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行星名稱(chēng)

古中國(guó)：取其“熒熒如火、亮度與位置變化甚大使人迷惑”之意，命名“ 熒惑 ”。《尚書(shū)·舜典》記載：“在璿璣玉衡以齊七政。”孔穎達(dá)疏：“七政，其政有七，于璣衡察之，必在天者，知七政謂日月與五星也。木曰歲星，火曰熒惑星，土曰鎮(zhèn)星，金曰太白星，水曰辰星。”今日則取名“ 火星 ”。

古希臘：因火紅之色而取名“ Ares ”（音：阿瑞斯），原自希臘神話(huà)的戰(zhàn)神，天神宙斯的兒子阿瑞斯（希臘語(yǔ)： ?ρη? ）。

古羅馬：因火紅之色而取名“ Mars ”（音：馬爾斯），原自羅馬神話(huà)的戰(zhàn)神瑪爾斯（拉丁語(yǔ)： Mars ）。

物理特征

  火星直徑約為地球的一半

以直徑、質(zhì)量、表面重力來(lái)說(shuō)，火星約介于地球和月球中間：火星直徑約為地球的一半、月球的兩倍，質(zhì)量約為地球的九分之一、月球的九倍，表面重力約為地球的2.5分之一、月球的2.5倍?；鹦求w積為地球的15%，質(zhì)量為11%，表面積相當(dāng)于地球陸地面積，密度則比其他三顆類(lèi)地行星還要小很多 。

地質(zhì)

古瑟夫撞擊坑充滿(mǎn)沙石的地表Endurance撞擊坑中的沙丘

火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布，沒(méi)有穩(wěn)定的液態(tài)水體。二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發(fā)生。與地球相比，地質(zhì)活動(dòng)不活躍。

火星地表地貌大部分于遠(yuǎn)古較活躍的時(shí)期形成，充滿(mǎn)撞擊坑，有密布的隕石坑、火山與峽谷，包括太陽(yáng)系最高的山：奧林帕斯山和最大的峽谷：水手號(hào)峽谷。另一個(gè)獨(dú)特的特征是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿(mǎn)隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原，兩極皆有主要以水冰組成的極冠，而上覆的干冰會(huì)隨季節(jié)消長(zhǎng)。

基于撞擊坑密度的撞擊坑計(jì)數(shù)法可判別出地表年齡：撞擊坑大而密集處較老，反之則年輕，進(jìn)而將地質(zhì)年代分為四個(gè)階段： 前諾亞紀(jì) 、 諾亞紀(jì) 、 赫斯珀利亞紀(jì) 和 亞馬遜紀(jì) 。前諾亞紀(jì)沒(méi)有留下實(shí)質(zhì)地表，此時(shí)地形南北差異形成，有全球性磁層；諾亞紀(jì)有大量隕石撞擊，火山活動(dòng)旺盛，可能有溫暖潮濕的大氣、河川和海洋，侵蝕旺盛，但到末期這些活動(dòng)已減弱很多；赫斯珀利亞紀(jì)，火山活動(dòng)仍然繼續(xù)；亞馬遜紀(jì)則是大氣稀薄干燥，以冰為主要活動(dòng)，如極冠、冰凍層、冰河，并有周期性變遷，溝壑也是這時(shí)期形成，火山活動(dòng)趨緩并集中在塔爾西斯與埃律西昂。

由于火星比地球小，相對(duì)表面積與體積成反比而較大，因此火星核心的冷卻得比地球快，地質(zhì)活動(dòng)趨緩，磁場(chǎng)和板塊運(yùn)動(dòng)消逝，大氣變薄使液態(tài)水在低溫就會(huì)沸騰，無(wú)法穩(wěn)定存在。

現(xiàn)今火星風(fēng)成地形遍布，如吹蝕、磨蝕等風(fēng)蝕作用，和沙塵遇地形阻礙而填積、侵積等風(fēng)積作用。（名詞解釋?zhuān)?）前者形成如廣泛分布于梅杜莎槽溝層的風(fēng)蝕脊 ，后者則如大瑟提斯高原上撞擊坑下風(fēng)處的沙塵堆積，和撞擊坑中常見(jiàn)的沙丘。

2012年8月，加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的教授尹安在分析了100張來(lái)自火星勘測(cè)軌道飛行器的衛(wèi)星圖片后發(fā)現(xiàn)，火星有類(lèi)似地球主要板塊劃分的構(gòu)造特點(diǎn) 。

地理

  火星地形圖，中央為東經(jīng)180度。低到高順序?yàn)樗{(lán)、綠、黃、紅到最高的白。

火星和地球一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷。南北半球的地形有著強(qiáng)烈的對(duì)比：北方是被熔巖填平的低原，南方則是充滿(mǎn)撞擊坑的古老高地，而兩者之間以明顯的斜坡分隔；火山地形穿插其中，眾多峽谷分布各地，南北極有以水冰與干冰組成的極冠，而風(fēng)成沙丘廣布整個(gè)星球。隨著衛(wèi)星拍攝的越來(lái)越多，更發(fā)現(xiàn)很多耐人尋味的地形景觀。

20世紀(jì)早期地面以無(wú)線(xiàn)電波測(cè)量火星地形。1976年海盜號(hào)進(jìn)行的地形測(cè)量，發(fā)現(xiàn)了峽谷和南北半球的巨大差異，而衍生出北方平原本是海洋的假說(shuō)?；鹦侨蚩睖y(cè)者自1999年起以激光進(jìn)行更精確的地形測(cè)量，得出目前使用的全球地形圖，以火星大地水準(zhǔn)面（Areoid）為基準(zhǔn)，最高點(diǎn)在奧林帕斯山，高21,229米；最低點(diǎn)在希臘平原，低于基準(zhǔn)8,200米。 現(xiàn)在很多探測(cè)器如火星勘察衛(wèi)星、火星快車(chē)號(hào)和火星探測(cè)漫游者運(yùn)用航照?qǐng)D的地形判別方法，以視差法來(lái)測(cè)量區(qū)域地形，并制成高分辨率立體照片。

火星的經(jīng)度坐標(biāo)采用東經(jīng)0至360度，不是地球的東各180度。

來(lái)自火星奧德賽號(hào)上熱輻射成像系統(tǒng)（THEMIS）的影像顯示阿爾西亞山北坡有七個(gè)可能的深洞，照片中光線(xiàn)無(wú)法抵達(dá)底部，推測(cè)底部可能更深、更寬，可能免受微隕星、紫外線(xiàn)、太陽(yáng)閃焰和其他高能粒子的侵害，可能是未來(lái)尋找液態(tài)水或生命痕跡的可行地點(diǎn)。但后來(lái)火星勘察衛(wèi)星的更高分辨率HiRISE影像部分推翻了之前猜測(cè)，認(rèn)為只是光線(xiàn)角度造成深不見(jiàn)底的樣子。

大氣

  由太空所見(jiàn)的火星稀薄且充滿(mǎn)塵埃的紅色大氣層。左下方是阿爾及爾平原。

火星大氣層相對(duì)較薄，平均地表氣壓只有6百帕，約為地球表面氣壓的0.6%，相當(dāng)于地球表面算起35公里高的氣壓，如此低的氣壓使聲音傳播的距離只有在地球上的1.5%。 隨著季節(jié)的變化，火星氣壓變化可達(dá)20%?；鹦谴髿鈱影锤叨瓤煞譃榈蛯哟髿狻⒅袑哟髿?、上層大氣和外氣層。其中低層大氣由于氣懸微塵與地表的熱，這部分相對(duì)溫暖；中層大氣存在有高速氣流；上層大氣（或熱氣層）溫度很高，大氣分子也不再像下層那樣分布均勻；外氣層高度在200公里以上，大氣漸漸過(guò)度到太空，無(wú)明顯外層邊界。

火星大氣成分為95%的二氧化碳，3%的氮?dú)猓?.6%氬氣，很少的氧氣、水汽等，亦充滿(mǎn)著很多懸浮塵埃，吸收藍(lán)光使天空成黃褐色。 2003年火星大沖時(shí)地面望遠(yuǎn)鏡在大氣中發(fā)現(xiàn)了甲烷；2004年3月，火星奧德賽號(hào)確認(rèn)了這一發(fā)現(xiàn)。由于甲烷易被紫外線(xiàn)分解，存在甲烷表示現(xiàn)在或者最近幾百年內(nèi)在火星上存在制造甲烷的來(lái)源，火山作用、地質(zhì)作用、彗星或小行星撞擊甚至生物來(lái)源如甲烷古菌等都有可能。 2013年9月19日，根據(jù)從好奇號(hào)得到的進(jìn)一步測(cè)量數(shù)據(jù)，NASA科學(xué)家報(bào)告，并沒(méi)有偵測(cè)到大氣甲烷（atmospheric methan）存在跡象，測(cè)量值為 0.18 ± 0.67 ppbv，對(duì)應(yīng)于1.3 ppbv上限（95%置信限），因此總結(jié)甲烷微生物活性概率很低，可能火星不存在生命。但是，很多微生物不會(huì)排出任何甲烷，仍舊可能在火星發(fā)現(xiàn)這些不會(huì)排出任何甲烷的微生物。

由于火星比地球離太陽(yáng)遠(yuǎn)，日射量較少，表面溫度應(yīng)較低，計(jì)算值約210K，但實(shí)際觀測(cè)地表平均約240K，則是因?yàn)榇罅康亩趸妓斐傻臏厥倚?yīng)。由于大氣層很薄，無(wú)法保留很多熱，使地表日夜溫差很大，某些地區(qū)地表溫度白天可達(dá)28℃，夜晚可低至-132℃，平均-52℃?；鹦谴髿猸h(huán)流主要為單胞環(huán)流，由赤道相對(duì)熱空氣上升，漂至極區(qū)下沉，再沿地面回到赤道。另外，在火星的夏半球，極冠的二氧化碳升華進(jìn)入大氣，使氣壓升高；而冬半球由于二氧化碳凝華，氣壓下降，由于進(jìn)出大氣的二氧化碳量高達(dá)25%，造成南北壓力差，空氣便傾向由高壓的夏半球流向低壓的冬半球，形成另一依季節(jié)而變向的環(huán)流。因此火星的天氣系統(tǒng)趨向成為全球性的，例如塵暴。[1]

火星天氣重復(fù)次數(shù)較高，比地球容易預(yù)測(cè)。如果一個(gè)氣象事件在一年的特定時(shí)間中發(fā)生，可提供的資料（相當(dāng)稀疏）指出，很可能在下一年幾乎同一個(gè)位置再發(fā)生一次，誤差最多一個(gè)星期。2008年9月29日，鳳凰號(hào)拍下了降雪事件，是在接近鳳凰號(hào)登陸地點(diǎn)附近海姆達(dá)爾撞擊坑之上，高 4.5 公里的云降雪。這次降水在到達(dá)火星表面時(shí)就已蒸發(fā)，這現(xiàn)象稱(chēng)為幡狀云 ?；鹦巧系娘L(fēng)速要超過(guò)地球100倍 。

水文

  相隔六年即發(fā)現(xiàn)新的沖蝕溝沉積物

火星地表遍布著流水的遺跡，有些是洪水刻畫(huà)而成，有些則是降雨或地下水流動(dòng)而形成，但多半年代久遠(yuǎn)。沖蝕溝（gullies）則是另一類(lèi)規(guī)模較小的地形，但形成年代十分年輕，常分布于撞擊坑壁，型態(tài)多樣。關(guān)于成因有兩派說(shuō)法，一派認(rèn)為是由流動(dòng)的水造成，另一方則認(rèn)為是凹處累積的干冰促使了松軟物質(zhì)滑動(dòng)。

北極初夏的冰蓋(1999年)南極仲夏的冰蓋(2000年)

火星南北極有明顯的極冠，曾被認(rèn)為是由干冰組成，但實(shí)際上絕大部分為水冰，只有表面一層為干冰。這層干冰在北極約1米厚，在南極則約8米厚，是冬季時(shí)凝華而成，到夏季則再度升華進(jìn)入大氣，不過(guò)南極的干冰并不會(huì)完全升華。 夏季仍存在的部分稱(chēng)為永久極冠，而整體構(gòu)造稱(chēng)做極地層狀沉積（Polar Layered Deposits），和地球南極洲與格陵蘭冰層一樣為一層層的沉積構(gòu)造。北極冠寬達(dá)1,100公里，厚達(dá)2公里，體積82.1萬(wàn)立方公里 ；南極冠寬達(dá)1,400公里，最厚達(dá)3.7公里，體積約1.6百萬(wàn)立方公里。 兩極冰冠皆有獨(dú)特的螺旋狀凹谷，推論主要是由光照與夏季接近升華點(diǎn)的溫度使溝槽兩側(cè)水冰發(fā)生差異融解和凝結(jié)而逐漸形成的。

2011年由火星勘察衛(wèi)星的淺地層雷達(dá)發(fā)現(xiàn)南極冠有部分原本認(rèn)為是水冰的地層其實(shí)是干冰，所含二氧化碳量相當(dāng)于大氣含量的80%，這比以往認(rèn)為的要多很多。根據(jù)此的模擬結(jié)果，十萬(wàn)年一周期的氣候變遷中借由干冰升華、凝結(jié)，大氣總質(zhì)量的變化幅度會(huì)達(dá)數(shù)倍。 由這些干冰沉積上方地表的下陷與裂隙判斷，干冰正在慢慢升華。

  一處疑似冰河的地形

自海盜號(hào)即發(fā)現(xiàn)，火星北半球中緯度有幾處峽谷底含有條紋流動(dòng)狀的地表特征，但不確定是富含冰的山崩、含冰土的流動(dòng)或是塵礫覆蓋的冰河。但根據(jù)更新任務(wù)的資料與比對(duì)地球的相關(guān)地形，支持這些是冰河，且推測(cè)是自轉(zhuǎn)軸傾角較大時(shí)的氣候狀態(tài)下所累積的。

由火星奧德賽號(hào)X射線(xiàn)光譜儀的中子偵測(cè)器得知，自極區(qū)延伸至緯度約60°的地方表層一米的土壤含冰量超過(guò)60% ，推論有更大量的水凍在厚厚的地下冰層（cryosphere）。

另外一個(gè)關(guān)于火星上曾存在液態(tài)水的證據(jù)，就是發(fā)現(xiàn)特定礦物，如赤鐵礦和針鐵礦，而這兩者都需在有水環(huán)境才能形成。

對(duì)于于火星上有冰存在的直接證據(jù)在2008年6月20日被鳳凰號(hào)發(fā)現(xiàn)，鳳凰號(hào)在火星上挖掘發(fā)現(xiàn)了八粒白色的物體，當(dāng)時(shí)研究人員揣測(cè)這些物體不是鹽（在火星有發(fā)現(xiàn)鹽礦）就是冰，而四天后這些白粒就憑空消失，因此這些白粒一定升華了，鹽不會(huì)有這種現(xiàn)象。2008年7月31日，美國(guó)航空航天局科學(xué)家宣布，鳳凰號(hào)火星探測(cè)器在火星上加熱土壤樣本時(shí)鑒別出有水蒸氣產(chǎn)生，從而最終確認(rèn)火星上有水存在。

2013年9月26日，美國(guó)航空航天局科學(xué)家報(bào)告，火星探測(cè)車(chē)好奇號(hào)發(fā)現(xiàn)火星土壤含有豐富水分，大約為1.5至 3重量百分比，顯示火星有足夠的水資源供給未來(lái)移民使用。

2015年9月28日，美國(guó)航空航天局宣布，在火星上發(fā)現(xiàn)液態(tài)的鹽水。根據(jù)火星勘測(cè)軌道飛行器配備的光譜儀獲得的數(shù)據(jù)，研究人員在火星的神秘斜坡上發(fā)現(xiàn)了水合礦物。這些暗色條紋表明火星地表隨時(shí)間變化有流水存在。 在較溫暖的季節(jié)，這些線(xiàn)條的顏色變得更深，表明水流在斜坡上出現(xiàn)，在較冷的季節(jié)，這些地表特征變淺。在火星的部分地區(qū)，最高溫度可以達(dá)到攝氏零下23度，此時(shí)深色線(xiàn)條最明顯。

運(yùn)動(dòng)規(guī)律

  火星與地球的軌道與季節(jié)長(zhǎng)度比較。

火星與太陽(yáng)平均距離為1.52AU，公轉(zhuǎn)周期為1.88地球年，687地球日，或668.6火星日?；鹦枪D(zhuǎn)軌道和地球的一樣，受太陽(yáng)系其他天體影響而不斷變動(dòng)。軌道離心率有兩個(gè)變化周期，分別是9.6萬(wàn)年和210萬(wàn)年，于0.002至0.12間變化 ；而地球的是10萬(wàn)年和41.3萬(wàn)年，于0.005至0.058間變化（見(jiàn)米蘭科維奇循環(huán)）。

火星日平均為24小時(shí)39分35.244秒 ，或1.027地球日。 火星目前自轉(zhuǎn)軸傾角為25.19度，和地球的相近，但可在13度至40度間變化，周期為一千多萬(wàn)年，不像地球的穩(wěn)定處于22.1和24.5度間，是因?yàn)榛鹦菦](méi)有如月球般的巨大衛(wèi)星來(lái)維持自轉(zhuǎn)軸。 由于沒(méi)有大衛(wèi)星的潮汐作用，火星自轉(zhuǎn)周期變化小，不像地球的會(huì)被慢慢拉長(zhǎng)。

火星自轉(zhuǎn)軸有明顯傾斜，日照的年變化形成明顯的四季變化，而一季的長(zhǎng)度約為地球的兩倍。由于火星軌道離心率大，為0.093（地球只有0.017），使各季節(jié)長(zhǎng)度不一致，又因遠(yuǎn)日點(diǎn)接近北半球夏至，北半球春夏比秋冬各長(zhǎng)約40天。2009年10月26日為北半球春分，2010年5月13日為夏至，目前北半球處春季。雖然火星沒(méi)有地球般受海洋影響的復(fù)雜氣候，但仍有以下特殊之處：火星軌道離心率比地球大，造成日射量在一年當(dāng)中變化更大，位于近日點(diǎn)時(shí)，南半球處夏季，比北半球遠(yuǎn)日點(diǎn)夏季所造成的升溫更強(qiáng)；隨季節(jié)交替，二氧化碳和水汽會(huì)升華和凝結(jié)而在兩極冠間遷移，驅(qū)動(dòng)大氣環(huán)流；地表反照率特征，因顏色深淺和沙、巖性質(zhì)差異而造成的熱慣量（thermal inertia）不同，可影響大氣環(huán)流；易發(fā)生的塵暴會(huì)將沙塵粒子卷入高空，沙塵粒子吸收日光與再輻射會(huì)使高層大氣增溫，但遮蔽天空的沙塵會(huì)使地表降溫；自轉(zhuǎn)軸傾角和軌道離心率的長(zhǎng)期變化則造成了氣候的長(zhǎng)期變遷?；鹦潜砻娴钠骄鶞囟缺鹊厍虻?0度以上。

目前火星與地球最短距離正慢慢減小。當(dāng)?shù)厍蚺c火星之間的距離最小時(shí)，稱(chēng)為火星沖日?；鹦窍噜弮纱螞_日的時(shí)間間隔約為779天，最近一次出現(xiàn)在2016年5月22日。下一次火星沖日將出現(xiàn)在2018年7月27日 。當(dāng)?shù)厍蚺c太陽(yáng)和火星連成一線(xiàn)時(shí)，在火星上便可看到地球凌日，在太陽(yáng)的位置可看到地球的黑點(diǎn)通過(guò)，同理還有水星凌日 (火星)，在地球上則不會(huì)看到火星凌日。

衛(wèi)星

  火衛(wèi)一（左）和火衛(wèi)二（右）大小比較（合成圖）。

火星有兩個(gè)天然衛(wèi)星——火衛(wèi)一（Phobos）與火衛(wèi)二（Deimos），最長(zhǎng)直徑各為27公里和16公里，形狀不規(guī)則并充滿(mǎn)撞擊坑，以近圓形的軌道于接近火星赤道面處公轉(zhuǎn)。它們雖然很小，但由于接近火星，使火衛(wèi)一從火星上看約有滿(mǎn)月直徑的二分之一至三分之一大，而視星等火衛(wèi)一可達(dá)-7，火衛(wèi)二可達(dá)-5，白天可能可見(jiàn)。 和月球一樣，這兩顆衛(wèi)星都被火星潮汐鎖定，因此他們總是以一面對(duì)著火星?；鹦l(wèi)一的公轉(zhuǎn)周期比火星自轉(zhuǎn)更快，所以在火星上來(lái)看是西昇東落的，且只花了約4個(gè)小時(shí)；而火衛(wèi)二的公轉(zhuǎn)周期只比火星自轉(zhuǎn)慢一些，東昇西落要花約2.4個(gè)火星日。 因?yàn)榛鹦l(wèi)一離火星很近，火星的潮汐力會(huì)慢慢但穩(wěn)定地減小它的軌道半徑，預(yù)計(jì)再過(guò)約760萬(wàn)年，火衛(wèi)一將因軌道低于3620公里，也就是火星的洛希極限而被瓦解。 另一方面火衛(wèi)二因?yàn)殡x火星足夠遠(yuǎn)，所以它的軌道反而正在慢慢地被推進(jìn)。

兩衛(wèi)星可能是捕獲的小行星，但新研究認(rèn)為可能是撞擊事件、或原本的衛(wèi)星被火星潮汐力拉碎后，由散布軌道上的巖屑再度吸積而形成。

兩顆衛(wèi)星是在1877年被阿薩夫·霍爾發(fā)現(xiàn)的，以希臘神話(huà)中的福波斯和得摩斯命名，兩者皆為戰(zhàn)神阿瑞斯的兒子。

觀測(cè)探測(cè)

古代

火星的火紅色，自古就吸引著人們，希臘人稱(chēng)為戰(zhàn)神。此時(shí)火星觀測(cè)和其他天體般，大部分是為了占星，而后漸漸涉及科學(xué)方面，如開(kāi)普勒探索行星運(yùn)動(dòng)定律時(shí)是依據(jù)第谷積累的大量而精密的火星運(yùn)行觀測(cè)資料。

  各時(shí)期的火星觀測(cè)

望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)后，人們對(duì)火星可以進(jìn)行更進(jìn)一步的觀測(cè)。使用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星空的伽利略所見(jiàn)的火星只是一個(gè)橘紅小點(diǎn)，然而隨著望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展，觀測(cè)者開(kāi)始辨別到一些明暗特征?；莞挂来藴y(cè)出火星自轉(zhuǎn)周期約為24.6小時(shí)，而他亦為首次紀(jì)錄火星南極冠的人。一開(kāi)始由于各人各自觀測(cè)，意見(jiàn)不一致，地名也未統(tǒng)一（例如用繪制者名字命名）。后來(lái)意大利的喬范尼·斯基亞帕雷利統(tǒng)合了各家說(shuō)法而繪制了地圖，地名取自地中海、中東等的地名和圣經(jīng)等作為來(lái)源，而其余則依照舊有的觀念：暗區(qū)被認(rèn)為是湖（lacus）海（mare）等水體，如太陽(yáng)湖、塞壬海、明顯的暗大三角——大瑟提斯；而亮區(qū)則是陸地，如亞馬遜。這個(gè)命名系統(tǒng)一直延續(xù)下來(lái)。

當(dāng)時(shí)，斯基亞帕雷利和同期觀測(cè)者一樣，觀察到了火星表面似乎有一些從暗區(qū)延伸出的細(xì)線(xiàn)，因?yàn)閷?duì)于暗區(qū)是水體的傳統(tǒng)，這些細(xì)線(xiàn)命名為水道（canali）。而后來(lái)觀察到暗區(qū)會(huì)在冬季時(shí)縮小、夏季時(shí)擴(kuò)張，有人提出暗區(qū)是植物覆蓋、而暗區(qū)的擴(kuò)大縮小則是消長(zhǎng)所引起的，改變以往認(rèn)為暗區(qū)是水的說(shuō)法。帕西瓦爾·羅威爾觀察到并宣稱(chēng)那些“水道”其實(shí)是人工挖掘的“運(yùn)河”，用來(lái)灌溉植物，因?yàn)樗缿?yīng)太細(xì)不可見(jiàn)，而看到的細(xì)線(xiàn)應(yīng)是灌溉出的大片植物。風(fēng)靡大眾的火星科幻和火星人即源于此。不過(guò)這些細(xì)線(xiàn)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?yàn)樯潮伙L(fēng)吹移，或發(fā)生火星塵暴。

到了太空時(shí)代，水手4號(hào)傳回的充滿(mǎn)隕石坑的火星照片粉碎了人們對(duì)火星文明的幻想，認(rèn)為火星只是一處如月球般布滿(mǎn)隕石坑的死寂星球。但隨著往后水手9號(hào)等的巨大峽谷、火山和疑似流水遺跡的發(fā)現(xiàn)，火星的獨(dú)特性、液態(tài)水和生命的可能又重新引起人們的興趣。（見(jiàn)#近代探測(cè)）

近代

  海盜2號(hào)接近火星時(shí)所照，可見(jiàn)艾斯克雷爾斯山、水手號(hào)峽谷和覆霜的阿爾及爾平原。

  "> 播放媒體   動(dòng)畫(huà)展示各個(gè)火星探測(cè)器的登陸點(diǎn)

  海盜1號(hào)登陸器所攝地景

蘇聯(lián)、美國(guó)、歐洲和日本共已發(fā)射數(shù)十艘太空船研究火星表面、地質(zhì)和氣候，包括軌道衛(wèi)星、登陸器和漫游車(chē)?？傆?jì)大約有三分之二的任務(wù)在完成前或是才要開(kāi)始時(shí)就因種種原因而失敗。目前將物體由地球地表送往火星約要花費(fèi)每公斤30,900美元。

1965年水手4號(hào)飛掠火星。1971年水手9號(hào)進(jìn)入火星軌道，成為第一個(gè)環(huán)繞火星的探測(cè)器 。1971年蘇聯(lián)火星計(jì)劃火星2號(hào)的登陸器墜毀后數(shù)日，相同的火星3號(hào)的登陸器成功登陸火星，為第一個(gè)成功登陸火星的探測(cè)器，但登陸十幾秒后即失去聯(lián)系。1975年NASA發(fā)射海盜號(hào)，包括兩組軌道衛(wèi)星和登陸器。海盜1號(hào)和2號(hào)軌道衛(wèi)星各運(yùn)作了六年和三年。兩個(gè)登陸器皆于1976年成功登陸，傳送了第一張火星地景的彩色照片 ，而軌道衛(wèi)星也繪制了很好的火星地圖，甚至到今天都還在使用。

1988年蘇聯(lián)發(fā)射弗伯斯1號(hào)、2號(hào)以探測(cè)火星和兩個(gè)衛(wèi)星。弗伯斯1號(hào)于抵達(dá)前，而弗伯斯2號(hào)雖然成功拍攝了火星和火衛(wèi)一，但在準(zhǔn)備要放出兩艘登陸器到火衛(wèi)一之前。

在1992年火星觀察者失敗后，NASA于1996年11月發(fā)射了火星全球勘測(cè)者，且任務(wù)非常成功。它在2001年即完成了原訂的地圖繪制工作，并三次延長(zhǎng)任務(wù)，直到2006年11月2日而結(jié)束，總計(jì)共花了10年在太空中工作。在火星全球勘測(cè)者發(fā)射一個(gè)月后，NASA發(fā)射了火星探路者，包括了一個(gè)登陸器和漫游車(chē)——旅居者號(hào)（Sojourner），于1997年7月登陸在阿瑞斯峽谷。這任務(wù)也很成功，且也很知名，部分是因?yàn)閭骰氐拇罅空掌?

NASA的火星勘測(cè)98計(jì)劃于1998、99年發(fā)射了火星氣候衛(wèi)星與火星極地登陸者，前者預(yù)計(jì)研究氣候、水與二氧化碳等，后者則預(yù)計(jì)于南極登陸，船上的搭載深空2號(hào)則計(jì)劃于火星極地登陸者進(jìn)入大氣時(shí)釋放，直接降落穿入地表進(jìn)行研究。但整個(gè)計(jì)劃在2000年到達(dá)火星時(shí)失敗。

NASA于2007年8月發(fā)射鳳凰號(hào)，于2008年5月登陸在火星北緯68度的極區(qū)。 鳳凰號(hào)登陸器有一支可伸及2.5米的機(jī)械手臂，且可挖掘土壤1米深。有搭載一座顯微鏡，分辨率達(dá)人類(lèi)頭發(fā)寬度的千分之一。2008年6月20日確認(rèn)2008年6月15日發(fā)現(xiàn)的地表白色物質(zhì)為水冰。 2008年11月10日進(jìn)入冬季而無(wú)法繼續(xù)聯(lián)系鳳凰號(hào)，任務(wù)結(jié)束。

2001年NASA發(fā)射了2001火星奧德賽號(hào)，任務(wù)成功進(jìn)行并延續(xù)到2010年9月。 船上的伽瑪射線(xiàn)光譜儀于地表下一米內(nèi)偵測(cè)到大量的氫，也就是大量的水分子。

2003年歐洲空間局發(fā)射了火星快車(chē)號(hào)，包括軌道衛(wèi)星和登陸器——小獵犬2號(hào)，而小獵犬2號(hào)于2004年2月降落時(shí)失敗。 2004年船上的行星傅立葉光譜儀于大氣中偵測(cè)到甲烷。2006年6月ESA宣布火星快車(chē)號(hào)發(fā)現(xiàn)極光。

2003年NASA發(fā)射了兩臺(tái)相同的火星探測(cè)漫游者——勇氣號(hào)（MER-A）和機(jī)遇號(hào)（MER-B）。兩臺(tái)皆于2004年1月成功登陸并工作超過(guò)預(yù)定時(shí)間。傳回的資料中最有價(jià)值的大概是兩地過(guò)去有水的確實(shí)證據(jù)。塵卷風(fēng)和風(fēng)暴偶爾清除了太陽(yáng)能板上的沙塵，使他們得以超過(guò)預(yù)定任務(wù)時(shí)間而繼續(xù)工作。

2005年8月NASA發(fā)射了火星勘察衛(wèi)星，于2006年3月進(jìn)入火星軌道展開(kāi)為期2年的工作。它搭載更進(jìn)步的通訊系統(tǒng)，帶寬比之前任務(wù)總和還寬，且傳回的資料遠(yuǎn)多于過(guò)去任務(wù)的總和。擁有分辨率高達(dá)0.3米的相機(jī)——HiRISE，拍攝地表和天氣以尋找未來(lái)任務(wù)的適合登陸地點(diǎn)。2008年2月19日拍攝到北極冠邊緣的一系列雪崩影像。

2007年2月25日，探測(cè)彗星的羅塞塔號(hào)近距離飛掠火星并拍照，有拍到很高的云。

2009年2月17日，黎明號(hào)飛掠火星以重力助推前往目的地灶神星和谷神星，并在接近火星時(shí)拍了照。

中俄合作的火衛(wèi)一-土壤號(hào)與2011年升空，將會(huì)送回火衛(wèi)一土壤樣本。而該探測(cè)器還將搭載一顆重110公斤的火星探測(cè)器，也就中國(guó)第一艘無(wú)人駕駛火星探測(cè)器螢火一號(hào)（YH-1），預(yù)計(jì)乘坐俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)運(yùn)載火箭升空，航程大約10個(gè)月。螢火一號(hào)主要研究火星的電離層及周?chē)臻g環(huán)境，火星磁場(chǎng)等。該探測(cè)器發(fā)射到近地軌道后，因?yàn)榕c地面失去聯(lián)系變軌失敗，探測(cè)器的碎片于莫斯科時(shí)間2012年1月15日墜落在太平洋海域。

繼鳳凰號(hào)之后，NASA于2011年的發(fā)射的火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（好奇號(hào)），在2012年8月6日05:31UTC成功登陸火星的蓋爾撞擊坑。它和火星探測(cè)漫游者一樣是火星車(chē)，但更大更快更進(jìn)步。搭載激光化學(xué)檢測(cè)儀，可在13米外分析巖石組成 。比起之前其它火星任務(wù)，它攜帶了更多先進(jìn)科學(xué)儀器。本次任務(wù)的總成本達(dá)到了25億美元，是歷來(lái)最貴的火星探測(cè)任務(wù)。

2008年9月15日NASA發(fā)表了MAVEN任務(wù)，預(yù)計(jì)2013年以各種機(jī)器研究火星大氣。

芬蘭、俄羅斯的合作計(jì)劃M(mǎn)etNet包括數(shù)十個(gè)登陸器組成觀測(cè)網(wǎng)，以研究大氣結(jié)構(gòu)、物理和天氣。 這任務(wù)的前導(dǎo)任務(wù)將會(huì)于2011年先發(fā)射一至數(shù)個(gè)登陸器 ，有可能是和火衛(wèi)一-土壤號(hào)并在一起發(fā)射。 往后的發(fā)射會(huì)持續(xù)到2019年。

2016年ESA計(jì)劃發(fā)射第一臺(tái)火星車(chē)——ExoMars，它可挖掘兩米深以尋找有機(jī)物甚至火星生命。

2004年美國(guó)總統(tǒng)布希宣布載人火星任務(wù)為太空探索展望中的長(zhǎng)期目標(biāo)。 NASA和洛克希德·馬丁已開(kāi)始研究獵戶(hù)座太空船，計(jì)劃于2020年以前送人類(lèi)到月球，作為人類(lèi)登陸火星的準(zhǔn)備。2007年9月28日，NASA執(zhí)行長(zhǎng)麥可·D·格里芬聲明NASA預(yù)計(jì)于2037年以前送人類(lèi)到火星。

ESA希望于2030至2035年間送人類(lèi)上火星。 而在這之前有其他探測(cè)任務(wù)，包括ExoMars和火星樣本取回任務(wù)。

直達(dá)火星是羅伯·祖賓——火星學(xué)會(huì)的創(chuàng)始人和主席——提出的極低成本載人火星任務(wù)，使用重載的農(nóng)神五號(hào)級(jí)火箭，如戰(zhàn)神五號(hào)或太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的獵鷹九號(hào)，省略軌道組裝、低地軌道會(huì)合和月球燃料補(bǔ)給站而直接用小的太空船前往火星。修改后的計(jì)劃，叫做Mars to Stay[2]，改成先不送回第一批登陸者，狄恩·尤尼克說(shuō)明送回一開(kāi)始的四到六人所花費(fèi)用比送他們到火星還高，反而可再送二十人。[3]

2007 WD5：2007年11月20日NASAJPL近地天體觀測(cè)計(jì)劃發(fā)現(xiàn)，一顆直徑約50米的小行星 2007 WD5 可能會(huì)在2008年1月30日撞擊火星，但隨著觀測(cè)資料越多，終把撞擊概率降至0.01% ，小行星則于1月30日掠過(guò)火星。

火星生命

  畫(huà)家筆下有生命的火星

2000年，美國(guó)科學(xué)家在南極洲發(fā)現(xiàn)了一塊火星隕石。這是一塊碳酸鹽隕石，后被編號(hào)為ALH84001。美國(guó)國(guó)家航空航天局聲稱(chēng)在這塊隕石上發(fā)現(xiàn)了一些類(lèi)似微體化石的結(jié)構(gòu)，有人認(rèn)為這可能是火星生命存在的證據(jù)，但也有人認(rèn)為這只是自然生成的礦物晶體。直到2004年，爭(zhēng)論的雙方仍然沒(méi)有任何一方占據(jù)上風(fēng)。

有證據(jù)顯示火星曾比今日更適合生命存在，但生命在火星上到底是否真正存在過(guò)還沒(méi)有確切的結(jié)論。某些研究者認(rèn)為源自火星的ALH84001隕石有過(guò)去生命活動(dòng)的證據(jù)，但這一看法至今尚未得到公認(rèn)。另有反對(duì)的觀點(diǎn)認(rèn)為，自幾十億年前產(chǎn)生以來(lái)，該隕石從未長(zhǎng)期處于液態(tài)水存在的溫度下（因而不會(huì)曾有生命活動(dòng)）。

海盜號(hào)曾做實(shí)驗(yàn)檢測(cè)火星土壤中可能存在的微生物。實(shí)驗(yàn)只分析了海盜號(hào)著陸點(diǎn)處的土壤并給出了陽(yáng)性的結(jié)果，但隨后即被許多科學(xué)家所否定，而這一結(jié)果也仍就處在爭(zhēng)議之中。現(xiàn)存生物活動(dòng)也是火星大氣中存在微量甲烷的解釋之一，但亦有其它與生命無(wú)關(guān)的解釋。

人類(lèi)若對(duì)外星殖民，由于火星的適宜條件（同其他行星相比，火星最像地球，而且距離相對(duì)較近），它將是人類(lèi)的首選地點(diǎn)。

相關(guān)文化

中國(guó)古人認(rèn)為火星在位置及亮度上都常變不定，故稱(chēng)為“熒惑”，在星占學(xué)上象征殘、疾、喪、饑、兵等惡象?！盁苫笫匦摹笔腔鹦橇羰卦谛乃蓿ㄌ煨┑奶煳默F(xiàn)象，心宿主要有三顆星，中間這顆最亮，代表皇帝，旁邊的兩顆代表太子、庶子。熒惑守心是很罕見(jiàn)的天象，被認(rèn)為最不祥，可能出現(xiàn)兩種結(jié)果一是皇帝駕崩，或是宰相下臺(tái)。西漢成帝綏和二年（前7年），天文臺(tái)觀測(cè)到了熒惑守心，宰相翟方進(jìn)被漢成帝賜了毒酒自殺。翟方進(jìn)死沒(méi)幾天，漢成帝突然暴斃 ，王莽后來(lái)稱(chēng)帝，翟方進(jìn)之子翟義起兵反王莽。

臺(tái)灣清華大學(xué)黃一農(nóng)教授在他的專(zhuān)書(shū)《名家專(zhuān)題精講系列—社會(huì)天文學(xué)史十講》內(nèi)的其中一篇文章《中國(guó)星占學(xué)上最兇的天象──“熒惑守心”》提到，現(xiàn)在以電腦推算發(fā)現(xiàn)當(dāng)年并未發(fā)生此天象，中國(guó)史籍中記載熒惑守心共二十三次，但有十七次是偽造的。中國(guó)歷史上實(shí)際發(fā)生過(guò)的熒惑守心則共有三十八次，且在中國(guó)史籍多無(wú)記錄 。

關(guān)于火星的神話(huà)傳說(shuō)有：

阿瑞斯，希臘戰(zhàn)神

瑪爾斯，羅馬戰(zhàn)神

內(nèi)爾伽勒，巴比倫神祇

提爾，北歐神話(huà)中的戰(zhàn)神

火星 (妖怪)，中國(guó)神話(huà)中的妖怪，記載于《搜神記》

參見(jiàn)

太陽(yáng)系探測(cè)器列表

太陽(yáng)系探索時(shí)間線(xiàn)

大流士火星歷

藍(lán)莓石

火星科幻

火星三部曲

外星人

火星人

火星生命

參考文獻(xiàn)

Nadine G. Barlow (2008). Mars: An Introduction to its Interior, Surface and Atmosphere . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-85226-5Google圖書(shū)

Hartmann, William K. (2003). A Traveler"s Guide to Mars . New York: Workman Publishing. ISBN 0-7611-2606-6

Dr. Tony Phillips:"Making a Splash on Mars", Science@NASA article, 2000-06-29. Phillips describes the Martian "gullies" and explains the conditions under which liquid water can exist on the surface of Mars.

BBC News story on subsurface ice deposits on Mars

BBC News update on Mars Express" findings of polar water ice and water-eroded features on the surface

Mars Rover Scientists Wring Water Story from RocksThis image taken by Mars Rover Opportunity shows microscopic rock forms indicating past signs of water. Courtesy: NASA

The Political Economy of Very Large Space Projects (Journal Of Evolution and Technology)

exploreMarsnowInteractive Mars base simulation. Winner of 2003 Webby Award for Science.

NASA Mars Exploration Rover Home Page

Be on MarsAnaglyphs from the Mars Rovers (3D)

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