火星

太阳系第四颗行星，也是一颗拥有与地球最相似环境的红色行星，是人类最具潜力的载人探测候选目标。

火星

概述

火星（火星，Mars）是太阳系的第四颗行星，与太阳的平均距离约为2.28亿公里。由于其表面富含氧化铁（铁锈）成分而呈现红色，因此被称为"红色行星（Red Planet）"。由于自转周期、季节、极冠以及过去的水痕迹等均与地球相似，火星被认为是太阳系中最可能存在生命的行星，也是人类载人探测的首选目标。

主要内容

物理特性

火星的赤道半径约为3,396公里，约为地球的一半，质量仅为地球的约10.7%。平均密度为3.93 g/cm³，低于地球（5.51 g/cm³），可见其由相对较轻的物质构成。自转周期为24小时37分，与地球非常接近，因此使用名为"太阳日（Sol）"的独有时间单位。公转周期约为687天，自转轴倾角为25.2度，与地球（23.4度）相似，因此存在季节变化。不过其公转轨道偏心率为0.093，相对较大，因此季节间的温差比地球更为极端。

大气与气候

火星大气中二氧化碳占95%以上，还含有约2.8%的氮、约2%的氩以及0.13%的氧。大气压仅为地球的约0.6%，极其稀薄，液态水难以在表面长期存在。平均表面温度约为−63°C，赤道地区白天可升至20°C，但夜间会降至−90°C以下。每年冬季，二氧化碳在极地冻结使极冠扩张，春季又重新升华，形成"二氧化碳循环"。大气中还会出现地球上无法见到的巨大尘暴，持续数周至数月，笼罩整个行星。

地质与地形

火星拥有太阳系中最壮观的地形。其代表性景观包括高达约22公里的太阳系最大火山奥林帕斯山（Olympus Mons），以及绵延4,000公里以上的巨大峡谷水手号峡谷（Valles Marineris）。南半球地势较高且陨石坑密布，而北半球则地势低平，这被称为"火星二分法（Martian dichotomy）"。探测器发现了过去的河流、三角洲、湖泊痕迹以及黏土矿物、硫酸盐等，这有力地表明早期火星曾富含液态水。极地存在由水冰与二氧化碳冰混合而成的极冠，地下则据推测埋藏有相当数量的水冰。

卫星

火星拥有火卫一（Phobos）和火卫二（Deimos）两颗小卫星。两颗卫星均呈不规则的马铃薯形状，被认为是捕获的小行星。火卫一距离火星非常近（平均距离约9,378公里），并正逐渐向火星靠近，据预测在数千万年后将因潮汐力而碎裂或撞向火星。

探测历史

火星探测在20世纪60年代随着苏联的火星计划（Mars program）和美国的"水手号"计划而正式展开。1965年，"水手4号"首次传回火星近距离照片；1976年，"海盗1号"和"海盗2号"首次着陆火星表面并开展生命探测实验。此后，"探路者号"（1997年）、"勇气号"与"机遇号"（2004年）、"好奇号"（2012年）、"毅力号"（2021年）等巡视器接连着陆，进行地质分析、有机物搜寻和样本采集。"洞察号"通过观测火星地震（火震）为研究其内部结构奠定了基础，多颗轨道器则对地表、大气和地下进行常态观测。

生命存在的可能性

火星生命探测沿着"现存的活生命"与"过去生命的痕迹"两个方向展开。甲烷浓度的季节性变化、地下液态水存在的可能性、富含黏土矿物的沉积层等，都是生命探测的核心目标。不过，火星表面因强烈的紫外线与辐射以及极端干燥的环境，对生命而言极为严酷，学界正关注地下深处或过去的沉积环境。

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