火星概況,火星觀測史,火星地理

火星概況

火星(mars)是距太陽第4近，也是太陽系中第7

大行星。

公轉軌道：離太陽227940000千米(1.52天文單位)。

太陽系八大行星之一，按離太陽由近而遠的次序計為第四顆，比地球小，公轉周期約687天，自轉周期約24小時37分。

公轉周期：686.98天

自轉周期：24小時37分22秒

行星直徑：6794千米質量：6.4191e20噸

火星被稱為戰神，這或許是由於它鮮紅的顏色而得來的，所以火星有時被稱為「紅色行星」。（在希臘人之前，古羅馬人曾把火星作為農耕之神來供奉。而好侵略擴張的希臘人卻把火星作為戰爭的象徵）而月份三月的名字也是得自於火星。

火星古稱熒惑，這是由於火星呈紅色，熒光像火，在五行中象徵著火，它的

亮度常有變化；而且在天空中運動，有時從西向東，有時又從東向西，情況複雜，令人迷惑，所以我國古代叫它「熒惑」，有「熒熒火光，離離亂惑。」之意。

火星在史前時代就已經為人類所知。由於它被認為是太陽系中人類最好的住所（除地球外），它受到科幻小說家們的喜愛。但可惜的是那條著名的被羅威爾「看見」的「運河」以及其他一些什麼的，都只是如《火星公主》中的Barsoomian公主們一樣是虛構的。

第一次對火星的探測是由水手4號飛行器在1965年進行的。人們接連又作了幾次嘗試，包括1976年的兩艘海盜號飛行器（左圖為海盜號拍攝的照片）。此後，經過長達20年的間隙，在1997年的七月四日，火星探路者號終於成功地登上火星。

火星的軌道是顯著的橢圓形。因此，在接受太陽照射的地方，近日點和遠日點之間的溫差將近160攝氏度。這對火星的氣候產生巨大的影響。火星上的平均溫度大約為218K（開爾文，溫度單位，即從絕對零度－273.16℃開始的攝氏度）（－55℃，－67℉），但卻具有從冬天的140K（－133℃，－207℉）到夏日白天的將近300K（27℃，80℉）的跨度。儘管火星比地球小得多，但它的表面積卻相當於地球表面的陸地面積。

除地球，火星是具有最多各種有趣地形的固態表面行星。其中不乏一些壯觀的地形：－奧林匹斯山脈：它在地表上的高度有24千米（78000英尺），是太陽系中最大的山脈。它的基座直徑超過500千米，並由一座高達6千米（20000英尺）的懸崖環繞著（右圖）；

－Tharsis:火星表面的一個巨大凸起，有大約4000千米寬，10千米高；

－VallesMarineris:深2至7千米，長為4000千米的峽谷群（標題下圖）；

－HellasPlanitia:處於南半球，6000多米深，直徑為2000千米的衝擊環形山。

火星的表面有很多年代已久的環形山。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，有著與月球上相似的曲型的環狀高地（左圖）。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原組成。這些平原的形成過程十分複雜。南北邊界上出現幾千米的巨大高度變化。形成南北地勢巨大差異以及邊界地區高度劇變的原因還不得而知（有人推測這是由於火星外層物增加的一瞬間產生的巨大作用力所形成的）。最近，一些科學家開始懷疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。這個疑點將由「火星全球勘測員」來解決。

火星的內部情況只是依靠它的表面情況資料和有關的大量數據來推斷的。一般認為它的核心是半徑為1700千米的高密度物質組成；外包一層熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外層是一層薄薄的外殼。相對於其他固態行星而言，火星的密度較低，這表明，火星核中的鐵（鎂和硫化鐵）可能含帶較多的硫。

如同水星和月球，火星也缺乏活躍的板塊運動；沒有跡象表明火星發生過能造成像地球般如此多褶皺山系的地殼平移活動。由於沒有橫向的移動，在地殼下的巨熱地帶相對於地面處於靜止狀態。再加之地面的輕微應力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是，人們卻未發現火山最近有過活動的跡象。雖然，火星可能曾發生過很多火山運動，可它看來從未有過任何板塊運動。

火星上曾有過洪水，地面上也有一些小河道，十分清楚地證明了許多地方曾受到侵蝕。在過去，火星表面存在過乾淨的水，甚至可能有過大湖和海洋。但是，由於火星引力小，水蒸成氣體，這些東西只存在很短的時間，而且據估計距今也有大約四十億年了。（VallesMarneris不是由流水通過而形成的。它是由於外殼的伸展和撞擊，伴隨著Tharsis凸起而生成的）。

在火星的早期，它與地球十分相似。像地球一樣，火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉化為含碳的岩石。但由於缺少地球的板塊運動，火星無法使二氧化碳再次循環到它的大氣中，從而無法產生意義重大的溫室效應。因此，即使把它拉到與地球距太陽同等距離的位置，火星表面的溫度仍比地球上的冷得多。

火星的那層薄薄的大氣主要是由余留下的二氧化碳（95.3％）加上氮氣（2.7％）、氬氣（1.6％）和微量的氧氣（0.15％）和水汽（0.03％）組成的。火星表面的平均大氣壓強僅為大約7毫巴（比地球上的1％還小），但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達9毫巴，而在奧林匹斯山脈的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席捲整顆行星的颶風和大風暴。火星那層薄薄的大氣層雖然也能製造溫室效應，但那些僅能提高其表面5℃的溫度，比我們所知道的金星和地球的少得多。

火星的兩極永久地被固態二氧化碳（乾冰）覆蓋著。這個冰罩的結構是層疊式的，它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升華，留下剩餘的冰水層。由於南部的二氧化碳從沒有完全消失過，所以我們無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層（左圖）。這種現象的原因還不知道，但或許是由於火星赤道面與其運行軌道之間的夾角的長期變化引起氣候的變化造成的。或許在火星表面下較深處也有水存在。這種因季節變化而產生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25％左右（由海盜號測量出）。

但是最近通過哈勃望遠鏡的觀察卻表明海盜號當時勘測時的環境並非是典型的情況。火星的大氣現在似乎比海盜號勘測出的更冷、更幹了。

海盜號嘗試過作實驗去決定火星上是否有生命，結果是否定的。但樂觀派們指出，只有兩個小樣本是合格的，並且又並非來自最好的地方。以後的火星探索者們將繼續更多的實驗。

一塊小隕石（SNC隕石）被認為是來自於火星的。

1996年8月6日，戴維·朱開(DavidMcKay)等人宣稱，在火星的隕石中首次發現有有機物的構成。那作者甚至說這種構成加上一些其他從隕石中得到的礦物，可以成為火星古微生物的證明。

如此驚人的結論，但它卻沒有使有外星人存在這一結論成立。自以戴維·朱開發表意見后，一些反對者的研究也被發布。但任何結論都應當「言之有理，言之有據」。在沒有十分肯定宣布結論之前仍有許多事要做。

在火星的熱帶地區有很大一片引力微弱的地方。這是由火星全球勘測員在它進入火星軌道時所獲得的意外發現。它們可能是早期外殼消失時所遣留下的。這或許對研究火星的內部結構、過去的氣壓情況，甚至是古生命存在的可能都十分有用。

在夜空中，用肉眼很容易看見火星。由於它離地球十分近，所以顯得很明亮。邁克·哈衛的行星尋找圖表顯示了火星以及其它行星在天空中的位置。越來越多的細節，越來越好的圖表將被如星光燦爛這樣的天文程序來發現和完成。

在火星的表面是銹紅色的，科學家從在火星的土壤里得知，火星曾經經歷過水災，可能就是因為這場洪水，而導致火星上的高級生命滅亡，然後在火星上遺留下一些低智能的生物，所以在火星上沒有高智能生物。

火星的觀測史火星的火紅色，自古就吸引著人們，而希臘更是稱之為戰神。此時人們觀測火星就和其他天體般，大部分是為了占星，而為了科學目的主要在十七世紀之後，如開普勒探索行星運動定律時就是依據了第谷積累的大量而精密的火星運行的觀測資料。

喬瓦尼·斯加帕雷里所繪之火星地圖。望遠鏡發明后，人們對火星可以進行更進一步的觀測。第一個使用望遠鏡觀測星空的伽利略所見的火星只是一個橘紅小點，然而隨著望遠鏡的發展，觀測者開始辨別到一些明暗特徵。惠更斯依此測出火星自轉周期約為24.6小時，他亦為首次紀錄火星南極冠的人。一開始由於各人各自觀測，意見亦不一致，地名也未統一（例如用繪製者名字命名）。後來義大利的喬瓦尼·斯加帕雷里（GiovanniSchiaparelli）統合了各家說法而繪製了一個較可信的地圖，地名取自地中海、中東等的地名和聖經等作為來源，而其餘則依照舊有的觀念：暗區被認為是湖（lacus）海（mare）等水體，如太陽湖（SolisLacus——LakeoftheSun）、塞壬海（MareSirenum——theSeaofSirens）、最明顯的暗大三角——大塞地斯（SyrtisMajor）；而亮區則是陸地，如亞馬遜（Amazonis）。這個命名系統一直延續下來。

當時，斯加帕雷里和同期觀測者一樣，觀察到了火星表面似乎有一些從暗區延伸出的細線，因為對於暗區是水體的傳統，這些細線命名為水道（canali）。而後來觀察到暗區會在冬季時縮小、夏季時擴張，有人提出暗區是植物覆蓋、而暗區的擴大縮小則是消長所引起的，改變以往認為暗區是水的說法。帕西瓦爾·羅威爾（PercivalLowell）亦觀察到，並宣稱那些「水道」其實是人工挖掘的「運河」，用來灌溉植物，因為水道應太細不可見，而看到的細線應是灌溉出的大片植物。風靡大眾的火星科幻和火星人即源於此。不過這些細線大多已證明是不存在的，部分則是峽谷或隕石坑后延伸出的深色沙子。而火星表面顏色的改變則是因為沙被風吹移，或發生火星塵暴。

火星表面發現7個奇特洞穴

火星探索近期捷報頻傳。「火星探測軌道飛行器」和「機遇」號火星分別發現火星表面曾有水以及火星可能有地下水的線索。日前，美國科學家藉助「奧德賽」探測器又在火星上發現了奇特洞穴。

據美國媒體報道，美國地質探測局科學家日前在休斯頓舉行的月球和行星科學會議上報告說，他們通過美國宇航局「奧德賽」火星探測器發回的圖片，在火星表面辨認出了七個洞穴。

「奧德賽」上的熱輻射成像系統的溫度數據也進一步證明了這幾處地點的確為洞穴。研究人員稱這7個洞穴為「七姐妹」，並為他們分別取了名字。

這七個洞穴分佈在火星阿爾西亞火山的側面。洞口寬度在100米到252米之間。由於洞口基本觀測不到洞底，科學家們只能估算出這些洞至少有80米到130米深。

這些洞穴的發現具有重要意義。首先，如果火星上曾有原始生命形式存在，這些洞穴可能是火星上唯一能為生命提供保護的天然結構。其次，如果條件適宜，這些洞穴將來可能作為人類登陸火星之後的居住點。

火星的地理

火星和地球一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷。由於重力較小等因素，地形尺

寸與地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有著強烈的對比：北方是被熔岩填平的低原，南方則是充滿隕石坑的古老高地，而兩者之間以明顯的斜坡分隔；火山地形穿插其中，眾多峽谷亦分佈各地，南北極則有以乾冰和水冰組成的極冠，風成沙丘亦廣布整個星球。而隨著衛星拍攝的越來越多，更發現很多耐人尋味的地形景觀。

火山

火星的火山和地球的不太一樣，除了重力較小使山能長的很高之外，缺乏明顯的板塊運動，使火山分佈是以熱點為主，不像地球有火環的構造。火星的火山主要分佈於塔爾西斯高原、埃律西姆地區和零星分佈於南方高原上，例如希臘平原東北的泰瑞納山（TyrrhenaPatera）。

地形圖中，在西半球聳立一個醒目的特徵，中央即為塔爾西斯高原，高約14公里，寬過6500公里，伴隨著盛行火山作用的遺迹，包含五座大盾狀火山，包括太陽系最高的奧林帕斯山，有21.287

公里高，550公里寬。其他四座包括艾斯克雷爾斯山、帕弗尼斯山、阿爾西亞山和亞拔山－－以體積和1600公里的直徑來看是太陽系最大的山。在大火山之間亦散布著零星的小火山。

在火星的另一端還有一個較小的火山群，以14.127公里高的埃律西姆山為主體，北南各有較矮的赫克提斯山和歐伯山。

峽谷

一提到火星的峽谷，可能會認為是由水造成的，但事實不只如此。除了水，還有由火山活動形成的。由水造成的又可能是洪水短時間沖刷成的、穩定的流水侵蝕成的、或由冰川侵蝕而成；而火山活動所噴發的熔岩流亦可造成熔岩渠道（LavaChannel）。另一個例子則是地殼張裂造成，如水手峽谷。

水與冰

火星的低壓下，水無法以液態存在，只在低海拔區可短暫存在。而冰倒是很多，如兩極冰冠就包含大量的冰。2007年三月，NASA就聲稱，南極冠的冰假如全部融化，可覆蓋整個星球達11米深。另外，地下的水冰永凍土可由極區延伸至緯度約60°的地方。

推論有更大量的水凍在厚厚的地下冰層（cryosphere），只有當火山活動時才有可能釋放出來。史上最大的一次是在水手谷形成時，大量水釋出，造成的洪水刻劃出眾多的河谷地形，流入克里斯平原。另一次較小但較近期的一次，是在五百萬年前科伯洛斯槽溝（CerberusFossae）形成時，釋出的水在埃律西姆平原（ElysiumPlanitia）形成冰海，至今仍能看見痕迹。對於於火星上有冰存在的直接證據在2008年6月20日被鳳凰號發現，鳳凰號在火星上挖掘發現了八粒白色的物體，當時研究人員揣測這些物體不

是鹽(在火星有發現鹽礦)就是冰，而四天後這些白粒就憑空消失，因此這些白粒一定升華了，鹽不會有這種現象。火星全球勘測者所照的高解析度照片顯示出有關液態水的歷史。儘管有很多巨大的洪水道和具有樹枝狀支流的河道被發現，還是沒發現更小尺度的洪水來源。推測這些可能已被風化侵蝕，表示這些河道是很古老的。火星全球勘測者高解析照片也發現數百個在隕石坑和峽谷邊緣上的溝壑。它們趨向坐落於南方高原、面向赤道的隕石坑壁上。因為沒有發現部分被侵蝕或被隕石坑覆蓋的溝壑，推測他們應是非常年輕的。

有個特別引人注目的例子。短短6年，這個溝壑又出現新的白色沉積物。NASA火星探測計劃（MarsExplorationProgram）的首席科學家麥克·梅爾（MichaelMeyer）表示，只有含大量液態水才能形成這樣的樣貌。而水是出自降水、地下水或其他來源仍是一個疑問。不過有人提議，這可能是二氧化碳霜或是地表塵埃移除造成的。

另外一個關於火星上曾存在液態水的證據，就是發現特定礦物，如赤鐵礦和針鐵礦，而這兩者都需在有水環境才能形成。

2008年7月31日，美國航空航天局科學家宣布，鳳凰號火星探測器在火星上加熱土壤樣本時鑒別出有水蒸氣產生，也有可能是太陽烤乾了，因為火星離太陽近，從而最終確認火星上有水存在。