火星

火星
Orange-brown globe with white snow caps
火星真彩色,由阿聯酋航空公司(Amirates Mars Mission)2021年8月30日採取
名稱
形容詞 火星人
象徵 ♂
軌道特徵
Epoch J2000
aphelion 249 261 000公里
154 884 000 mi; 1.666 21 au)
周圍 206 650 000公里
128 410 000英里; 1.3814 au)
227 939 366公里
141 634 956 MI; 1.523 680 55 au)
偏心 0.0934
686.980 d
1.880 85668.5991溶膠
779.94 d
(2.1354
24.07 km/s
86 700 km/h; 53 800 mph)
19.412°
傾角
49.57854°
2022-Jun-21
286.5°
衛星 2PhobosDeimos
身體特徵
平均半徑
3 389.5 ±0.2 km
2 106.1 ±0.1 mi)
赤道半徑
3 396.2 ±0.1 km
2 110.3 ±0.1 mi; 0.533地球)
極性半徑
3 376.2 ±0.1 km
2 097.9 ±0.1 mi; 0.531地球)
扁平 0.00589±0.00015
1.4437 × 10 8 km 2
(5.574 × 10 7平方米; 0.284地球)
體積 1.631 18 × 10 11 km 3
(0.151地球)
大量的 6.4171 × 10 23公斤
(0.107地球)
平均密度
3.9335 g/cm 3
(0.1421 lb/cu in)
3.720 76 m/s 2
(12.2072 ft/s 2 ; 0.3794 g
0.3644±0.0005
5.027 km/s
18 100 km/h; 11 250 mph)
1.027 491 25 D
24 H 39 M 36 S
1.025 957 d
24 H 37 M 22.7 S
赤道旋轉速度
241 m/s
(870 km/h; 540 mph)
25.19°至其軌道平面
北極右升天
317.68143°
21 H 10 M 44 S
北極偏斜
52.88650°
反照率
溫度 209 K(-64°C)(黑體溫度
表面溫度。 最小 意思是 最大限度
攝氏 -110°C -60°C 35°C
華氏 -166°F -80°F 95°F
表面吸收劑量 8.8μgy/h
表面當量劑量 27μsv/h
-2.94至+1.86
−1.5
3.5–25.1″
氣氛
表面壓力
0.636(0.4-0.87) KPA
0.00628 atm
按音量組成

火星太陽的第四火星的表面是橙紅色的,因為它被鐵(III)氧化物塵埃覆蓋,使其成為“紅色行星”的暱稱。火星擁有許多巨大的滅絕火山(例如奧林巴斯·蒙斯(Olympus Mons) ,21.9公里或13.6英里高)和太陽系中最大的峽谷之一( Valles Marineris ,4,000公里或2,500英里長)。為了進行比較,火星的直徑為6,779公里(4,212英里)。它是太陽系行星的第二小。

仔細觀察時,火星北部的相對平坦的平原與南部高地的坑道形成鮮明對比 - 這種地形觀察被稱為火星二分法。從地質上講,地球是相當活躍的,地面下方顫抖著,塵埃在整個景觀上掃過,而云云可能是由二氧化碳固體製成的。火星中存在二氧化碳的其他地方是其極性冰蓋薄氣

就軌道運動而言,火星太陽日( SOL )等於24.5小時,火星太陽年等於1.88地球年(687 Earth Days)。在一年中,表面溫度波動在-78.5°C(-109.3°F)之間的表面波動與地球季節相似,因為兩個行星具有明顯的軌道偏心軸向傾斜,因此表面溫度波動。火星有兩個天然衛星,形狀很小,形狀不規則: phobosdeimos

像太陽系中的其他行星一樣,火星大約在45億年前形成。在Noachian時期,大約4.1億至37億年前,火星的表面以流星撞擊,山谷形成,侵蝕以及可能存在水海洋的存在。赫斯珀時期從3.7至32-2億年前的時期以廣泛的火山活動和洪水為主,雕刻了巨大的流出渠道亞馬遜時期一直持續到現在,這是風對地質過程的影響的標誌。尚不清楚火星上是否存在生活。

火星是地球天空中最亮的物體之一,因此從遠古時代就知道了。它的高對比度反照率特徵使其成為使用望遠鏡觀看的常見主題。自20世紀後期以來,火星已被未經未來的航天器和流浪者探索,1965年Mariner 4探頭的第一次飛越,1971年是火星2探測器的第一批火星軌道,以及1976年Viking 1的第一次降落。截至2023年,至少有11個繞火星或火星表面的活動探針。火星是未來人類探索任務的有吸引​​力的目標,儘管在2020年代,沒有計劃過這樣的任務。

自然歷史

理論上,科學家認為在太陽系的形成過程中,火星是由於從繞太陽繞的原月球磁盤中失去材料的隨機過程而產生的。火星在太陽系中的位置引起了許多獨特的化學特徵。在火星上,沸點,等沸點(例如,磷和硫)的元素比在地球上更為普遍。這些元素可能被年輕的太陽充滿活力的太陽風向外推。

行星形成後,所有人都遭受了所謂的“晚期轟炸”。火星表面的大約60%顯示出那個時代的影響記錄,而其餘的大部分錶面可能是由這些事件引起的巨大影響盆地的限制。有證據表明,火星北半球有巨大的衝擊盆地,跨越10,600乘8,500公里(6,600 x 5,300英里),或大約是月球南極的大約四倍 - 艾特肯盆地(Aitken Basin) ,是尚未發現的最大影響盆地。該理論表明,大約四十億年前,火星被冥王星大小的身體擊中。這一事件被認為是火星半球二分法的原因,創造了佔地40%的北極骨盆地

一項2023年的研究表明,基於Deimos (火星的小月亮軌道傾斜的證據,表明火星可能曾經有35億年至40億年前的環體系。該環系統可能是由月球形成的,是phobos巨大20倍,在數十億年前旋轉了火星。 Phobos將是那枚戒指的殘餘。

火星的地質歷史可以分為許多時期,但以下是三個初級時期:

地質活動仍在火星上進行。 Athabasca valles是類似床單的熔岩流的所在地,創建了大約200個Mya 。被稱為Cerberus Fossae的抓地力中的水流量不到20 Mya,表明最近的火山入侵。火星偵察軌道捕獲了雪崩的圖像。

身體特徵

火星大約是地球直徑的一半,其表面積僅小於地球乾地的總面積。火星的密度不如地球,約有15%的地球體積和地球質量的11%,約佔地球表面重力的38%。火星是目前唯一的沙漠星球,這是一個岩石行星,表麵類似於地球的熱沙漠。火星表面的紅橙色外觀是由氧化鐵生鏽引起的。它看起來像奶油帽;其他常見的表面顏色包括金色,棕色,棕褐色和綠色,具體取決於存在的礦物質

內部結構

像地球一樣,火星已經分化為密集的金屬被較少密集的材料覆蓋。其內部的當前模型意味著主要由鐵和鎳組成的核心,約有16-17%的。這種鐵(II)硫化物芯被認為是較輕的元素的兩倍。核心被矽酸鹽地幔包圍,該地幔在地球上形成了許多構造和火山特徵,但似乎處於休眠狀態。除矽和氧氣外,火星中最豐富的元素是。地殼的平均厚度約為50公里(31英里),最大厚度為125公里(78英里)。相比之下,地殼平均厚度為40公里(25英里)。

火星被確認具有地震活躍。據報導,在2019年,洞察力(現已離線)發現並記錄了450多個Marsquakes和相關活動。據報導,在洞察著陸器檢測到的11個低頻磁斑的基礎上,火星的核心被確定為液體。由此,也發現火星核心的半徑約為1830 ± 40 km和1900–2000 K左右的溫度。火星核心半徑異常大,佔火星半徑的一半以上。火星的核心半徑約為地球核心半徑的一半。為此,有人提出,除了鐵 - 尼克合金和約15%的硫外,芯還含有一些較輕的元素,例如氧氣

火星的核心被岩石地幔覆蓋,它似乎沒有類似於地球下層的熱絕緣層。火星地幔似乎是固體的,直至約500 km的深度,那裡的低速區(部分融化的軟圈)開始。在軟圈下,地震波的速度再次開始增長。在大約1050 km的深度上,延伸到核心的過渡區域的邊界。

對Insight Lander的數據的進一步分析表明,火星具有液態核心。此外,在2023年10月25日,科學家使用Insight的數據報告了火星在其外殼下有放射性岩漿海洋

表面地質

好奇心對火星土壤和巨石看法越過“ Dingo Gap”沙丘

火星是一個陸地行星,其表面由礦物質組成,其中含有和氧,金屬以及其他通常構成岩石的元素。火星表面主要由Tholeiitic玄武岩組成,儘管部分比典型的玄武岩更富含二氧化矽,並且可能與地球上的安第斯山脈岩石或二氧化矽玻璃相似。低反照率的區域表明斜長石長石的濃度,北部低反照率區域顯示出高於正常濃度的矽酸鹽和高矽玻璃。南部高地的一部分包括可檢測量的高鈣碳烯。已經發現了赤鐵礦橄欖石的局部濃度。大部分錶面都被細菌鐵(III)氧化物灰塵深深覆蓋。

儘管火星沒有結構化的全球磁場的證據,但觀察結果表明,地球的一部分已經被磁化,表明其偶極場的交替逆轉發生在過去。這種磁性易感礦物質的古磁性類似於地球海地上發現的交替帶。一種理論於1999年發表,並於2005年10月重新審查(在火星全球測量師的幫助下),這些樂隊在四十億年前的火星上提出了板塊構造活動,然後行星發電機停止運行,而行星的磁性田野褪色。

鳳凰城蘭德(Phoenix Lander)返回的數據顯示,火星土壤略微鹼性,並包含等元素。這些養分在地球上的土壤中發現。它們對於植物的生長是必不可少的。蘭德勒進行的實驗表明,火星土壤的鹼性pH值為7.7,含有0.6%的高氯酸鹽對人類有毒的濃度。

條紋在火星上很常見,新的條紋經常出現在山山口,槽和山谷的陡峭山坡上。一開始條紋是黑暗的,隨著年齡的增長而變得更輕。條紋可以從一個很小的區域開始,然後散佈幾百米。他們被認為遵循巨石和其他障礙的邊緣。普遍接受的理論包括它們是雪崩明亮的灰塵或塵埃之後露出的黑暗的土壤層。提出了其他一些解釋,包括涉及水甚至生物生長的解釋。

表面上的輻射水平平均每天0.64毫米的輻射,並且在往返火星的飛行過程中,每天的輻射水平顯著少於每天1.84毫米的輻射或每天22毫米的輻射。為了比較,地球空間軌道的低地球軌道的輻射水平約為0.5毫米的輻射。 Hellas Planitia的表面輻射最低,每天約為0.342毫米,其特徵是Hadiacus Mons西南的熔岩管,潛在的水平低至0.064毫米。


地理和特徵

儘管繪製月亮的繪製,但約翰·海因里希·梅德勒(JohannHeinrichMädler)威廉啤酒(Wilhelm Beer)是第一批製作者。他們首先確定火星的大多數表面特徵都是永久性的,並且更準確地確定了行星的旋轉週期。 1840年,梅德勒(Mädler)結合了十年的觀察,並繪製了火星的第一張地圖。

火星上的功能來自各種來源。反照率特徵以古典神話命名。大約50公里的彈魚以已故的科學家和作家以及其他為火星研究做出貢獻的人命名。較小的隕石坑以不到100,000人口的世界城鎮和村莊的名字命名。大山谷以各種語言的“火星”或“星”一詞命名;較小的山谷以河流命名。

大型反映功能保留了許多較舊的名稱,但經常進行更新,以反映出功能性質的新知識。例如,尼克斯·奧林匹克(Nix Olympica)(奧林巴斯的雪)已成為奧林巴斯·蒙斯(Olympus Mons)(奧林巴斯山)。從地球上看到的火星表面分為兩種區域,有不同的反照率。較淡淡的平原上覆蓋著富含紅氧化鐵的灰塵和沙子,曾經被認為是火星“大陸”,並以阿拉伯Terra阿拉伯土地)或亞馬遜黨(Amazonis Planitia )(亞馬遜平原)等名字命名。黑暗的特徵被認為是海洋,因此他們的名字母,馬雷氏菌和奧羅雷·竇。從地球上看到的最大的深色特徵是Syrtis主要平面。永久性北極冰蓋被稱為bareum boreum 。南部蓋被稱為澳洲平面

火星的赤道是由其輪換定義的,但是通過選擇任意點,指定了其主要子午線的位置,地球(在格林威治)也是如此。梅德勒(Mädler)和啤酒(Mädler)和啤酒(Beer)在1830年為火星的第一張地圖選擇了一條線。航天器水手9在1972年提供了火星的廣泛圖像,一條小火山口(後來稱為airy-0 ),位於鼻竇子午線(Meridiani)(“中間海灣”或“或Merton DaviesHarold MasurskyGérardDeVaucouleurs選擇了“子午線”),以定義0.0°經度,以與原始選擇相吻合。

由於火星沒有海洋,因此沒有“海平面”,因此必須選擇零海拔表面作為參考水平。這被稱為火星的,類似於陸生大量。零高度由大氣壓力610.5 PA (6.105 mbar )的高度定義。該壓力對應於水的三個點,大約是地球上海平面壓力的0.6%(0.006 atm)。

出於映射目的,美國地質調查局將火星的表面分為30個製圖四邊形,每件術都以其包含的經典反照率特徵命名。 2023年4月, 《紐約時報》根據《 Hope Spacecraft的圖像》報導了一張最新的火星地圖。 NASA於2023年4月16日發布了相關但更詳細的全球火星地圖。

火山

火星上最大的火山,奧林巴斯·蒙斯(Olympus Mons)的圖片。遍布大約550公里(340英里)。

廣闊的高地地區塔里斯(Tharsis)包含幾個滅絕的火山,其中包括盾牌火山奧林巴斯·蒙斯(Olympus Mons)(奧林巴斯山)。大廈寬度超過600公里(370英里)。因為這座山非常大,邊緣具有復雜的結構,因此很難給它帶來一定的高度。它的局部救濟,從形成西北邊緣到頂峰的懸崖腳的腳,超過21公里(13英里),是Mauna Kea高度的兩倍,是從其在海底的基地中測得的。從亞馬遜策劃平原的總高程變化,西北1000公里(620英里)超過1,000公里(620英里)到山頂接近26公里(16英里),大約是珠穆朗瑪峰高度的三倍,相比之下,山頂的高度約為8.8公里(5.5英里)。因此,奧林巴斯·蒙斯(Olympus Mons)是太陽系中最高或第二高的山脈。可能更高的唯一已知山是小行星維斯塔(Vesta)上的rheasilvia峰,位於20–25公里(12-16英里)。

影響地形

火星地形的二分法令人震驚:北部平原被熔岩流扁平與南部高地形成鮮明對比,與南部的高地相反,被古老的撞擊帶來了。四十億年前,火星的北半球有可能被地球月亮大小的十分之一到三分之二的物體擊中。如果是這種情況,火星的北半球將是撞擊火山口的地點10,600乘8,500公里(6,600 x 5,300英里),或大約是歐洲,亞洲和澳大利亞的面積月亮的南極 - 艾特肯盆地是太陽系中最大的衝擊火山口。

火星受到許多衝擊火山坑的傷痕:總共發現了直徑為5公里(3.1英里)或更大的隕石坑。最大的裸露火山口是Hellas ,寬2300公里(1,400英里),深7,000米(23,000英尺),是地球清晰可見的輕型反照率特徵。還有其他值得注意的影響特徵,例如Argyre ,直徑約為1,800公里(1,100英里),而Isidis的直徑約為1,500公里(930英里)。由於火星的質量較小和大小,與地球碰撞物體的概率約為地球的一半。火星位於小行星帶附近,因此它的機會增加了該來源的材料。火星更有可能被短週期彗星那些位於木星軌道內的彗星)擊中。

火星隕石坑可以具有形態,表明在流星受到影響後地面變得濕潤。

構造站點

valles海軍納斯,由維京人1探針帶走

大型峽谷,瓦爾斯·海里斯(Valles Mariners)(拉丁語“水手谷”,也稱為舊運河地圖中的阿加富夫),長度為4,000公里(2,500英里),深度為7公里(4.3英里) 。瓦爾萊斯海洋的長度相當於歐洲的長度,並延伸到火星圓周的五分之一。相比之下,地球上的大峽谷僅長446公里(277英里),深近2公里(1.2英里)。 Valles Marineris是由於Tharsis地區腫脹而形成的,這導致瓦萊斯海洋地區的地殼崩潰。在2012年,提議Valles Marineris不僅是抓地力,而且是板界發生了150公里(93英里)的橫向運動,使火星成為一個可能是兩構造板板的行星。

洞和洞穴

來自NASA的火星奧德賽軌道軌道上的熱發射成像系統(Themis)的圖像顯示,火山Arsia Mons的側面揭示了七個可能的洞穴入口。這些洞穴以他們的發現者的親人命名,被共同稱為“七姐妹”。洞穴入口尺寸為100至252米(328至827英尺),據估計它們至少為73至96米(240至315英尺)。由於光線沒有到達大多數洞穴的地板,因此它們的延伸可能比這些較低的估計值深得多,並在表面以下擴大。 “ dena”是唯一的例外。它的地板可見,被測量為130米(430英尺)。這些洞穴的內部可以保護不受轟擊行星表面的紫外線輻射,太陽耀斑和高能量顆粒的保護。

氣氛

see caption
Viking 1探針的火星氣氛邊緣視圖

火星在40億年前失去了磁層,這可能是由於許多小行星罷工,因此太陽風直接與火星電離層相互作用,從而通過從外層剝離原子來降低大氣密度。火星全球測量師火星快遞都發現了落入火星後面太空的電離大氣顆粒,而這種大氣損失正在由小型軌道者研究。與地球相比,火星的大氣非常稀少。如今的地表上的大氣壓範圍從Olympus Mons上的30 PA (0.0044 psi )到Hellas Planitia的1,155 PA(0.1675 PSI)以上,平均壓力為600 PA的平均壓力(0.087 PSI)。火星上最高的大氣密度等於地球表面上方35公里(22英里)的大氣密度。所得的平均表面壓力僅為地球101.3 kPa(14.69 psi)的0.6%。大氣的尺度高度約為10.8公里(6.7英里),高於地球6公里(3.7英里),因為火星的表面重力僅為地球的38%。

火星的大氣包括約96%二氧化碳,1.93%的氬氣和1.89%的以及氧氣和水的痕跡。大氣相當塵土飛揚,含有大約1.5μm直徑的顆粒物,從表面看時,火星天空給出了淡淡的顏色。由於懸浮在其中的氧化鐵顆粒,它可能採用粉紅色的色調。火星大氣中的甲烷濃度從北部冬季的約0.24 ppb波動,夏季約為0.65 ppb。其壽命的估計範圍為0.6至4年,因此其存在表明必須存在氣體的主動來源。甲烷可以通過非生物學過程(例如涉及水,二氧化碳和礦物橄欖石)產生的甲烷,這在火星上或火星生命中很常見。

紫外線中的maven逃脫了火星(氧氣)上的大氣

與地球相比,其大氣CO 2和較低的表面壓力的濃度較高,這可能是為什麼在火星上更多地衰減聲音的原因,在火星上很少有天然來源。研究人員使用毅力漫遊者收集的聲學記錄得出的結論是,低於240 Hz的頻率大約有240 m/s的速度,上述聲音的速度為250 m/s。

在火星上發現了極光。由於火星缺乏全球磁場,所以那裡的極光的類型和分佈與地球上的磁場不同。火星極光可以涵蓋地球。 2017年9月,NASA報告了火星地球表面的輻射水平暫時翻了一番,並且由於本月中旬發生了巨大且出乎意料的太陽風暴,其高度是前面觀察到的25倍的Aurora

氣候

火星沒有(左側),並在2001年7月(右)帶有全球沙塵暴,如哈勃太空望遠鏡所見

在太陽系中的所有行星中,由於兩個行星旋轉軸的類似傾斜,火星的季節是地球最佳的。火星季節的長度大約是地球上的兩倍,因為火星從太陽到火星一年的距離更大。火星表面溫度從約-110°C(-166°F)的低點到赤道夏季的高達35°C(95°F)的高度不等。溫度的範圍很廣是由於稀薄的氣氛無法儲存太多的太陽熱量,低大氣壓(約1%的地球大氣層)以及火星土壤的熱量低。該行星距離太陽是地球的1.52倍,只有43%的陽光量。

如果火星具有類似地球的軌道,它的季節將與地球相似,因為它的軸向傾斜與地球相似。火星軌道相對較大的偏心率具有顯著影響。火星在南半球和北部冬季的夏季附近,在南半球和北部夏季的冬季時,火星在北半球和冬季附近。結果,南半球的季節更加極端,北部的季節比以前更溫和。南部的夏季溫度可能比北部等效的夏季溫度高達30°C(54°F)。

火星在太陽系中最大的沙塵暴,速度超過160 km/h(100 mph)。這些可能從小區域的風暴到覆蓋整個星球的巨大風暴。當火星最接近太陽時,它們往往會發生,並且已被證明會增加全球溫度。

水文學

據估計,火星北極附近的冰填充的Korolev火山口估計約為2200 km 3 (530 cu mi),與大熊湖的體積相當。

由於低大氣壓力,其液態形式的水不能在火星表面上存在,該水壓力低於地球的1%,除了短時間的高度最低。兩個極性冰蓋似乎主要由水製成。如果融化的話,南極冰蓋的水冰體積將足以覆蓋地球的整個表面,深度為11米(36英尺)。人們認為大量冰被困在火星厚的冰凍圈中。來自火星Express火星偵察軌道(MRO)的雷達數據在兩極和中緯度地區顯示大量冰。鳳凰城蘭德(Phoenix Lander)於2008年7月31日直接在淺土壤中取水。

在火星上可見的地形強烈表明,地球表面已經存在液態水。巨大的線性搜索地面(稱為流出通道)在大約25個位置橫切。這些被認為是從地下含水層中災難性釋放水引起的侵蝕的記錄,儘管其中一些結構是由於冰川或熔岩的作用而導致的。 Ma'adim Vallis的一個較大例子之一是700公里(430英里),比大峽谷大得多,寬度為20公里(12英里),在某些地方的深度為2公里(1.2英里)。人們認為這是通過火星曆史早期流動的水雕刻而成的。這些渠道中最小的渠道被認為僅在幾百萬年前就形成了。

在其他地方,尤其是在火星表面最古老的地區,較細的山谷的樹突狀網絡分佈在大量的景觀中。這些山谷的特徵及其分佈強烈表明,它們是由火星早期歷史降水所產生的徑流雕刻而成的。地下水流和地下水浸泡可能在某些網絡中扮演重要的子公司角色,但在幾乎所有情況下,降水可能是切口的根本原因。

沿著隕石坑和峽谷牆,有成千上萬的特徵看起來與陸地溝渠相似。溝渠往往位於南半球的高地,面對赤道。所有這些都是30°緯度的極點。許多作者提出,他們的形成過程涉及液態水,可能是由於融化冰的,儘管其他人則主張涉及二氧化碳霜凍或乾塵的形成機制。尚未通過風化形成部分降解的溝渠,並且沒有觀察到疊加的撞擊火山口,表明這些是年輕的特徵,可能仍然活躍。其他地質特徵,例如保存在隕石坑中的三角洲沖積粉絲,是進一步的證據表明,在火星較早的歷史中,間隔較溫暖,濕潤的條件或濕潤狀態。這種條件必然需要在很大一部分地面上廣泛存在火山口湖,而這些湖泊具有獨立的礦物學,沉積和地貌證據。進一步的證據表明,火星表面上曾經存在液態水,這是由於檢測到特定的礦物質,例如赤鐵礦谷石,這兩者有時在水存在下形成。

極蓋

北極初夏水冰蓋(1999);冬季形成二氧化碳冰的季節性層,並在夏季消失。
南極仲夏冰蓋(2000);南部蓋有一個永久的二氧化碳冰蓋,上面覆蓋著水冰。

火星有兩個永久的極地冰蓋。在桿子的冬季,它處於連續的黑暗中,使表面冷卻,並使25–30%的大氣沉積Co 2冰的平板中(乾冰)。當兩極再次暴露在陽光下時,冷凍的Co 2倍增。這些季節性動作傳遞了大量的灰塵和水蒸氣,從而產生了類似地球的霜和大卷雲。 2004年,機會漫遊者拍攝了水冰雲。

兩極的帽子主要由水冰組成。冷凍的二氧化碳僅在北部冬季在北蓋上厚約1米,而南蓋的厚度相對較薄,而南部蓋有一個永久性的干冰蓋,約八米。南極的這種永久性乾冰蓋被平坦的地板,淺,大致圓形的凹坑撒上,重複成像顯示在某些地方正在擴展並在其他地方撤退。北極蓋的直徑約為1,000公里(620英里),含有約160萬立方公里(5.7 × 10 16立方英尺)的冰,如果均勻地塗在蓋上,則為2公里(1.2英里) ) 厚的。 (這相比之下,格陵蘭冰蓋的體積為285萬立方公里(1.01 × 10 17立方英尺)。)南極蓋的直徑為350公里(220英里),厚度為3公里(1.9英里) 。南極蓋加上相鄰分層沉積物的總冰量估計為160萬立方公里。這兩個極蓋都均顯示螺旋槽,最近對Sharad冰雷達雷達的分析表明,這是由於Coriolis效應引起的katabatic風的結果。

南部冰蓋附近地區的季節性糖霜導致形成了地面上方透明的1米厚的干冰板。隨著春天的到來,陽光加熱了昇華的CO 2的地下和壓力,在平板下積聚,抬高並最終破裂。這導致CO 2氣體與深層玄武岩或灰塵混合的間歇泉爆發。這個過程是迅速的,在幾天,幾週或幾個月的空間中觀察到的,地質學的變化率相當不尋常,尤其是對於火星而言。在冰層下,在冰層的地板下方衝到地板下方的氣體在冰下雕刻了類似蜘蛛網的徑向通道的模式,該過程是通過單個插孔的水排出的水的倒置等效的侵蝕網絡。

水證據的觀察和發現

火星上埋葬的地圖(2023年10月26日)
火星上地下水冰的地圖(2023年10月26日)

2004年,機會檢測到了礦物jarosite 。這僅在酸性水存在下形成,表明曾經在火星上存在水。 Spirit Rover在2007年發現了二氧化矽的集中沉積物,這些沉積物過去表明濕潤的條件在2011年12月,在NASA的MARS Rover Mopporty的地面上發現了礦物質石膏,也形成了水。據估計,火星上層的水量(由火星礦物質中包含的羥基離子代表)等於或大於地球的水量,以每百萬水的50-300份量,足以覆蓋整個行星的深度為200-1,000米(660 –3,280英尺)。

2013年3月18日,美國宇航局報導了礦物水合好奇的礦物質流浪者(可能是硫酸鈣)的證據,包括硫酸鈣,包括“ Tintina”岩石“ Sutton Inlier”岩石的碎片,以及在靜脈和結節中的碎片中的碎片中的碎片中的碎片和靜脈和結節其他岩石,例如“ Knorr”岩石“ Wernicke”岩石。使用漫遊者的DAN儀器進行分析提供了地下水的證據,相當於水含量高達4%的水分,深度為60厘米的深度(24秒),在漫遊者從布拉德伯里著陸點到布拉德伯里著陸點到耶洛比爾灣地區的遍歷中格萊內爾格地形。 2015年9月,NASA宣布,基於對斜坡的黑暗區域的光譜儀讀數,他們在反复坡度的斜坡上發現了有力的水合鹽水流。當溫度高於-23°C時,這些條紋在火星夏季下坡流動,並在較低溫度下凍結。這些觀察結果支持了早期的假設,基於形成時間及其生長速度,這些暗條紋是由水流在表面下方流動的。但是,後來的工作表明,血統可能是乾燥的,顆粒流的,最多最多在啟動該過程中的水作用有限。關於液態水在火星表面的存在,程度和作用的明確結論仍然難以捉摸。

研究人員懷疑地球的大部分北部平原上的大部分覆蓋著一百米的海洋,儘管這一理論仍然引起爭議。 2015年3月,科學家說,這樣的海洋可能是地球北極海的大小。與地球上的比例相比,這一發現是從現代火星大氣中的蛋白質氘的比率得出的。火星氘的數量(D/H = 9.3±1.7 10 -4 )是地球上的五到七倍(d/h = 1.56 10 -4 ),這表明古代火星的水水平明顯更高。好奇心流動站的結果以前發現了大風火山口的高比例,儘管不足以表明以前的海洋存在。其他科學家警告說,這些結果尚未得到證實,並指出火星氣候模型尚未表明該地球過去足夠溫暖以支撐液體。在北極帽附近是81.4公里(50.6英里)寬的Korolev火山口火星表達軌道軌道上充滿了大約2200立方公里(530立方米)的水冰。

2016年11月,美國宇航局報告說,在烏托邦計劃地區發現了大量的地下冰。估計檢測到的水量等於蘇必利爾湖(12,100立方公里)中的水量。在2018年至2021年的觀察期間,Exomars在Valles Marineris Canyon系統中發現了氣體軌道軌道的軌道,可能是地下冰的指示。

軌道運動

Mars circling the Sun further and slower than Earth
火星和其他內部太陽系行星的軌道

火星與太陽的平均距離約為2.3億公里(1.43億英里),其軌道時期為687(地球)天。火星上的太陽日(或SOL )僅比地球日略長:24小時39分鐘和35.244秒。火星年等於1.8809地球年,或1年,320天和18.2小時。引力電勢差,因此需要在火星和地球之間轉移所需的三角v是地球第二低的。

相對於其軌道平面,火星的軸向傾斜度為25.19°,這與地球的軸向傾斜相似。結果,火星有像地球這樣的季節,儘管在火星上它們的軌道時期差不多。在當今的時代,火星北極的方向靠近恆星Deneb

火星的軌道偏心率相對明顯約0.09;在太陽系中的其他七個行星中,只有具有較大的軌道偏心率。眾所周知,在過去,火星的圓形軌道要多得多。在某一時刻,135億年前,火星的偏心率約為0.002,遠低於當今的地球。與地球週期為100,000年相比,火星的怪異週期為96,000地球年。

火星在779.94天的同步期內採取了最接近地球(反對)的方法。它不應與火星的連接相混淆,火星的連接在太陽系的相對側,並形成一條穿過太陽的直線。 MARS連續反對之間的平均時間為780天;但是,由於行星的橢圓軌道,連續反對之間的天數範圍從764到812。近距離接近的距離在約54至1.03億公里(34和6400萬英里)之間變化。 。火星每2.1年就會從地球上反對。這些行星在2003年,2018年和2035年在火星圍比山附近發生了反對,2020年和2033年的事件尤其接近圍裙反對派。

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火星通過2020年的16英寸業餘望遠鏡看到

火星的平均明顯大小為+0.71,標準偏差為1.05。由於火星的軌道是偏心的,因此與太陽相對的幅度範圍約為-3.0至-1.4。當行星靠近放射線並與太陽結合時,最小亮度為幅度+1.86。火星(與木星一起)最亮,在明顯的亮度中僅次於金星。火星通常看起來明顯黃色,橙色或紅色。當距離地球最遠的地方,它的距離比最接近的距離七倍以上。火星通常足夠接近,以便在15年或17年間特別觀看一次或兩次。光學地面望遠鏡通常僅限於在地球和火星由於地球大氣而最接近300公里(190英里)的特徵。

當火星接近反對時,它開始了一個逆行運動時期,這意味著相對於背景恆星,它似乎會以循環曲線向後移動。這種逆行運動持續約72天,在此間隔的中間,火星達到其峰值亮度。

衛星

增強的phobos的顏色染色圖像,顯示了一系列平行的凹槽和火山口連鎖鏈,右邊有Stickney Crater
增強的Deimos的顏色Hirise圖像(不縮放),顯示了其光滑的Regolith的覆蓋層

火星有兩個相對較小的(與地球的天然衛星相比, phobos (直徑約22公里(14英里))和Deimos (直徑約12公里(7.5英里)),它們的軌道靠近行星。兩條衛星的起源尚不清楚,儘管一種流行的理論指出,它們是被捕獲到火星軌道的小行星。

這兩顆衛星都是Asaph Hall在1877年發現的,並以角色Phobos (恐慌和恐懼的神靈)和Deimos恐怖和恐懼的神靈)的名字命名戰鬥。火星是相當於阿雷斯的羅馬人。在現代希臘語中,地球保留了其古老的Ares (Aris:黑ρης )。

從火星的表面上,Phobos和Deimos的運動似乎與地球衛星的月亮不同。 Phobos在西部升起,在東部坐落,並在11小時內再次上升。 Deimos僅在同步軌道外部 - 軌道時期與行星的旋轉時期相匹配 - 在東方的預期,但緩慢地上升。由於phobos的軌道低於同步高度,因此來自火星的潮汐力正在逐漸降低其軌道。在大約5000萬年的時間裡,它可能會撞向火星的表面,或者分解為地球周圍的環結構。

這兩個衛星的起源尚不清楚。它們的低反照率和碳質軟晶組成已被認為與小行星相似,支持捕獲理論。 Phobos的不穩定軌道似乎指向了相對較新的捕獲。但是兩者在赤道附近都有圓形軌道,這對於捕獲的對像是不尋常的,並且所需的捕獲動力學很複雜。火星曆史早期的積聚是合理的,但如果確認的話,不會說出類似於小行星而不是火星本身的組成。火星可能已經發現了衛星,直徑小於50至100米(160至330英尺),並且預計Phobos和Deimos之間存在灰塵環。

它們起源於火星衛星的第三可能是第三身體的參與或撞擊中斷的類型。 phobos具有高度多孔內部的phobos的較高證據,並提出了一個主要是含有腓骨矽和其他礦物質的組成,從火星中知道的礦物質,指向phobos的起源,從對火星中的影響彈出的材料的起源,類似於火星的影響,類似於火星軌道地球衛星起源的普遍理論。儘管火星衛星的可見和近紅外(VNIR)光譜類似於皮帶的小行星的光譜,但據報導,phobos的熱紅外光譜與任何類別的軟管不一致。 Phobos和Deimos也可能是較老的月亮的碎片,它是由對火星產生巨大影響的碎屑形成的,然後因對衛星的最新影響而破壞。

人類的觀察和探索

當地球最接近地球時,火星觀察的歷史是火星的對立,因此最容易看到,每隔幾年就會發生。更明顯的是火星的圍欄對立,因為火星靠近圍裙,這是區別的,使其更接近地球。

古代和中世紀的觀察

伽利略·伽利略(Galileo Galilei)是第一個通過望遠鏡看到火星的人。

古老的蘇美爾人戰爭與瘟疫之神命名為火星。在蘇美爾時期,納爾加(Nergal)是一個少有意義的小神靈,但在以後的時代,他的主要邪教中心是尼尼微市。在美索不達米亞文字中,火星被稱為“死者命運的審判之星”。古埃及天文學家還記錄了火星作為夜空中流浪的物體的存在,到公元前1534年,他們熟悉了地球的逆行運動。到新巴比倫帝國時期,巴比倫天文學家定期記錄行星位置和對其行為的系統觀察。對於火星來說,他們知道地球每79年就經歷了37個會議時期或42個十二生肖的電路。他們發明了算術方法,以對行星的預測位置進行較小的修正。在古希臘,地球被稱為πυρόεις 。通常,該地球的希臘名字現在稱為火星,是阿雷斯。是羅馬人命名了火星星球的戰神,通常以地球同名的劍和盾牌代表。

在公元前四世紀,亞里士多德指出,火星在掩蓋過程中消失在月球後面,這表明地球距離較遠。托勒密(Ptolemy )是住在亞歷山大(Alexandria)的希臘人,他試圖解決火星軌道運動的問題。托勒密的模型和他關於天文學的集體工作在後來的多卷系列中介紹了Almagest (來自阿拉伯語的“最大”),該系列在接下來的十四世紀成為了西方天文學的權威論文。來自中國古代的文獻證實,火星在公元前四世紀不遲於中國天文學家所熟知。在東亞文化中,傳統上,火星被稱為基於Wuxing系統的“消防星”。

在公元17世紀, Tycho Brahe測量了約翰內斯·基普勒(Johannes Kepler)用來對地球相對距離進行初步計算的火星的晝夜視差。從勃拉赫對火星的觀察,開普勒推斷了地球不是繞著太陽繞過圓圈,而是在橢圓形中。此外,開普勒(Kepler)表明,火星在接近太陽並移動更遠的地方時加快了速度,後來物理學家可以解釋了角動量的保護。當望遠鏡可用時,再次測量火星的晝夜視差,以確定太陽 - 地球距離。這是由喬瓦尼·多梅尼科·卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)在1672年首次進行的。早期的視差測量受到樂器質量的阻礙。金星觀察到的唯一的火星掩星是1590年10月13日,由邁克爾·馬斯特林(Michael Maestlin)海德堡(Heidelberg)看到。 1610年,意大利天文學家伽利略·加利利(Galileo Galilei)觀看了火星,後者是第一個通過望遠鏡看到它的。荷蘭天文學家克里斯蒂亞·霍根斯(Christiaan Huygens)是第一個畫出任何地形特徵的火星地圖的人。

火星“運河”

美國航空圖表和信息中心出版的1962年火星地圖,顯示運河蜿蜒穿過火星景觀。當時,由於沒有拍攝火星的特寫照片(直到1965年的Mariner 4 's Flyby),因此存在的運河仍然引起了極大的爭議。

到19世紀,望遠鏡的分辨率達到了足以確定表面特徵的水平。 1877年9月5日,發生了對火星的圍場反對。意大利天文學家Giovanni Schiaparelli使用了米蘭的22厘米(8.7英寸)望遠鏡,以幫助製作第一張詳細的火星地圖。這些地圖特別包含他稱為Canali的特徵,後來被證明是一種光學幻覺。這些卡納利人據說在火星表面上是漫長的直線,他在地球上給了著名河流的名字。他的術語(意為“頻道”或“凹槽”)被普遍用英語翻譯為“運河”。

受觀測的影響,東方主義的珀西瓦爾洛厄爾(Lowell)建立了一個天文台,該天文台的望遠鏡具有30厘米(12英寸和18英寸)的望遠鏡。在1894年的最後一次好機會中,天文台用於探索火星,以下是不利的反對派。他出版了幾本關於地球上火星和生命的書,對公眾產生了很大的影響。 Canali是由其他天文學家獨立觀察到的,例如Henri Joseph PerrotinLouis Thollon ,使用了當時最大的望遠鏡之一。

結合運河的季節性變化(包括在火星夏季期間形成的極性帽和黑暗區域的減少)導致人們對火星生命的猜測,這是一種長期以來的信念,即火星占據了廣闊的海洋和植被。由於使用了較大的望遠鏡,因此觀察到長長的直腸。在1909年通過Antoniadi觀察到具有84厘米(33英寸)望遠鏡的觀察,觀察到不規則的模式,但未看到Canali

機器人探索

毅力漫遊者的自畫像創造力直升機(左)在賴特兄弟場,2021年

蘇聯美國歐洲,印度,印度阿拉伯聯合酋長國中國已將數十個無機架的航天器(包括軌道蘭德斯流浪者)送往火星,以研究地球的地面,氣候和地質。 NASA的水手4是第一個參觀火星的航天器。它於1964年11月28日推出,於1965年7月15日採取了最接近地球的方法。水手4檢測到弱火星輻射帶,測量為地球的0.1%,並從深空中捕獲了另一個星球的第一張圖像。

一旦航天器在1960年代和1970年代在NASA的水手任務中訪問了地球,許多先前的火星概念就被徹底破壞了。在維京生命檢測實驗的結果之後,普遍接受了死亡行星的假設。 Mariner 9Viking的數據允許製作更好的火星地圖,並於1996年啟動並運行到2006年底, Mars Global Surveyer Mission製作了Martian地形,磁場和地表礦物的完整,非常詳細的地圖。這些地圖可在包括Google火星​​在內的網站上在線獲得。火星偵察軌道火星快車都繼續使用新的工具和支持著陸器任務進行探索。 NASA提供了兩種在線工具:火星跋涉,該工具使用50年的探索和經歷好奇心的數據提供了地球的可視化,這些數據模擬了以好奇心在3-D上旅行。

截至2023年,火星託管到13個運作的航天器。八個在軌道上2001年火星奧德賽火星Express火星偵察軌道MavenExomars Trace trace trace trace over軌道軌道希望軌道軌道和田文-1軌道。另外五個是表面上的:火星科學實驗室的好奇漫遊車,恆心漫遊者,創新的直升機,天文1蘭德勒和Zhurong Rover。

計劃到火星的任務包括Rosalind Franklin Rover任務,旨在尋找前世的證據,旨在在2018年推出,但已反复推遲,最早將發布日期推到2024年,更有可能是一個2028年的某個時候。當前的NASA -ESA任務返回火星樣品的一個概念將於2026年推出。

Map of Mars
火星全球地形互動圖像圖,覆蓋著火星漫遊者著陸器的位置。基本圖的著色表示火星表面的相對升高。
可單擊的圖像:單擊標籤將打開新文章。
傳奇:  主動(白色襯裡,※) 無活動 計劃(列出的破折號,⁂)
( • 討論)
Bradbury Landing
Deep Space 2
Mars Polar Lander
Perseverance
Schiaparelli EDM
Spirit
Viking 1

可居住性和尋找生活

好奇的漫遊者的機器人手臂,展示了2013年2月的演習

在19世紀後期,在天文學界被廣泛接受,火星具有生命支持的品質,包括氧氣和水的存在。但是,在1894年, Lick天文台WW坎貝爾觀察到了地球,發現“如果在火星的大氣中出現水蒸氣或氧氣,它的數量太小,無法被光譜傳中檢測到,然後可用”。該觀察結果與當時的許多測量相矛盾,並未被廣泛接受。坎貝爾和VM Slipher在1909年使用更好的儀器重複了這項研究,但結果相同。直到1925年WS Adams證實發現的結果,火星的類似地球樣的居住能力終於被打破了。但是,即使在1960年代,文章也發表了《火星生物學》,為火星上的季節性變化而言,除了生活以外的其他解釋。

當前對行星宜居性的理解 - 世界發展有利於生命的環境條件的能力 - 有利於表面上有液態水的行星。通常,這要求行星的軌道位於宜居區域內,據估計,太陽從地球的軌道內延伸到火星的軌道。在周圍,火星在該區域內下降,但火星的薄(低壓)氣氛可阻止長時間在大區域中現有的液態水。過去的液態水流動證明了地球的居住能力潛力。最近的證據表明,火星表面上的任何水都可能太鹹和酸,無法維持常規的陸生壽命。

火星上的環境條件是維持有機生命的挑戰:地球在其表面上幾乎沒有熱傳遞,由於沒有磁層,它的隔熱層不良,因此太陽能轟炸彈性不足,並且沒有足夠的大氣壓力來保留水中的水。液態形式(水而不是昇華為氣態狀態)。火星在地質上幾乎或可能完全死了。火山活性的末端顯然停止了地球表面和內部之間的化學物質和礦物質的回收。

有證據表明,地球曾經比今天更加居住,但是那裡是否存在生物存在的生物仍然未知。 1970年代中期的維京探針進行了實驗,旨在檢測各自降落地點的火星土壤中的微生物,並取得了積極的結果,包括暫時增加 CO 2生產水和養分。這種生活跡像後來引起了科學家的質疑,導致了一場持續的辯論,NASA科學家吉爾伯特·萊文(Gilbert Levin)斷言維京人可能已經找到了生命。 2014年對火星隕石Eeta79001的分析發現,氯酸鹽高氯酸鹽硝酸鹽離子足夠高,表明它們在火星上廣泛存在。紫外線和X射線輻射會使氯酸鹽和高氯酸鹽離子變成其他高反應性氧氣,表明任何有機分子都必須埋在表面下才能生存。

據稱,由火星軌道機檢測到的少量甲烷甲醛都可能是生命的證據,因為這些化合物將在火星大氣中迅速分解。或者,這些化合物可以用火山或其他地質手段(例如蛇紋石礦)補充。在地球上可以保留生命跡象的流星的影響形成的撞擊玻璃在火星對火星的撞擊表面上也發現。同樣,如果遺址存在生命,火星撞擊火星上的玻璃可能會保留生命的跡象。

人類任務建議

在整個20世紀和21世紀,已經提出了幾項針對火星的使命的計劃,但沒有一個實現。 2017年《美國宇航局授權法》指示NASA研究2030年代初的船員火星任務的可行性;最終的報告最終得出結論,這是不可行的。此外,在2021年,中國正計劃在2033年派出船員火星任務。SpaceX私人公司提出了擬議的計劃將人類派往火星,最終目標是定居地球。已經提出了月亮phobos作為太空電梯的錨點。

在文化中

HG Wells世界戰爭,1897年描繪了虛構的火星人對地球的入侵

火星以羅馬戰神的名字命名。火星與戰爭之間的這種關聯至少可以追溯到巴比倫天文學,地球以尼加爾神的命名,戰爭和破壞。古斯塔夫·霍爾斯特(Gustav Holst)的管弦樂隊《行星》(The Planets )的著名第一樂章將火星標記為火星“戰爭的攜帶者”。行星的符號是一個帶有長矛指向右上角的圓圈,也被用作男性性別的符號。該符號至少可以追溯到11世紀,儘管在希臘的oxyrhynchus紙莎草紙中發現了一個可能的前身。

火星被聰明的火星人居住的想法在19世紀後期變得廣泛。 Schiaparelli的“ Canali”觀察結果與Percival Lowell關於該主題的書籍相結合,提出了一個星球的標準概念,該行星是一個乾燥,冷卻,垂死的世界,其古老的文明建造了灌溉工作。許多其他觀察和宣告以著名的個性增加了被稱為“火星發燒”的內容。火星表面的高分辨率映射顯示沒有居住的文物,但是關於火星上智能生命的偽科學猜測仍在繼續。這些猜測讓人聯想到Canali觀察結果,基於航天器圖像中感知的小規模特徵,例如“金字塔”和“火星上的臉”。行星天文學家卡爾·薩根(Carl Sagan)在他的書《宇宙》中寫道:“火星已經成為一種神話般的舞台,我們投射了我們的地上希望和恐懼。”

小說中火星的描繪受到其戲劇性的紅色的刺激,也是十九世紀的科學猜測,即它的表麵條件不僅可以支持生活,而且可以支持聰明的生活。這使許多涉及這些概念的科幻故事,例如HG Wells《世界戰爭》 ,其中火星人試圖通過入侵地球來逃避其垂死的星球。雷·布拉德伯里(Ray Bradbury)的《火星紀事》(Martian Chronicles) ,其中人類探險家不小心摧毀了火星文明;除了埃德加·賴斯·伯勞斯(Edgar Rice Burroughs )的系列BarsoomCS Lewiss的小說《 Silent Planet》 (1938年),以及六十年代中期之前的許多Robert A. Heinlein故事。從那時起,火星人的描述也擴展到動畫。一個聰明的火星人的漫畫人物馬文( Marvin The Martian )在哈雷德維爾·亨(Haredevil Hare )(1948年)中出現在華納兄弟( Warner Brothers )的《魯尼·調音動畫動畫動畫》中,並一直是流行文化的一部分。在水手維京航天器將火星的照片歸還了無生命和無運河的世界之後,這些關於火星的想法被放棄了。對於許多科幻作家而言,最初的新發現似乎是一個約束,但最終,對火星的知識本身就是金·斯坦利·羅賓遜(Kim Stanley Robinson )的《火星三部曲》 (Mars Trilogy)等作品的靈感來源。

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