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中国将于2020年首探火星,探测生命、探讨移民前景

来源:中聘网_招聘网_人才网 时间:2019-07-09 作者:中聘网_招聘网_人才网 浏览量:

原标题:中科院院士:中国将于2020年首探火星,探测生命信息、探讨移民前景

  21世纪经济报道 21财经APP 夏旭田,缴翼飞 日照报道

  7月5日-7日,2019软件定义卫星高峰论坛在山东日照召开。在论坛现场,21世纪经济报道从中国科学院院士欧阳自远处获悉,中国将于2020年探测火星,通过火星卫星、火星着陆器、火星车天地联合探测火星,目前火星车已经做好。

  火星探测的首要科学问题是在探测火星上的生命活动信息,期待在此领域有所突破;其次是火星磁层、电离层与大气层的探测与环境科学等本体科学研究;其三是探讨火星的长期改造与今后建立人类第二个栖息地的前景。

图:欧阳自远在论坛上发表《迎接第一个100年,中国的深空探测》演讲。 缴翼飞 日照拍摄图:欧阳自远在论坛上发表《迎接第一个100年,中国的深空探测》演讲。 缴翼飞 日照拍摄

  论坛上,欧阳自远介绍,中国明年将要探测火星,人类探测火星已有45次,但成功的只有18次,成功率只有40%。

  “为什么呢?火星探测不是说你想什么时候发射就发射。每隔26个月才有一次机会。你丢了这个机会,对不起,两年零两个月以后才能再发射一次,否则到不了火星。”

  欧阳自远介绍,地球绕着太阳转一圈是365天,而火星绕着太阳转一圈大概是687天。“有时候地球在太阳的这边,火星在太阳的那边,你根本到不了火星。所以一定要赶上某一个关键的时候,也就是地球跟火星存在一定夹角的时候,在地球上发射探测器才可以,而飞到火星轨道上,至少要飞将近七个月左右。”

  他介绍,此次中国探测火星,“将有一个火星的卫星绕着火星飞,还有一个火星的着陆器,以及一个火星车。这三件东西实现天地联合探测火星,火星车已经做好了。”

  在火星上做什么呢?大家最关心的是,火星有没有生命?欧阳自远称,火星探测的首要科学问题是期望在探测火星生命活动信息上有所突破。这包括现在生命的信息,过去是否存在过生命,火星生命生存的条件和环境,生命起源和地外生命探索。

  其二是为火星本体科学积累资料。包括火星磁层、电离层与大气层的探测与环境科学;火星地形地貌特征与分区;火星表面物质组成与分布,地质特征与构造区划;火星内部结构、成分、内禀磁场探测;火星与比较行星学,火星的起源与演化,太阳系起源与演化。

  其三是,探讨火星的长期改造与今后建立人类第二个栖息地的前景。其总目标是为人类社会的持续发展服务。

  “科学家担心人类未来的命运,因为我们地球受到太多的自然威胁,再加上人类自身的一些行为,未来很可能把地球破坏得不能够宜居了。所以我们一定要在太阳系里面找一个对象,探讨能否把它变成第二个地球,让人类能够大量的迁居到上面去。目前看,唯一可能的一个天体就是火星。”

  欧阳自远介绍,火星表面有很多古河床,证明火星以前是有河流的。火星的北部是一个大海洋。

  他表示,然而,现在火星表面一滴水都没有,火星表面的盐湖干了以后只剩下了盐。中国要探明整个火星地下水的分布。

  火星研究的重要问题是火星的脱水机制:火星上的水是流失了?还是冻结后埋藏于地下?他表示,以往的观测和理论研究表明太阳风与火星大气的相互作用只能造成其表面30%水含量流失(McKay and Stoker,1989)。

  欧阳自远称,现在还没有找到任何(火星)生命存在的证据。如今国际上开会,大家对火星最大的理想是改造火星,对人类而言,要好好保留自己的物种。科学的任务是为人类命运共同体的未来创造更多可能。

  他表示,“人类通过几个世纪的卓越努力,会将火星这颗贫瘠的行星改造成一个拥有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界,地球-火星将成为人类社会持续发展的姐妹共同体。”

  • [huǒ xīng]  

    火星

     

    (太阳系八大行星之一)

     编辑 讨论99+

火星(Mars)是太阳系八大行星之一,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%,质量为地球的14%。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。橘红色外表是地表的赤铁矿(氧化铁)。我国古书上将火星称为“荧惑星”,西方古代(古罗马)称为“神话玛尔斯星”是十二星座白羊座的独一守护星,并非天蝎座的守护行星。
火星基本上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布且没有稳定的液态水体(2015年9月28日,美国宇航局公布火星上有少量的水。据法新社2018年7月25日报道,欧洲航天局(ESA)的研究员称,火星上发现了第一个液态地下水湖)。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。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。
与地球相比,火星地质活动较不活跃,地表地貌大部分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。
火星有两个天然卫星:火卫一和火卫二,形状不规则,可能是被隔离的矮小行星。在地球,火星肉眼可见,最高亮度可达-2.9等,八大行星中比木星、金星暗。2015年9月28日,美国航天局宣布火星存在流动水。 [1] 
2018年7月25日,法新社消息称,火星上发现了第一个液态水。 [2] 
  • TA说

  • 探索历程

隐藏在火星表面之下的巨大冰层2018-02-04 00:02
火星曾经是一个温暖而湿润的地方,火星的大部分表面都覆盖着液态水。但是,在4.2至37亿年前,火星失去了大气层,大部分地表水也都消失了。今天,火星上的水仍然主要以冰的形式隐藏于地表之下,而这些冰基本上都位于极地地区。...详情
内容来自
火星上夕阳是蓝色的吗
火星大气稀薄,尘埃颗粒较多且较大,主要发生米尔散射,散射波长跟自身颗粒大小相同的红光,而视线方向上来太阳光中红色部分被散射了,所以看到的夕阳会偏蓝。
  • 中文名

  • 火星

  • 外文名

  • Mars

  • 别    称

  • 荧惑星,战神玛尔斯星

  • 分    类

  • 类地行星

  • 质    量

  • 6.4219×10²³kg

  • 平均密度

  • 3.94g/cm³

  • 直    径

  • 6794km

  • 表面温度

  • -63℃

  • 逃逸速度

  • 5.02km/s

  • 反照率

  • 0.15

  • 视星等

  • 冲日可达-2.91平时为-1.5左右,平均-2.0

  • 自转周期

  • 24.6229 h

  • 距地距离

  • 0.55~4亿千米

  • 半长轴

  • 2.279 366 4×10^8 km

  • 离心率

  • 0.093 412 33

  • 公转周期

  • 686.980 d

  • 平近点角

  • 19.3871°

  • 轨道倾角

  • 1.850 61°(对太阳赤道5.65°)

  • 升交点经度

  • 49.578 54°

  • 卫星数量

  • 2

  • 会合周期

  • 779.94 d

  • 表面重力

  • 0.377 g

  • 同步轨道高度

  • 17031.568km

  • 近日点

  • 2.066 2×10^8 km

  • 远日点

  • 2.492 3×10^8 km

  • 平均公转速度

  • 24.13 km/s

  • 赤道半径

  • 3396.2 km

  • 极半径

  • 3376.2 km

  • 赤道自转速度

  • 868.22 km/h

  • 转轴倾角

  • 25.19°

  • 重    力

  • 0.38G

  • 密度排名

  • 已知行星中密度最小的行星

目录

  1. 1 火星介绍

  2. 2 星体运动

  3.  自转与公转

  4.  火星的卫星

  5. 3 地形地貌

  6.  地貌还原

  7.  高原火山

  8.  地质结构

  9.  峡谷

  1.  陨坑

  2.  火山坑

  3. 4 火星环境

  4.  温度

  5.  大气

  6.  

  7.  四季变化

  8. 5 探索生命

  9. 6 星体探测

  1.  探测理由

  2.  探测历史

  3.  探测器

  4.  中国尝试

  5.  好奇号

  6.  未来任务

  7. 7 学术研究

  8.  奇特洞穴

  9.  水合矿物

  1.  板块运动

  2.  火星蓝莓

  3.  地下水库

  4.  短暂海洋

  5.  3D住所

  6.  火星大气层研究

  7.  三星一线

火星介绍

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火星是太阳系由内往外数的第四颗行星。
火星直径约是地球的一半,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;火星直径
八大行星火星
八大行星火星(2张)
 约为月球的两倍、地球的一半;质量约为月球九倍、地球的1/9,表面重力约为月球的2.5倍、地球的2/5。
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,火星曾经被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。
火星景观
火星景观(6张)
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,以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。
火星到地球的距离
火星北极
火星北极(4张)
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。
火星文化
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。 [3] 

星体运动

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自转与公转

火星与太阳平均距离为1.52AU(天文单位),公转周期为687地球日,1.88地球年(以下称年),或668.6火星日。平均火星日为24小时39分35.244秒,或1.027491251地球日。
火星自转轴倾角为25.19度,和地球的相近,因此也有四季,只是季节长度约为两倍。由于火星轨道离心率大约为0.093(地球只有0.017),使各季节长度不一致,又因远日点接近北半球夏至,北半球春夏比秋冬各长约40天。2009年10月26日为北半球春分,2010年5月13日为夏至,北半球处春季。
火星轨道和地球的一样,受太阳系其他天体影响而不断变动。轨道离心率有两个变化周期,分别是9万6千年和2.1百万年,于0.002至0.12间变化;而地球的是十万年和41.3万年等,于0.005至0.058间变化(见米兰科维奇循环),火星与地球最短距离正慢慢减小。至于自转轴倾角,火星是25.19度,但可由13度至40度间变化周期一千多万年,不像地球的稳定处于22.1和24.5度间,是因为火星没有如月球般的巨大卫星来维持自转轴。也因没有大卫星的潮汐作用,火星自转周期变化小,不像地球的会被慢慢拉长,因此现今两行星的自转周期相近只是暂时现象。
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,

火星的卫星

火卫一(Phobos,英语发音"FOH bus"中译:弗伯斯)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。它是太阳系中最小的卫星之一,也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(英语发音: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),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。
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”。

地形地貌

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火星和地球一样拥有多样的地形,有高山、平原和峡谷,火星基本
真实的火星地表景观真实的火星地表景观
上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布。由于重力较小等因素,地形尺寸与地球相比亦有不同的地方。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,众多峡谷亦分布各地,南北极则有以干冰(固态的二氧化碳)和水冰组成的极冠,风成沙丘亦广布整个星球。

地貌还原

2013年1月初,一位名叫Kevin Gill的软件工程师利用自己的学识以及从NASA那里
Kevin Gill所制作火星地貌还原图
Kevin Gill所制作火星地貌还原图(2张)
 获得的火星地形资料成功的还原了一个“真实”的火星。
令人惊讶的是,Kevin Gill所制作火星原貌看起来简直就是一个克隆版本的地球,其表面覆盖着大量的海洋、山川以及沙漠。Kevin Gill介绍说,他在制作这些火星的地貌复原图时严格遵照了NASA火星轨道探测器所提供的地形资料来进行,同时也考虑到了一些地理纬度以及大气环境对气候以及地表特征的影响。
比如,火星的奥林匹斯山以及其它环形的火山由于其海拔较高,所以并没有像平原地区那样覆盖众多的绿色植被,而在制作火星赤道附近的地表时Kevin Gill则借鉴了地球萨哈拉大沙漠以及澳洲中部沙漠的地形纹理。
同样的手法还被用于制作火星高纬度、低纬度以及极地地区的地貌,其中高纬度的纹理素材来自于地球上的苔原及冰川地貌,火星极地的纹理素材来自于俄罗斯北部地区,而火星热带和亚热带的纹理素材则取自地球上的南美洲和非洲雨林地区。
不过,Kevin Gill也坦言自己只是出于兴趣才制作这些火星的地表复原图,其本身的科学性并不强,但他本人希望借此来引起更多人对于这颗红色星球的兴趣。

高原火山

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,
奥林匹斯山奥林匹斯山
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、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 Patera)。
火星地形图中,在西半球耸立一个醒目的特征,中央即为塔尔西斯高原,高约14公里,宽过6500公里,伴随着盛行火山作用的遗迹,包含五座大盾状火山,包括太阳系最高的奥林帕斯山,有27公里高,600公里宽。其他四座包括艾斯克雷尔斯山、帕弗尼斯山、阿尔西亚山和亚拔山--以体积和1600公里的直径来看是太阳系最大的山。艾斯克雷尔斯山高度大约18225米,曾被误认为是火星最高的山,帕弗尼斯山高度也超过14千米,阿尔西亚山高度大约17.7千米,火山口直径大约116千米,亚拔山在塔尔西斯高原最北边,基座宽达1600千米,但是最高点只有6000米,不过火山口直径却有136千米,是五大火山中最大的一个。在大火山之间亦散布著零星的小火山。
火星地形火星地形
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为主体,北南各有较矮的赫克提斯山和欧伯山。
奥林帕斯山
它在地表上的高度有27千米(88600英尺),是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过600千米,中心的火山口直径超过80千米,并由一座高达6千米(20000英尺)的悬崖环绕着(右图)
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(标题下图)
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。环形山的成因有很多:如陨石撞击坑,火山口。
复原的火星地表景观复原的火星地表景观
在火星的南半球,有着与月球上相似的曲型的环状高地(左图)。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)。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。

地质结构

火星实景照(蓝太阳是大气沙尘散射所致)火星实景照(蓝太阳是大气沙尘散射所致)
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。如同水星和月球,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。再加之地面的轻微应力,造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是,人们却未发现火山有过活动的迹象。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。

峡谷

一提到火星的峡谷,可能会认为是由水造成的,但事实不只如此。除了水,还有由火山活动形成的。由水造成的又可能是洪水短时间冲刷成的、稳定的流水侵蚀成的、或由冰川侵蚀而成;但火山活动所喷发的熔岩流亦可造成熔岩渠道(Lava Channel)。另一个例子则是地壳张裂造成,如水手峡谷。

陨坑

欧洲航天局(ESA)公布了火星奥尔库斯陨坑(Orcus Patera)的最新照片,这是一
火星奥尔库斯陨坑长约380公里,宽约140公里火星奥尔库斯陨坑长约380公里,宽约140公里
个狭长形陨坑地形,位于火星赤道附近,看上去如同火星表面的一道“伤疤”。
奥尔库斯陨坑位于火星东半球的埃律西昂火山(Elysium Mons)和奥林匹斯火山(Olympus Mons)之间,科学家认为该陨坑形成的最佳解释是该区域遭受了一次小行星倾斜碰撞,一颗小行星以非常小的角度划过火星表面。
这个陨坑长约380公里,宽约140公里,陨坑边缘突起高度比周边平原高1600米以上。陨坑底部比周边平原低大约800米。
“patera”通常用于描述深遂、复杂或者不规则外形的火星陨坑,虽然奥尔库斯陨坑以此命名,但科学家并不知道它的真实来历。
或者奥尔库斯陨坑最初是一个较大的圆形碰撞陨坑,随着多年以来的地质结构变化和挤压作用,使得该陨坑发生了变形;或者这个陨坑是由于一系列的不同小行星碰撞所导致的。奥尔库斯陨坑存在地质构造作用力的证据来自大量的“地堑”,在陨坑边缘有像峡谷裂缝一样的结构。这些“地堑”最大宽度为2.5公里,方向呈东西走势,仅存在于陨坑边缘和周边环绕区域。
靠近陨坑底部中心的暗色阴影是凹地形成的,这或许是形成于风力作用过程,一些较小的碰撞事件所溅起的暗色物质经风力作用在凹地进行了重新分配。

火山坑

2015年5月21日,科学家们在火星表面发现巨型火山遗迹,这个火山坑长40公里,宽30公里,深度达1750米。专家们认为,它可能由30亿年前的火山喷发形成,其规模可与地球上的黄石(Yellowstone)火山相当。
欧洲航天局(ESA)的“火星快车”号(Mars Express)上的高分辨率立体相机于2014年11月26日拍摄了照片,重点是火星北部“阿拉伯高地”(Arabia Terra)的Siloe Patera地区。
这些类似火山坑的地区发现于火星北部高地,科学家们认为,30多亿年前,火星可能曾发生大规模火山喷发,火山灰和岩浆涌出地面,留下诸多痕迹。
Siloe Patera地区由两个巨大的嵌套式火山坑组成。外面的火山坑长40公里,宽30公里,最深处达1750米。欧洲航天局称,科学家们认为Siloe Patera以及阿拉伯高地的很多地方都是火山口,即火山坍塌的中心,并且这些火山可能都是超级火山。 [4] 

火星环境

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温度

火星的轨道是椭圆形。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160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(开尔文,温度单位,即从绝对零度-273.15℃开始的摄氏度)(-55℃,-67℉),但却具有从冬天的140K(-133℃,-207℉)到夏日白天的将近300K(27℃,80℉)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。

大气

火星的大气密度只有地球的大约1%,非常干燥,温度低,表面平均
火星火星
温度零下55℃,水和二氧化碳易冻结。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遗留下的二氧化碳(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,而在奥林帕斯山脉的顶端却只有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5℃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)。但是通过哈勃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。火星的大气似乎比海盗号勘测出的更冷、更干。

冰的存在
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。
火星
火星(2张)
 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2019仍能看见痕迹。对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。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。 [5] 
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。
水合矿物质分布水合矿物质分布
2013年3月初,美国宇航局“好奇”号火星车发现火星岩石中存在含水矿物质的可靠证据,该岩石样本位于之前“好奇”号挖掘发现黏土层的邻近位置。“好奇”号科学小组宣称,科学家对该火星车挖掘的泥岩岩石粉末样本分析表明,火星远古时期的环境状况适宜微生物生存。3月18日(美国东部时间),美国德州月球和行星科学会议发布的一份新闻简报证实了另一项发现,表明挖掘地点之外的区域也存在着含水物质。研究人员使用“好奇”号火星车上的红外观测相机,以及能够释放中子至火星表面的勘测仪器,他们发现之前“好奇”号抵达的含黏土岩层地点邻近区域也存在着更多的水合矿物质。
2013年12月9日,NASA公布“火星好奇号”机器人拍摄到火星盖尔环形山图片。科学家表示,好奇号在附近进行勘探并且发现可能存在水的可能;虽然没有直接找到水,但科学仪器表明可能性非常大。
2015年03月06日,科学家称火星表面曾非常湿润 ,含水量超过北冰洋。 [6]  美国宇航局行星科学部门主管吉姆·格林(JimGreen)指出,对火星大气开展的一项研究显示这颗行星的几乎整个北半球在历史上都曾经被深度达到1英里左右的水体所覆盖。这项研究还发现火星地表直到大约12亿年前还存在着大量的水体 [7]  。
2015年9月29日,美国宇航局称最新证据表明此前在火星表面一些陨坑坑壁上观察到的神秘暗色条纹可能与间歇性出现的液态水体有关。来自卫星的数据表明这些坑壁上的暗色条纹可能是含盐水体沉积过程产生的结果。尤为关键的一点在于,这种含盐水体将能够改变火星表面水体的冰点与沸点,从而使得
液态水体在火星地表的存在成为可能。 [8] 
2018年7月25日,法新社消息称,火星上发现了第一个液态水湖。报道称,科学家们在火星上发现了巨大的地下蓄水层,这增加了火星上存在生命的期望。 [2] 
湖的遗迹
环绕火星的卫星证实了照片上巨大的陨石坑曾经是一个火山湖。火星车在一个水流的沉积物成扇形的三角洲着陆而发现了它。这个65千米宽的陨石坑虽然已经彻底干枯了,但是这种迹象表明古老的火星上曾经很湿润。图片上的三角洲位于火星南部高地的厄伯斯华德陨石坑,看起来像是一个向右边凹进的半圆。它是在37亿年前一次小行星的猛烈撞击下形成的。
陨坑只有右边是完整的,其余的被一个由后来陨石猛烈撞击形成的更大的霍尔登陨坑所掀起的碎屑覆盖。在图片上看,霍尔登陨坑在图片的左边。
好奇号火星探测器拍摄的最新高清照片
好奇号火星探测器拍摄的最新高清照片(6张)
这就是原始的火山湖,火星探测器在一个水流的沉积物成扇形的三角洲着陆而拍摄到的奇观。这个巨大的火星陨石曾是一个火山湖,完全处于潮湿的状态,而如今由于无数次的陨石撞击,它早已干枯。陨石坑的右边保存完整,然而其余部分由后来陨石猛烈撞击形成的更大的霍尔登陨坑所掀起的碎屑覆盖。如今可以看来这个河口三角洲显示火星曾是水世界。狭长,弯曲的河道,用于湖水的流淌和沉积物的储存。由于多年的侵蚀作用和行星的碰撞,沉积物掩埋堆积而促使表面干枯。厄伯斯华德陨坑被完整的保留,只有警示性的115㎞²的三角洲可见。在陨石坑上部附近有一条狭长,弯弯曲曲的河道用来蓄水和储存沉积物的。三角洲的特殊性描绘出了一个曾充满水的火山湖,清晰有力的证据显示火星表面曾有液态水流淌过。厄伯斯华德和霍尔登陨坑都曾很自然的被认定为美国宇航局下一个火星车“好奇号”的着陆点的候选者。
美国国家航空暨太空总署宣布,“好奇号”火星探测车在火星发现了一个早已干涸的远古淡水湖,并且找到了碳、氢、氧、硫、氮等关键的生命元素。科学家表示,理论上这个湖泊曾经支持过一些简单的微生物存活。我们大胆的设想,这个距离地球至少有5576万公里的星球,说不定真有更高等级的生命。 [9] 
远古海洋
据美国太空网报道,科学家们已经掌握更多证据证明在数十亿年前火星表面的大部分地区曾经被广阔的海洋覆盖有关这项发现的文章已经刊载于7月12日出版的《地球物理学报》上。
这些最新的证据来自正围绕火星运行的强大飞船“火星勘测轨道器”(MRO)拍摄的图像。根据这些图像科学家们识别出一个巨大的冲积三角洲这个三角洲所在的河流最终注入一个面积几乎覆盖1/3火星表面的巨型海洋。
论述这项发现的论文作者之一是美国加州理工学院地质学助理教授麦克·兰博(Mike Lamb),他表示:“科学家们长期以来一直认为火星北半球广阔的低地平原是一片干涸的古代海洋,但是苦于缺乏确凿的证据。”
此次的研究结果尽管距离给出直接的证据仍然有距离,但它的确进一步支持了这一理论。研究小组仔细审视由火星勘测轨道器搭载的HiRise相机拍摄的火星北半球低地地区一小片区域的高分辨率图像。该设备可以识别火星地表10英寸(约合25厘米)直径的物体。更加具体而言,科学家们仔细观察了一个名为“Aeolis Dorsa”的区域中的一部分,面积约100㎞²,这片地区距离盖尔陨石坑约620英里(约合1000公里)。盖尔陨坑便是美国好奇号火星车登陆的地方,它正在这一地区开展地质考察。
这一小块区域中分布有很多隆起的脊线,这主要是长期流水沉积下来的一些较粗砾石堆积形成的这种脊线在其所在的河流干涸很久之后仍然能够继续存在,从而告诉科学家们这里曾经存在过的水系的情况。HiRise相机的图像让科学家们得以以极高的分辨率查看这一小块地区的地表情况。研究人员发现这些高起的脊线呈放射状扩散而地形上朝向脊线末端逐渐降低高度,这就像是地球上的河流三角洲——即河流入海口附近的情况。
在此之前在火星上便已经发现过河流三角洲遗迹。但是其中绝大部分都位于陨石坑或其它地质学上封闭的区域内,因此那些案例所提示的是火星过去存在的湖泊,而不是一个全球性的海洋。但是这次的发现不同。研究论文的第一作者,加州理工的博士后罗曼·迪比尔斯(Roman DiBiase)表示:“这可能是最具说服力的证据之一证明存在一个注入火星北部广阔水域的河流三角洲遗迹。”
但是至于这个位于火星北半球的巨大水体究竟规模几何,仍然是一个开放性的问题但是它至少曾经完全淹没了Aeolis Dorsa地区,覆盖面积至少为3.86万平方英里(约合10万平方公里)。甚至很有可能这就是长期以来科学家们苦苦寻找证据的火星全球海洋的证据有一部分科学家甚至认为这个海洋有可能覆盖了火星1/3的面积,
研究组也指出,这一三角洲所在的位置不排除在过去可能曾经也是位于一个陨石坑内部,但是后来这个陨石坑被完全侵蚀殆尽了。如果是这种情况那么就说明火星上的地质活动要比我们原先设想的复杂得多。
接下来研究人员打算继续沿着这一地区附近的“海岸线”搜寻古代海洋存在的证据,从而为揭示这颗红色星球过去更加温暖潮湿的气候环境提供证据兰博表示:“在我们和其他人的工作中,包括好奇号火星车所做的研究都已经在火星上发现了丰富的沉积纪录这些沉积纪录反映了火星过去环境的线索,包括降水,地表水体,河流三角洲以及可能存在的海洋”:“火星的古代环境以及这些环境下产生的沉积纪录,都和地球非常相似。 [10] 
2015年9月28日,科学家称火星上不但只有位于两极、已经凝固成冰的水,更有只会在和暖季节时出现、流动的液态水。 科学家指他们的最新发现,强烈支持在火星表面上,有盐水于夏季时分在部分斜坡上流动的理论。报告指,这些又窄又黑、犹如手指的痕迹,只会在火星最和暖的季节时出现,但于其余时节就会消失。出现这种季节性的情况,是因为盐降低了水的凝固点。 不过,这次发现的最重要意义,是因为水是生命的起源,因此今次发现火星存有流动水,令科学家下一个目标,就是要在火星上作进一步的探索,以调查火星现时是否有任何微生物形态的生命。 [1] 

四季变化

1781年,天文学史上大名鼎鼎的天文学家威廉·赫歇尔,根据火星上那些标记随着火星自转而移动的方式,推断火星的自转轴也是倾斜的,而且倾斜的角度几乎与地球自转轴倾斜的角度相同。
火星
火星(2张)
 既然这样,火星就应该像地球那样有冬去春回,寒来暑往。
主要体现两极冰盖大小的变化,夏季冰盖就缩小,冬天就扩大。
地球上一年时间的长度是365.2422天,除了月球亦步亦趋地跟着地球绕太阳旋转,年的长度相同外,在太阳系的其他天体上,年的长度是有差异的。在类地行星(水星、金星和火星称为类地行星,它们自转较慢,没有卫星或卫星很少)中,火星上的一年最为漫长,有687个地球日。既然火星自转轴与地球自转轴倾斜的程度几乎相同,按说火星上的季节变化方式应与地球相同。但由于火星上每个季节的时间比地球上长一倍,再加上火星比地球离太阳远,所以火星上的每个季节都比地球上相同的季节要寒冷。另外,由于火星绕太阳公转的椭圆轨道比地球椭圆轨道要扁,导致火星南北半球的四季差异比地球上更为显著。由于同样的原因,火星上四季长度的差异也比地球上四季长度的差异更大。地球上各个季节长度的差异最多不超过5%,而火星上北半球的春季竟比秋季长1/3左右。

探索生命

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2000年,一块火星陨石在美国于南极洲发现,编号为ALH84001的
火星探测器拍到景象火星探测器拍到景象
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,有人认为这可能是生命存在的证据 [11]  ,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任何一方占据上风。
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。
火星曾适合生命存在 火星上是否存在适合生命存在的物质,一直是人类试图揭开的谜底。对于这个疑问,“好奇”号火星车在火星探索7个月后,科学家给出肯定的答案。美国航天局12日宣布,“好奇”号火星车对火星基岩样品的分析显示,火星古代环境确曾适合生命存在。
真实的火星地表景观真实的火星地表景观
“好奇”号利用机械臂末端的钻头钻取了火星表面一块基岩的样品,这也是人类设计的机器人首次获取火星岩石样本。“好奇”号配备的火星样本分板仪、化学与矿物学分析仪对其进行了分析,结果显示,样品中含有磷、氮、氢、氧、碳,这些都是支持生命存在的关键化学成分。
“好奇”号项目要回答的一个关键问题是火星是否支持宜居环境,“美航天局火星探索项目首席科学家迈克尔.迈耶说,“从我们当前所知而言,答案是肯定的。”美国航天局介绍说,“好奇”号钻探的这块岩石含有黏土矿物和硫酸盐矿物。岩石所在区域可能是一个古代河流系统或间歇性湿润湖床的尽头。与火星其他地方不同,这一湿润系统的氧化、酸化及含盐程度都不高。
美国航天局表示,“好奇”号将在盖尔陨击坑停留数周,并钻探第二块岩石,随后前往主要目的地——盖尔郧坑内的夏普山。不过,由于将发生“行星连珠”现象,在4月的大部分时间中,火星上空承担信号中继的探测器将与地面控制中心失去联系,因此“好奇”号的钻探工作预计不会启动。
“好奇号”在盖尔陨坑中心山脉的山脚下成功着陆,旨在探索火星是否有适宜生命存在的环境。
据国外媒体报道,科学家发现太阳系生命可能起源于火星,这颗红色的星球或许是生命的诞生地。当时的火星具备启动生命进程的条件,而地球还不具备。
科学家对火星上分布的钼矿物质调查显示,其与生命的起源存在关键性的联系,该物质在远古时期出现火星表面上,而不是地球上,通过火星陨石的研究也进一步暗示地球生命或来源于火星。地球化学教师史蒂文·本纳认为这项新的调查发现表明地球上所有的生命或许起源于火星这颗红色星球,而携带生命的种子通过火星陨石降落在地球上,当地球进入适合生命居住的环境时,这些生命种子便开始复苏,并演化成的人类。
在一年一度的哥德斯密特大会上史蒂文·本纳教授揭示了钼元素的氧化物如何在行星化学演化史上存在,它与生命的起源存在联系,该会议由欧洲地球化学协会和地球化学学会组织举办。史蒂文·本纳教授认为钼氧化物矿产是一种催化剂,有助于有机分子演化成第一个“生命结构”,只有当其被高度氧化时,可进一步作用于早期的有机分子,使后者完成最重要的一次“飞跃”,形成有生命的结构。在三十多亿年前的火星上可存在这样的物质,地球上的环境无法满足钼氧化物矿物额存在,因为地球上氧气很少,无法将其氧化,但是火星可以,那时候的火星具有适合生命存在的环境,比如液态水。好奇号的调查已经发现远古火星是个湿润环境, 科学家认为这些证据可指向太阳系生命的起源。
火星远景火星远景
在生命起源的研究中,科学家提出了一个“焦油悖论”,该理论认为早期生命物质都是由有机体组成的,在外部能量源的作用下,有机体并不会向生命分子方向演化,反而会变成焦油类物质。此外,火星陨石的研究还发现,早期火星上存在硼元素是生命分子启动的关键因素,由此引发了第二个悖论,即某一时期的地球几乎被液态水覆盖,阻止了一定浓度的硼形成,该物质只发现一些非常干燥的地方,比如死亡谷,由此科学家认为早期地球上不具备启动生命进程的条件,反而在湿润的火星更具有这样的潜力。
与此同时,科学家在地球上发现了火星陨石比之前认为的要年轻很多,这意味着火星上仍然在活跃的地质活动,加拿大安大略省皇家博物馆的火星陨石样本可追溯到2亿年前的火星熔岩流,但也有研究称一些火星岩石年龄或达到40亿岁。
2013年12月9日,美国“好奇”号火星探测器有重大发现
科学家想象中的火星液态水科学家想象中的火星液态水 [12]
,在火星上发现了存在古湖泊的证据,湖里的水可能是可以饮用的淡水。这是当地曾经长期存在湿润环境,并有简单生命出现的证据。
科学家认为,火星上存在古湖泊,这个湖泊可能已有数千年,甚至数百万年历史,与“好奇”号此前发现了火星具有水面与地下水的证据,一起证明了火星比其它沙漠状的星球与地球更为相似。
“好奇”号探测任务的首席科学家格罗茨格尔(JohnGrotzinger)表示,如果将地球上的微生物放到火星上的湖泊里可以存活并生长。
格罗茨格尔说,火星真的跟地球上的环境很相似。 [13] 
2015年6月18日,科学家经过对火星陨石样本的检测,发现火星表面大气甲烷浓度较高的地区或有微生物存在。 [14] 
2016年1月,《国际微生物生态学会会刊》上称,对地球上最类似火星北极的地方进行了长达4年的研究,没有发现任何活跃生命存在的迹象。这一研究结果或许给那些试图在火星找到生命的科学家泼了一盆冷水。 [15] 
太空存活藻类或帮助人类在火星耕作。国际空间站实验。幸存的水藻分别是源于挪威斯瓦尔巴群岛的球囊藻和来自南极的念珠藻。 [16] 

星体探测

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火星的火红色,自古就吸引着人们,而古代希腊更是称之为战神。此时人们观测火星就和其他天体般,大部分是为了占星,而为了科学目的主要在十七世纪之后,如开普勒探索行星运动定律时就是依据了第谷积累的大量而精密的火星运行的观测资料
乔瓦尼·斯加帕雷里所绘之火星地图。望远镜发明后,人们对火星可以进行更进一步的观测。第一个使用望远镜观测星空的伽利略所见的火星只是一个橘红小点,然而随着望远镜的发展,观测者开始辨别到一些明暗特征。惠更斯依此测出火星自转周期约为24.6小时,他亦为首次纪录火星南极冠的人。一开始由于各人各自观测,意见亦不一致,地名也未统一(例如用绘制者名字命名)。后来意大利的乔瓦尼·斯加帕雷里(Giovanni Schiaparelli)统合了各家说法而绘制了一个较可信的地图,地名取自地中海、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)、最明显的暗大三角——大塞地斯(Syrtis Major);而亮区则是陆地,如亚马逊(Amazonis)。这个命名系统一直延续下来。
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,这些细线命名为水道(canali)。而后来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水的说法。帕西瓦尔·罗威尔(Percival Lowell)亦观察到,并宣称那些“水道”其实是人工挖掘的“运河”,用来灌溉植物,因为水道应太细不可见,而看到的细线应是灌溉出的大片植物。风靡大众的火星科幻和火星人即源于此。不过这些细线大多已证明是不存在的,部分则是峡谷或陨石坑后延伸出的深色沙子。而火星表面颜色的改变则是因为沙被风吹移,或发生火星尘暴。

探测理由

1996年,著名天文学家卡尔·萨根在应NASA(美国宇航局)要求而写的报告中列举了探测火星的理由:
1.火星是地球上人类可以探索的距离较近的行星之一
2.大约40亿年以前,火星与地球气候相似, 也有河流、湖泊甚至可能还有海洋,未
火星火星
知的原因使得火星变成这个模样。探索使火星的气候变化的原因, 对保护地球的气候条件具有重大意义
3.火星有一个巨大的臭氧洞,太阳紫外线没遮拦地照射到火星上。可能这就是海盗1号、海盗2号未能找到有机分子的原因。火星研究有助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极端后果。
4.在火星上寻找历史上曾经有过的生命的化石, 这是行星探测中最激动人心的目的之一,如果找到, 就意味着只要条件许可生命就能在宇宙中行星上崛起
5.查明火星上有无绿洲,绿洲上有无生命以及生命存在的形式类型
6.火星探测是许多新技术的试验场地, 这些技术包括大气制动利用火星资源产生氧化剂和燃料返程用遥控自动仪和取样远程通讯等
7.虽然南极陨石提供了火星上少数未知地域的样本,但只有空间探测才能窥其全貌
8.从长期来看, 火星是一个可供人们移居的星球
9.由于历史的原因du,公众对火星探测的支持和共鸣是任何其它空间探测对象难以相比的。火星探测是进行国际合作的理想项目

探测历史

探测器名称发射时间抵达时间国家结果
火星1A号(火星1960A)1960年10月10日14时27分49秒苏联失败
火星1B号(火星1960B)1960年10月14日13时51分03秒苏联失败
卫星22号(火星1962A)1962年10月24日 17时55分04秒苏联失败
火星1号1962年11月1日 17时55分04秒苏联失败
(卫星24号火星1962B)1962年11月4日15时35分15秒苏联失败
水手3号1964年11月5日 19时22分05秒美国失败
水手4号1964年11月28日14时22分01秒美国成功
探测器2号1964年11月30日 13时12分苏联失败
探测器3号1965年7月18日14时38分苏联失败
水手6号1969年2月24日1969年7月31日美国成功
水手7号1969年3月27日1969年8月5日美国成功
火星2A号(火星1969A)1969年
苏联失败
火星2B号(火星1969B)1969年4月2日10时33分00秒
苏联失败
水手8号1971年5月9日01时11分02秒
美国失败
水手9号1971年5月30日22时23分04秒1971年11月14日美国成功
宇宙419号1971年5月10日16时58分42秒
苏联失败
火星2号1971年5月19日16时22分44秒
苏联部分成功
火星3号1971年5月28日15时26分30秒
苏联部分成功
火星4号1973年7月21日19时30分59秒
苏联失败
火星5号1973年7月25日18时55分48秒
苏联失败
火星6号1973年8月5日17时45分48秒
苏联失败
火星7号1973年8月9日17时00分17秒
苏联失败
海盗1号1975年8月20日21时22分00秒1976年7月20日着陆美国成功
海盗2号1975年9月9日18时39分00秒1976年9月3日着陆美国成功
火卫一1号1988年7月7日17时38分04秒
苏联失败
火卫一2号1988年7月12日17时01分43秒
苏联失败
火星观察者1993年8月21日抵火星轨道前与地球失去联系美国成功
火星全球勘测者1996年11月7日17时00分49秒1997年9月11日美国成功
火星961996年11月16日20时48分53秒
俄罗斯失败
火星探路者
1997年在火星着陆美国成功
希望号(行星-B)1998年7月3日18时12分
日本失败
火星气候探测器1998年
美国失败
深空2号随火星极地着陆者1999年1月3日20时21分10秒抵达火星前被坠毁美国失败
奥德赛2001年4月7日15时02分22秒
美国成功
火星快车2003年6月2日17时45分26秒
欧空局部分成功
勇气号火星漫游车2003年6月10日17时58分47秒
美国成功
机遇号火星探测车2003年7月8日03时18分15秒
美国成功
火星勘测轨道飞行器2005年5月18日2006年3月10日入轨美国成功
凤凰号火星极地探测器2007年8月4日09时26分35秒2008年5月25日着陆美国成功
火卫一-土壤搭载中国萤火一号2011年11月8日
俄罗斯失败
好奇号火星车2011年11月26日2012年8月6日登陆美国成功
火星大气与挥发演化探测器
(即MAVEN火星探测器)
2013年11月18日2014年9月22日 [17]  成功抵达火星轨道美国成功
曼加里安号火星探测器2013年11月5日2014年9月24日7:42成功进入火星轨道印度成功
“洞察”号火星无人着陆探测器2018年5月5日2018年11月26日14:54着陆[18] 美国成功
时间国家名称成就
1976美国海盗1、2号传回图像以及对土壤、大气的分析结果
1997美国火星探路者发回古老漫滩照片以及土壤分析结果
1997美国火星环球探路者为水存在提供进一步证据
2003欧洲火星快车测绘火星矿物成分,对大气进行研究
2004美国勇气号、机遇号火星车研究岩石土壤,搜寻水是如何影响火星的证据
2006美国火星勘测轨道器关注火星天气变化,寻找水存在的迹象
随着水手4号传回的充满陨石坑的火星照片粉碎了人们对火星文明的幻想,认为火星只是一处如月球般布满陨石坑的死寂星球。但随着往后水手9号等的巨大峡谷、火山和疑似流水遗迹的发现,火星的独特性、液态水和生命的可能又重新引起人们的兴趣,
2010年6月3日,俄罗斯开始在莫斯科进行世界首个模拟火星之旅实验,6名来自俄罗斯、中国、法国等国的志愿者将在狭小的模拟密封舱内生活520个日夜。
2014年6月28日,美国宇航局成功发射低密度超音速减速器,用来测试未来大型航天器着陆火星所需要的多项技术。 [19] 
2015年1月3日,据美联社报道,NASA着眼于在
充气式防热罩充气式防热罩
本世纪晚些时候把人类送入深层太空,而让大型航天器在这枚红色星球上安全着陆是众多工程挑战之一。科学家一直致力于研发一种充气式防热罩,它看起来很像是婴儿玩的层层圈,不过是超大尺寸的。工程技术人员认为,可以展开一个重量轻的充气式防热罩来降低航天器进入火星大气的速度。火星大气要比地球大气稀薄得多。
这样一种充气式防热罩可帮助航天器到达在现有技术条件下无法企及的火星高海拔南部平原和其他区域。专家指出,与在没有大气层的月球上不同,仅仅用火箭是无法让一枚大型航天器在火星上着陆的,而对于把人类送往火星所需的大型航天器来说,降落伞也不行。所以研究人员设计了一些充气环。环内充满氮气,上面覆盖着隔热层。在着陆展开时,它们就像一朵巨大的蘑菇一样立在航天器顶部。
专家说,这项充气技术还可用于探索其他具有大气层的行星和星体的航天器,比如金星、木星、土星最大的卫星土卫六等。由于充气环是由轻质材料制成,而且内部充有氮气,在航天器上就能为科学实验和宇航员所需的其他东西留出更多空间。充气环上面覆盖着由一层层耐热材料构成的隔热层。 [20] 

探测器

在火星位置探测器名称抵达时间国家/组织数量
轨道火星奥德赛2001-10-24美国5
火星快车2003-12-25欧空局bai(欧洲)
火星勘测轨道飞行器2006-3-10美国
火星大气与挥发演化
(即MAVEN火星探测器)
2014-9-21
曼加里安号火星探测器2014-9-24印度
地面机遇号2004-1-25美国3
好奇号2012-8-6
“洞察”号火星无人着陆探测器2018-11-26

中国尝试

苏联、美国、欧洲、日本、印度、中国共已发射数十艘太空船研究火星表面、地质和气候,包括轨道卫星、登陆器和漫游车总计大约有三分之二的任务在完成前或是才要开始时就因种种原因而失败,将物体由地球地表送往火星约要花费每公斤30,900美元。
中国萤火一号火星探测器,首枚火星探测器2011年11月9日凌晨搭乘俄罗斯的天顶号运载火箭与福布斯-土壤号火星探测器一起发射升空,将飞行3.5亿公里,大约要经过10个月的飞行,卫星于次年8月至9月才能进入火星轨道。2011年11月9日,俄方宣布福布斯-土壤号火星探测器变轨失败。俄罗斯联邦航天署署长波波夫金11月9号在哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场向外界宣布了这一消息。他说:“我们度过了一个非常沉重的深夜,我们很长一段时间都无法找到这个太空飞行器。终于确定了它的位置并且查明,其发动装置没有工作,两次点火都没有成功。”这意味着,中国的第一颗火星探测器发射以失败告终,

好奇号

NASA公布的火星表面高清全景图
NASA公布的火星表面高清全景图(4张)
2011年11月26日,好奇号发射升空,随后顺利进入飞往火星的轨道,这是第一辆采用核动力驱动的火星车。
2012年8月6日,好奇号在火星着陆,将展开为期两年的火星探测任务。
2012年9月27日,“好奇”号火星车日前发回的图像显示,火星表面确曾有水流淌过。图为“好奇”号火星车传回的图像显示火星上有与地球河床类似的迹象。

未来任务

芬兰、俄罗斯的合作计划MetNet包括数十个登陆器组成观测网,以研究大气结构、物理和天气。这任务的前导任务将会于2011年先发射一至数个登陆器,有可能是和火卫一-土壤号并在一起发射。往后的发射会持续到2019年,
2004年美国总统布什宣布载人火星任务为太空探索展望中的长期目标。NASA和洛克希德·马丁已开始研究猎户座太空船,计划于2020年以前送人类到月球,作为人类登陆火星的准备。2007年9月28日,NASA执行长麦可·D·格里芬声明NASA预计于2037年以前送人类到火星。
欧洲航天局希望于2030至2035年间送人类上火星。而在这之前有其他探测任务,包括ExoMars和火星样本取回任务。
直达火星是罗伯·祖宾——火星协会的创始人和主席——提出的极低成本载人火星任务,使用重载的农神五号级火箭,如战神五号或太空探索技术公司(SpaceX)的猎鹰九号,省略轨道组装、低地轨道会合和月球燃料补给站而直接用小的太空船前往火星。修改后的计划,叫做Mars to Stay,改成先不送回第一批登陆者,狄恩·尤尼克说明送回一开始的四到六人所花费用比送他们到火星还高,反而可再送二十人。
“火星一号”(Mars One)是由荷兰私人公司主导的火星探索移民计划,目的是在火星建立永久殖民地,在全球招募志愿者,经过层层筛选最终24人将接受严格培训……

学术研究

编辑

奇特洞穴

“火星探测轨道飞行器”和“机遇”号火星分别发现火星表面曾有水以及火星可能有地下水的线索。日前,美国科学家借助“奥德赛”探测器又在火星上发现了7个奇特洞穴。
火星表面7个奇特洞穴火星表面7个奇特洞穴
这七个洞穴分布在火星阿尔西亚火山的侧面。洞口宽度在100米到252米之间。由于洞口基本观测不到洞底,科学家们只能估算出这些洞至少有80米到130米深。
这些洞穴的发现具有重要意义。首先,如果火星上曾有原始生命形式存在,这些可能是火星上唯一能为生命提供保护的天然结构。其次,如果条件适宜,这些洞穴将来可能作为人类登陆火星之后的居住点。
每当夏季编,这些洞穴里就会冒出甲烷,更增加了洞穴中存在生命体的可能性。

水合矿物

美国宇航局的“好奇”号火星车发现更多证据,证明这颗红色星球一度有水存在。科学家表示“好奇”号碾过的一块火星岩裂开后暴露出内部的白色结构,说明含有水合矿物,在有水流过时形成。
上周,“好奇”号对钻取的火星岩粉末样本进行分析后发现了重要证据,证明这颗红色星球一度存在可以饮用的水以及适于生命存在的环境。“好奇”号的仪器又在这块名为“迪恩蒂纳”(Tintina)的岩石周围发现更多水合矿物。此外,这辆火星车在“迪恩蒂纳”周围也发现水合矿物,进一步证明火星上曾有水存在。
“好奇”号对盖尔陨坑内的一个区域进行了勘察。这个区域被称之为“黄刀湾”。科学家认为数十亿年前水曾经从这个陨坑的边缘往下流淌,形成深度可达到3英尺(约合90厘米)的溪流。这些新发现是借助“好奇”号桅杆相机的红外成像能力以及一台可以向地面发射中子,用以探测氢的仪器得出的。近红外光之间的亮度差异能够揭示水合矿物的存在。这些矿物在水的作用下发生变化。借助于桅杆相机,在狭窄的纹理内发现了强度提高的水合作用信号这些纹理穿过这一区域的很多岩石。这些明亮的纹理含有水合矿物,不同于在周边岩层中发现的粘土矿物。
火星表面石头火星表面石头
俄罗斯制造的中子动态反照率测量仪能够探测土壤矿物中的水分子中的氢。研究结果显示黄刀湾曾经拥有的水数量超过“好奇”号此前造访的其他地区。“在黄刀湾发现的水存在迹象超过‘好奇’号勘探过的其他地区。即使在黄刀湾内,我们也发现了水存在迹象数量的巨大差异。”
宇航局宣布,“好奇”号对一个岩石样本分析时发现了重要的化学元素,证明火星一度出现可支持生命存在的环境。在一个古代河床的沉积岩中的岩石粉末样本中,发现了硫、氮、氢、氧、磷和碳,其中一些是形成生命所需的要素。数据显示,“好奇”号当前勘探的黄刀湾可能是一个古代河系的尽头,或者是一个间歇湿润湖床,能够为微生物提供化学能量以及其他必要条件。 [21] 
2018年1月,美国宇航局和美国研究人员传出了一个重大好消息,在火星地下,发现了更容易开采的水源。 [22] 

板块运动

根据一项研究表明,板块运动在火星地质历史中可能占有重要地位,这一观点和传统看法相悖。此前科学界一般认为由于火星太小,其较快的内部冷却速度不允许它存在板块活动。
在这项研究中,科研人员认为火星奥林匹斯火山西北侧的一大片区域可能保存着板块活动的证据。这片区域存在大量的山脊和断崖。专家认为“这是火星在过去25万年间存在板块活动的证据”。传统观点认为火星由于体积质量均远小于地球,内部会很快冷却,因此在较近的历史时期不应当存在需要靠岩浆驱动的板块活动。
但专家称已找到切实的证据来证明火星表面的很多地貌特征和板块活动有关,甚2019仍在发生作用,他的研究主要借助于两艘美国火星探测飞船拍摄的图像,即火星奥德赛和火星勘测轨道器。他表示,很多的图像之前都没有得到详细的研究。这些图像中显示大量的断崖、褶皱和阶地构造,如果这些构造放到地球上,将是地质学家眼中经典的板块运动特征。另外一些照片中有弯弯曲曲的沟槽,这同样和构造运动有关系。他说:“这是典型的活跃构造活动的表现。所有这一切,如果放在地球上,你会毫不犹豫地指出,说它是活跃的。”如果这一研究结果获得证实,它将大大增加火星上存在生命的可能性。因为板块运动将有助于碳循环的进行,而碳是构成生命必不可少的元素。
一般,研究人员倾向于将这些地貌特征归结于诸如滑坡等事件,但尹安教授绝非唯一一位认为火星存在板块运动的科学家。他们中有一部分专家认为火星表面那一长串笔直的火山锥就是板块活动的表现。其中最明显的一处就是位于奥林匹斯山附近的三座巨型火山,它们一起构成了火星塔尔西斯高原的主体。这也是尹安教授重点关注的区域。研究中,尹安教授同样注意到了火星表面巨大的水手谷,这是太阳系中最大的峡谷系统,长2800英里(4500公里)深达7英里(11000米)。此项研究同样将其视作一处构造地貌。

火星蓝莓

2004年,美国宇航局的“机遇”号火星车在“奋进”陨石坑附近发现弹珠形蓝色奇异物体,被形象地称之为“火星蓝莓”。 [23] 
“科学家表示:“这些物体的外部似乎易碎,中部则较为柔软。它们的密度、结构和构成均存在差异,分布也不同。因此,我们面对的是一个非常有趣的地质学谜团。”一种理论认为火山喷出的岩浆形成了这些小球,而不是在水的作用下形成。在“火星蓝莓”内,科学家发现大量赤铁矿,说明它们在地下水穿过多孔岩过程中形成。水流能够导致一系列化学反应,促使铁矿变成小球。不过,这一理论无法解释“蓝莓”的尺寸为何较小。
研究发现,“火星蓝莓”只是小陨石在穿过火星大气层过程中分裂后留下的残余,无法证明火星古代曾出现流水。陨石撞击是一种更令人信服的解释,能够解释“火星蓝莓”的外形和构成。科学家称“这些小球的任何一种物理特性都与凝固模型不匹配,但陨石理论能够解释它们的所有特性。”
在火星赤铁矿石一致性方面,绝大多数“火星蓝莓”的直径都在0.16英寸(约合4毫米)左右,通常不超过0.24英寸(约合6.2毫米)。米斯拉教授指出“火星蓝莓”的尺寸差异可以用陨石撞击解释。研究人员发现一颗直径1.6英寸(约合4厘米)的陨石能够产生1000颗直径0.16英寸(约合4毫米)的小球,分布在面积广阔的区域内。
陨石残余理论同样引发争议。一些科学家指出这一理论未能参考一些关键因素。有专家称:“虽然某些物体会在穿过火星大气层过程中熔化,但这些小球并非在一些高温事件中形成。”格洛奇指出“机遇”号对“火星蓝莓”进行的分析显示这些小球在低温过程中形成。 [23] 

地下水库

2014年4月19日,科学家发现火星内部存在庞大的水资源,酷似巨型“地下水库”,在某些地方的水资源储量甚至与地球内部相当。这个发现可能颠覆了之前科学家对火星的研究,因为科学家曾经估计火星内部的水资源相当贫乏。
专家称:“我们现在对之前的研究感到困惑,因为现阶段的发现意味着以往对火星内部环境的认识存在错误,认为火星内部并不存在如此大量的‘水资源’。”此外,火星内部的大量“水资源”应该如何渗透进入火星表面的呢?研究人员认为火山是一个主要通道,可以将内部的“水资源”转移到火星表面。科学家研究了两颗火星陨石,它们形成于火星的地幔中,其位于火星地壳下方。这些陨石之所以能在大约250万年前坠落到地球上,是因为火星曾经发生过一次猛烈的撞击事件。

短暂海洋

火星上可能曾有过海洋,但是在地质历史上仅存在过一瞬间,这一分析让这颗红色星球上曾存在生命的观点受到挫折。这是美国宇航局(NASA)加州帕萨迪纳市喷气推进实验室的Tim Parker提出的一项新理论。在2016年3月他争论称,小行星连环撞击早期火星可能曾让水涌到该行星表面,至少暂时如此。
Parker一直认为,海洋曾蔓延至火星北半球一半的面积,有迹象表明火星现在的表面一度被水覆盖,如果火星一直像今天看到的那样干燥、被灰尘覆盖,那么其大量地质特征就很难解释。
这些特征包括由NASA“机遇”号漫游者在火星上漫步十多年发现的多边形裂缝。在地球上,这些裂缝需要水蒸气才能形成,因此Parker认为它们强烈表明,漫游者行走的地方曾是海洋的边缘。“(‘机遇’号行走过的)超过43公里的火星表面的均匀特征非常容易解释,那里一度曾是浅海。”他说。然而,问题在于古火星气候模型很难匹配让液体水留在火星表面的状态,这需要更厚的大气层。这些大气层可能曾很快消失,留下了人们今天所能观测到的火星。 [24] 

3D住所

2015年美国宇航局(NASA)尝试寻找通过3D打印火星营地的潜在创意(试验中)。Fabulous近日设计了名为“Sfero”的概念庇护所,可以使用火星上的材料3D打印成可供人类生存的居所。 [25] 

火星大气层研究

美国宇航局于2015年11月5日公布了关于火星大气的观测结果,并阐述了其大气层为何如此之薄。观测显示,太阳风可能是剥夺火星大气的罪魁祸首。今天,太阳风每秒钟仍在带走约100克的火星大气。太阳风是来自太阳的高速粒子流,当它抵达失去磁场保护的火星后,会产生一个电场,加速火星大气中被称为离子的带电原子,令其逃逸至太空中。 [26] 

三星一线

2016年8月24日将出现罕见的三星一线天文现象。美丽的土星、距离地球最近的外行星火星和天蝎座最亮恒星“心宿二”,三者依次连成一条直线。上一次出现在1986年2月17日。 [9] 
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