火星：我们对红色星球的了解

火星是太阳的第四颗行星。适合红色星球的血腥色彩，罗马人将它命名为战争之神。事实上，罗马人抄袭了古希腊人，他们也将这个星球命名为战争之神阿瑞斯，其他文明通常也会根据其颜色给出行星的名称，例如，埃及人将其命名为“她的Desher”，意思是“红色的”，而中国古代的天文学家将其称为“火星”。
身体特征
火星以其明亮的锈色而闻名，因为它的风化土中含有富含铁的矿物质，松散的灰尘和岩石覆盖其表面。地球的土壤也是一种风化土，虽然其中含有有机物。根据美国宇航局的说法，铁矿物会氧化或生锈，导致土壤看起来变红。
在冷，薄气氛意味着液态水可能不能在火星表面存在的任何时间长度，称为重复斜坡线的特征可能会在表面上喷出咸水，但这一证据存在争议； 一些科学家认为，从这个区域的轨道上发现的氢可能反而表明盐水。这意味着虽然这个沙漠行星只有地球直径的一半，但它拥有相同数量的干地。
红色星球是太阳系中最高的山峰和最深，最长的山谷的所在地。奥林巴斯蒙斯大约17英里（27公里）高，大约是珠穆朗玛峰的三倍，而山谷的 Valles Marineris系统，以1971年发现它的Mariner 9探测器命名，深达6英里（10公里）并向东西延伸约2,500英里（4,000公里），约为火星周围距离的五分之一，接近澳大利亚的宽度。
科学家们认为，Valles Marineris主要是在地壳被拉伸时形成的，系统内的个别峡谷宽达60英里（100公里）。峡谷融合在Valles Marineris的中心区域，宽达370英里（600公里）。从一些峡谷的末端和层状沉积物中出现的大通道表明峡谷可能曾经充满了液态水。
火星也拥有太阳系中最大的火山，奥林巴斯蒙斯就是其中之一。这座巨大的火山直径约370英里（600公里），足以覆盖新墨西哥州。奥林巴斯蒙斯是一座盾形火山，其斜坡像夏威夷火山一样逐渐上升，并且是在凝固之前长距离流动的熔岩喷发而形成的。火星还有许多其他类型的火山地貌，从小而陡峭的锥体到涂有硬化熔岩的巨大平原。地球上可能还会发生一些小火山爆发。

火星上遍布着河道，峡谷和沟壑，并表明近来液态水可能已经流过地球表面。有些频道宽60英里（100公里），长1,200英里（2,000公里）。 水可能仍然存在于地下岩石的裂缝和孔隙中。通过在2018年科学家的一项研究表明，咸的水下面的火星表面可能持有相当数量的氧气，这将支持微生物的生命。但是，氧气量取决于温度和压力； 随着旋转轴的倾斜移动，火星上的温度会不时变化。
火星的许多地区都是平坦的低洼平原。北部平原中最低的是太阳系中最平坦，最平滑的地方，可能是由曾经流过火星表面的水造成的。北半球大多位于比南半球更低的高度，这表明北方的地壳可能比南方更薄。北方和南方之间的这种差异可能是由于火星诞生后不久产生了非常大的影响。
火星上的陨石坑数量因地而异，取决于表面的年龄。南半球的大部分地表都非常古老，许多陨石坑也是如此，包括地球上最大的，1400英里宽（2,300公里）的Hellas Planitia而北半球的陨石坑更年轻，因此陨石坑更少。一些火山也有一些陨石坑，这表明它们最近爆发了，最后的熔岩覆盖了任何古老的陨石坑。一些陨石坑周围有不寻常的碎片沉积物，类似于凝固的逆流，可能表明撞击者撞击地下水或冰。
2018年，欧洲航天局的火星快车太空船探测到冰冷的Planum Australe下面的水和谷物泥浆。（有些报道将其描述为“湖泊”，但尚不清楚水中有多少地下水。）据说这个水域大约12.4英里（20公里）。它的地下位置让人想起南极洲类似的地下湖泊，这些湖泊已经被发现可以容纳微生物。今年晚些时候，火星快车还在红色星球的科罗廖夫火山口发现了一个冰冷的巨大区域。
极地帽
看似精细分层的水冰和尘埃堆积的巨大沉积物从极地延伸到两个半球的大约80度的纬度。这些可能是在很长一段时间内通过大气沉积的，在这两个半球的大部分层状沉积物之上是全年保持冷冻的水冰盖。
冬季会出现额外的季节性霜冻，它们由固体二氧化碳制成，也称为“干冰”，它是从大气中的二氧化碳气体中冷凝而来的。在冬季的最深处，这种霜可以从极地延伸到纬度低至45度，或者在赤道的中途。该干冰层似乎有一个质地蓬松，像新雪，根据地球物理学研究杂志，行星的报告。
气候
火星比地球更冷，很大程度上是因为它与太阳的距离更远的平均温度为约零下80华氏度（零下60摄氏度），虽然它可以从负195°F（零下125℃）的磁极附近的冬季期间改变多达在赤道附近中午70°F（20℃） 。
火星富含二氧化碳的大气层的平均密度也比地球大约低100倍，但它的厚度足以支撑天气，云和风。由于冬季迫使二氧化碳从火星空气中冻结，因此大气密度随季节而变化。在古代，大气层可能更厚，能够支撑水面上的水流。随着时间的推移，火星大气层中较轻的分子在太阳风的压力下逃逸，这影响了大气，因为火星没有全球磁场。美国宇航局的MAVEN（火星大气和挥发性进化）任务正在研究这一过程。
美国宇航局的火星侦察轨道器发现了第一个确定的二氧化碳雪云探测器，使火星成为太阳系中唯一能够承受这种不寻常冬季天气的物体，红色星球也会导致水冰雪从云层中落下。
火星上的沙尘暴是太阳系中最大的沙尘暴，能够覆盖整个红色星球并持续数月。关于为什么沙尘暴在火星上如此大的原因的一个理论是因为空气中的尘埃粒子吸收了太阳光，使附近的火星大气变暖。温暖的空气袋然后流向较冷的区域，产生风。强风将更多的灰尘从地面上升起，从而加热大气，增加风力并吸收更多灰尘。

轨道特征
与地球一样，火星的轴线相对于太阳倾斜。这意味着像地球一样，落在红色星球某些部分的太阳光量在一年中会有很大差异，从而给火星带来季节。然而，火星经历的季节比地球更为极端，因为红色星球围绕太阳的椭圆形椭圆形轨道比其他任何主要行星都更加拉长。当火星最接近太阳时，它的南半球向太阳倾斜，给它一个短暂的，非常炎热的夏天，而北半球则经历一个短暂寒冷的冬天。当火星离太阳最远时，北半球向太阳倾斜，给它一个漫长而温和的夏天，而南半球经历一个漫长而寒冷的冬天。
红色行星轴的倾斜随着时间的推移而剧烈波动，因为它没有被大型月球稳定，例如地球。这导致了整个历史上火星表面的不同气候。2017年的一项研究表明，倾斜度的变化也会影响 甲烷释放 到火星大气中，导致暂时变暖，导致水流动。
有关火星轨道的事实：
与太阳的平均距离：141,633,260英里（227,936,640公里）。相比之下：地球的1.524倍。
近日点（最近）：128,400,000英里（206,600,000公里）。相比之下：地球的1.404倍。
Aphelion（最远）：154,900,000英里（249,200,000公里）。相比之下：地球的1.638倍。
组成和结构
大气成分（按体积计）
据美国国家航空航天局称，火星大气中二氧化碳含量为95.32％，氮含量为2.7％，氩含量为1.6％，氧含量为0.13％，一氧化碳含量为0.08％，含少量水，氮氧化物，氖，氢 - 氘 - 氧，氪和氙。
磁场
火星目前没有全球磁场，但其地壳区域的磁化强度至少比地球上测得的强度高10倍，这表明这些区域是古代全球磁场的残余物。
化学成分
火星可能有一个由铁，镍和硫组成的坚固核心。火星的地幔可能与地球相似，因为它主要由橄榄岩组成，橄榄岩主要由硅，氧，铁和镁组成。地壳可能主要由火山岩玄武岩构成，这种玄武岩在地球和月球的地壳中也很常见，虽然一些地壳岩石，特别是在北半球，可能是一种安山岩，一种含有更多的火山岩。二氧化硅比玄武岩。
内部结构
科学家认为，平均而言，火星核心直径在1,800到2,400英里（3,000和4,000公里），其地幔宽约900至1,200英里（5,400至7,200公里），地壳约30英里（50公里）厚。

火星的卫星
美国天文学家Asaph Hall在1877年的一周内发现了火星，火卫一和Deimos 的两个卫星。霍尔几乎放弃了对火星卫星的搜寻，但他的妻子安吉丽娜却催促他。他在第二天晚上发现了Deimos，并在那之后六天发现了Phobos。在希腊战争神阿瑞斯波波斯的儿子意味着“恐惧”之后，他命名为卫星，而Deimos则意为“溃败”。
Phobos和Deimos显然都是由富含碳的岩石与冰混合而成，并被灰尘和松散的岩石覆盖。它们在地球的月球旁边很小，并且形状不规则，因为它们缺乏足够的重力以将自己拉成更圆形的形状。最宽的火卫是大约17英里（27公里），而最宽的Deimos大约是9英里（15公里）。
这两个卫星都被来自流星撞击的陨石坑麻痹。Phobos的表面也有一个错综复杂的凹槽图案，这可能是在撞击产生月球最大的陨石坑后形成的裂缝 - 一个大约6英里（10公里）宽的洞，或几乎是Phobos宽度的一半。他们总是向火星展示同样的面孔，就像我们的月亮对地球一样。
仍然不确定Phobos和Deimos是如何诞生的。它们可能是由火星的引力捕获的小行星，或者它们可能是在行星形成的同时在火星轨道上形成的。根据意大利帕多瓦大学的天文学家的说法，从火卫一反射的紫外线提供了强有力的证据，证明月球是一颗被捕获的小行星。
火卫一逐渐向火星方向盘旋，每个世纪距离红色星球约6英尺（1.8米）。在5000万年内，火卫一将砸入火星或分裂并在地球周围形成一团碎片。
研究与探索
第一个用望远镜观察火星的人是伽利略·伽利莱。在接下来的一个世纪里，天文学家发现了这颗行星的极地冰帽。在19世纪和20世纪，研究人员认为他们在火星上看到了一条长而直的运河网络，暗示了可能的文明，尽管后来这些被证明是对他们看到的黑暗区域的错误解释。
许多火星岩石已经落到了地球表面，为科学家提供了一个难得的机会来研究火星岩石，而不必离开我们的星球。其中最具争议的发现之一是Allan Hills 84001（ALH 84001）一种火星陨石，据说在1996年含有令人想起小化石的形状。该发现在当时引起了很多媒体的关注，但随后的研究驳回了这一想法。该声明在2016年宣布成立20周年之际仍在进行，在2018年，一项独立的陨石研究发现，有机分子，生命的基石，虽然不一定是生命本身，可能是通过类似电池的化学反应在火星上形成的。
机器人宇宙飞船在20世纪60年代开始观测火星，美国于1964年发射了水手4号，1969年发射了水手6号和7号。任务显示火星是一个贫瘠的世界，没有任何人们在那里想象的生命或文明的迹象。1971年，水手9号绕着火星运行，映射了大约80％的地球，发现了它的火山和峡谷。
苏联在20世纪60年代和70年代初期也发射了许多太空船，但大多数飞行失败了。火星2（1971）和火星3（1971）成功运行，但由于沙尘暴无法绘制地表。美国宇航局的Viking 1 着陆器于1976年降落在火星表面，这是第一次成功登陆红色星球。着陆器拍摄了火星表面的第一张特写图片，但没有发现生命的有力证据。
成功到达火星的下两艘飞机是火星探测器，着陆器和火星全球探测器，一种轨道飞行器，都是在1996年发射的。一个名为Sojourner的小型机器人，名为 Sojourner，是第一个探索另一个星球表面的轮式探测器，冒险在地球表面分析岩石。
2001年，NASA发射了火星奥德赛探测器，探测到火星表面下方的大量水冰，大部分位于3英尺（1米）高处。仍然不确定是否有更多的水位于下方，因为探测器不能更深地看到水。

2003年，火星比过去6万年的任何时候都更接近地球。同年，美国国家航空航天局（NASA）发射了两个绰号为精神和机遇的探测器 ，探测了火星表面的不同区域。两个探测器都发现了水一旦流过地球表面的迹象。
2008年，美国宇航局派出另一个任务凤凰号登陆火星北部平原，寻找成功的水。
2011年，美国宇航局的火星科学实验室任务派出了火星好奇号火星探测器，研究火星岩石并确定造成它们的地质过程。特派团的调查结果是红色星球表面的第一颗陨石。火星车在地表发现了复杂的有机分子，以及大气中甲烷浓度的季节性波动。
美国宇航局还有另外两个在地球上工作的轨道探测器，火星勘测轨道器和MAVEN（火星大气和挥发性进化）。欧洲航天局（ESA）也有两个环绕地球的航天器： Mars Express 和Trace Gas Orbiter。
2014年9月，印度的火星轨道飞行任务也到达红色星球，成为第四个成功进入火星轨道的国家。
2018年11月，NASA向地面发送了一个名为Mars InSight的固定着陆器。InSight将通过挖掘地下探测器来检查地球的地质活动。
美国国家航空航天局计划推出一个名为“火星2020”的好奇号的继任漫游者任务。这项任务将寻找古老的生命迹象，并且根据其样本看起来多么有希望，它可以将结果“缓存”在红色星球的安全点上未来的火星车要接。
欧洲航天局正在开发自己的ExoMars火星车，该火星车也应该在2020年发射，并将包括深入红色星球的钻探，收集大约2米（6.5英尺）深的土壤样本。
失去的任务
火星远不是一个容易触及的星球。美国宇航局，俄罗斯，欧洲航天局，中国，日本和苏联在探索红色星球的过程中共同失去了许多宇宙飞船。值得注意的例子包括：
1992年 - 美国宇航局的火星观察员
1996年 - 俄罗斯的火星96
1998年 - 美国宇航局的火星气候轨道器，日本的Nozomi
1999年 - 美国宇航局的火星极地着陆器
2003年 - ESA的Beagle 2着陆器
2011年 - 俄罗斯的Fobus-Grunt与中国英火1号轨道飞行器一起执行福波斯
2016年 - ESA的Schiaparelli测试着陆器
未来的人类任务
机器人不是唯一获得火星票的人。来自政府机构，学术界和工业界的科学家研讨会小组已经确定，到 2030年代， 美国宇航局领导的火星载人任务应该是可能的。然而，在2017年底，特朗普政府指示美国宇航局在前往火星之前将人们送回月球。美国宇航局现在更专注于一个名为月球轨道平台 - 网关的概念，该概念将成为一个月球空间站和进一步太空探索的总部。
在过去的几十年里，红色星球的机器人任务取得了很大的成功，但让人们进入火星仍然是一个相当大的挑战。使用当前的火箭技术，人们需要几个月才能前往火星，这意味着它们将在微重力下生存数月，这对人体具有毁灭性的影响。在微重力下数月之后，在火星上适度的重力活动可能会非常困难。关于微重力影响的研究继续在国际空间站进行。
美国宇航局不是唯一一个拥有火星宇航员希望的人。伊隆·马斯克，SpaceX公司的创始人，概述了米 ultiple概念，把人们带到火星。2018年11月，马斯克将SpaceX未来的“大猎鹰火箭”重新命名为“星舰”。其他国家，包括中国和俄罗斯，也宣布了将人类送往火星的目标。