之源。即使火星不曾有过生命，只要那里有水，人类就觉得倍感亲切。必竟在太阳系中，地球除了火星可以商量，再没有一个有可能帮她哺育生命的伙伴了。为此人类还要不懈地努力，争取在火星上耕耘出一片绿洲。也许会有一天，人类坐在火星上。

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