火星的历史火星（希腊语：Ares）是战争之神。这颗行星可能因其红色而得名。火星有时被称为红色星球。火星自史前时代就为人所知。当然，人们已经通过地面天文台对它进行了广泛的研究。但即使是非常大的望远镜也很难找到火星，因为它太小了。它仍然是科幻作家的最爱，是太阳系(除了地球)中最适合人类居住的地方。但不幸的是，洛厄尔和其他人“看到”的著名“运河”，就像巴索米娅公主一样是虚构的。第一个访问火星的宇宙飞船是年的水手4号。其他几艘紧随其后，包括火星2号，第一艘登陆火星的宇宙飞船是在年。20年后，火星探路者号于年7月4日成功登陆火星。年，火星探险者“勇气号”和“机遇号”登陆火星，发回了地质数据和许多图片；在火星上运行了三年多之后，他们仍然在运行。年，凤凰号登陆北部平原寻找水源。三个火星轨道器(火星勘测轨道器、火星奥德赛号和火星快车)目前也在运行。火星的轨道明显是椭圆形的。其结果之一是在太阳下远日点和近日点之间的温度变化约为30摄氏度。这对火星的气候有很大的影响。虽然火星的平均温度约为-55摄氏度，但火星表面的温差很大，从冬季极低的-摄氏度，到夏季白天的近27摄氏度。虽然火星比地球小得多，但它的表面积和地球的陆地表面积差不多。在所有的陆地行星中，火星有一些高度多样化和最有趣的地形，其中一些非常壮观：奥林匹斯山：太阳系中最大的山，比周围的平原高出24公里。它的底部直径超过公里，周围是6公里高的悬崖。极乐世界蒙斯：表面有许多陨石坑。其中一些可能是流星撞击形成的，但许多没有显示出流星撞击的特征。一些陨石坑呈放射状线状排列，一直延伸到山顶的破火山口——这些陨石坑很可能是由于岩浆从地表下撤退时崩塌而形成的，而不是流星撞击造成的。其他的环形山可能是由火山爆发形成的。火星上爆发火山活动的证据很难从以前的火星探测器图像中辨认出来。塔西斯：火星表面的一个巨大隆起，直径约公里，高10公里。乌托邦平原：是一大片平原，是已知的火星和太阳系中最大的撞击盆地，直径估计为公里，是海盗2号着陆器于年9月3日着陆并开始探索的火星区域。它位于阿盖尔·普莱蒂娅的对跖点。水手谷：峡谷系统公里长，2至7公里深。赫拉斯盆地：位于南半球的一个陨石坑，深6公里，直径公里。火星表面的很多地方都非常古老，坑坑洼洼，但也有更年轻的裂谷、山脊、丘陵和平原。(用望远镜，甚至是哈勃太空望远镜，都无法看到这些细节；所有这些信息都来自火星上的宇宙飞船。)火星的南半球主要是与月球相似的古代坑坑洼洼的高地。相比之下，北半球大部分地区是由平原组成的，这些平原年代较早，海拔较低，历史也复杂得多。在边界处似乎发生了几公里的突然海拔变化。造成这种突然边界的原因尚不清楚(有些人推测它们是由于火星吸积后不久的一次非常大的撞击造成的)。火星全球勘测者绘制了一幅漂亮的火星3D地图，清楚地显示了这些特征。只有根据火星表面的数据和它的体积统计数据，才能推断出火星的内部。最有可能的情况是一个半径约公里的致密核，一个比地球密度稍高的熔融岩质地幔和一个薄的地壳。来自火星全球勘测者的数据显示，火星的地壳在南半球大约有80公里厚，而在北半球只有35公里厚。与其它类地行星相比，火星的密度相对较低，这表明它的核心除了铁(铁和硫化铁)外，可能还含有相当大比例的硫。像水星和月球一样，火星目前似乎缺乏活跃的板块构造，没有证据表明最近地表的水平运动，如地球上常见的褶皱山脉。由于没有横向板块运动，地壳下的热点相对于地表保持在一个固定的位置。这一点，再加上较低的地表重力，可以解释塔利斯凸起及其巨大的火山。目前还没有火山活动的证据。然而，来自火星全球勘测者的数据表明，火星很可能在过去的某个时候有过构造活动。在火星上的许多地方，包括大洪水和小河流系统，都有非常明显的侵蚀迹象。在过去的某个时候，很明显地表有某种液体，可能是液态水，但也存在其他可能性。可能有大湖泊甚至海洋。火星全球勘测者拍摄的一些非常漂亮的层状地形图像和“海洋机遇号”的矿物学结果加强了这一证据。大多数都指向了湿润期，那是很久以前发生的。侵蚀河道的年代估计约为40亿年。然而，火星快车在年初发布的图像显示，在最近(可能是万年前)，火星上似乎是一片冰冻的海洋。确认这一解释将是一个非常大的事情。(水手谷不是由流水创造的。它是由地壳的拉伸和开裂与塔尔西斯隆起的形成有关。)在早期，火星更像地球。与地球一样，地球上几乎所有的二氧化碳都被用来形成碳酸盐岩。但由于缺乏像地球一样的板块构造，火星无法将这些二氧化碳再循环回大气层，因此无法维持显著的温室效应。因此，在离太阳那么远的地方，火星的表面比地球要冷得多。火星的大气层非常稀薄，主要由残留的少量二氧化碳(95.3%)、氮气(2.7%)、氩气(1.6%)、少量氧气(0.15%)和水(0.03%)组成。火星表面的平均气压不到地球的1%，但它随海拔高度的变化而变化很大。但它的厚度足以支持强风和巨大的沙尘暴，有时会席卷整个火星几个月。火星稀薄的大气层会产生温室效应，但这只会使地表温度升高5度，比我们在金星和地球上看到的要少得多。早期的望远镜观测显示，火星两极都有永久的冰帽，即使用小型望远镜也能看到它们。我们现在知道它们是由水冰和固体二氧化碳(“干冰”)组成的。冰盖呈层状结构，冰层交替，暗尘浓度不同。在北方的夏天，二氧化碳完全升华，留下一层残留的水冰。欧洲航天局的火星快车显示，在南极冰帽下方也存在类似的水冰层。造成这种分层的机制尚不清楚，但可能是由于气候变化，而气候变化与火星赤道与轨道平面之间的倾角长期变化有关。在低纬度地区也可能有水冰隐藏在地表之下。极地冰帽范围的季节性变化使全球大气压力变化了约25%。最近哈勃太空望远镜的观测显示，海盗号任务期间的情况可能并不典型。现在火星的大气似乎比海盗号着陆器测量的更冷也更干燥。海盗号着陆器进行了实验，以确定火星上是否存在生命。结果有些模棱两可，但大多数科学家现在认为，他们没有证据表明火星上有生命(然而，仍有一些争议)。乐观者指出，只有两个微小的样本被测量，而且不是来自最有利的位置。更多的实验将在未来的火星任务中进行。年8月6日，大卫·麦凯等人在陨石ALH中发现了他们认为可能是古代火星微生物的证据。尽管仍有一些争议，科学界的大多数人还没有接受这个结论。如果火星上有或曾经有生命，我们仍然没有发现它。火星的各个区域都存在着大而非全球性的弱磁场。这一出人意料的发现是由火星环球探测器在进入火星轨道几天后发现的。它们可能是早期全球磁场的残余，但后来消失了。这可能对火星内部的结构、过去的大气历史以及古代生命的可能性有重要意义。当它在夜晚的天空中，火星很容易用肉眼看到。对于业余望远镜来说，火星是一个困难但有价值的目标，尽管火星每年只有三到四个月最接近地球。它的表面大小和亮度根据它相对于地球的位置变化很大。有几个网站显示了火星在天空中的当前位置。大气火星大气的组成与金星极为相似，金星有着整个太阳系中最不宜居的大气之一。火星和金星大气的主要成分都是二氧化碳(火星占95%，金星占97%)，但金星受到失控的温室效应的控制，温度超过℃，而火星上的温度从不超过27℃。巨大的差别在于两个大气压的密度。金星的大气层非常厚，而火星的大气层却很薄。简单地说，如果火星拥有更厚的大气层，它就会像金星。此外，在如此稀薄的大气中，产生的大气压力只有地球海平面的1%左右。这相当于地球表面以上35公里处的压力。关于火星大气的一个长期研究领域是它对液态水存在的影响。这项研究表明，尽管极地冰帽上有冻结的水，空气中也有水蒸气，但由于低温和低压造成的弱大气，液态水不可能存在于地球表面。然而，行星探测任务提供的证据表明，液态水确实存在于行星表面下1米处。令人惊讶的是，尽管火星大气稀薄，但它经历了各种天气模式。这种天气的主要形式是风，其他表现形式包括沙尘暴、霜冻和雾。这种天气的结果是，地球表面某些特定的地方出现了侵蚀。作为对火星大气的最后说明，主要的理论认为，火星大气的密度可能曾经大到足以支持大片的海洋。然而，通过过去的一些手段，大气层发生了巨大的变化。对于这种变化的一个流行的解释是，火星是被一个大的物体撞击的，在这个过程中，它的大部分大气被喷射到太空中。表面火星的表面可以分成两大区域，巧合的是，这两大区域被火星的半球分开。北半球被认为是相对平滑的，很少有陨石坑，而南半球是一个高原地区，比北部平原有更严重的陨石坑。除了地形上的差异外，这两个地区的显著特征似乎是地质活动，其中北部平原更为活跃。火星表面是太阳系中已知最大的火山奥林匹斯山和最大的峡谷水手谷的所在地。奥林匹斯山高25公里，底径公里，是地球上最高的山峰珠穆朗玛峰高度的三倍。水手谷有公里长，公里宽，近7公里深。为了正确地理解它的大小，水手谷将从美国的东海岸一直延伸到西海岸。自从“火星脸”的形象出现以来，它就一直存在于流行文化中。这张照片是年由“海盗一号”宇宙飞船拍摄的，许多人认为这是火星上存在外星生命的证据。然而，随后的图像显示，是灯光(和一点想象力)给这个建筑带来了生机。内部与其他类地行星相似，火星内部也分为三层：地壳、地幔和地核。虽然无法进行精确测量，但科学家可以根据水手谷的深度来预测地壳的厚度。这样一个深而广的山谷系统，位于南半球，除非那里的地壳比地球的地壳厚得多，否则是不可能存在的。据估计，它的厚度在北半球为35公里，在南半球为80公里。水星的核心据信直径约公里，主要由铁构成。有大量的研究正在进行，以确定火星的核心是否坚固。一些科学家指出，如果没有一个明显的磁场，就表明地核是固态的。然而，在过去的十年里，大量的数据表明，地核至少部分是液态的。随着火星表面磁性岩石的发现，至少在火星历史上的某个时候，它确实拥有一个液态核。轨道和旋转火星的轨道有三个值得注意的原因。首先，它的离心率是所有行星中第二大的，仅次于水星。由于这个更椭圆的轨道，火星的近日点2.07x10^8千米比远日点2.49x10^8千米大得多。其次，有证据表明，这种高度的离心率并不总是存在的，它可能比地球在火星历史上的某一时刻的离心率要低。造成这种变化的原因是由于邻近行星对火星施加的引力。第三，在所有的类地行星中，火星是唯一一个持续时间比地球长一年的行星。当然，这是由于它的轨道距离。火星一年相当于地球上的天。火星完成一个完整的自转周期大约需要24小时40分钟，这很容易使火星日成为地球日长度上最接近的一天。在大约25度时，火星的轴向倾斜是火星与地球的另一个相似之处。这意味着火星实际上经历了和地球一样的季节，尽管由于火星的轨道距离，每个季节都要长得多。然而，与地球不同的是，火星的两个半球在每个季节经历着完全不同的温度。这是由于行星轨道的偏心率要大得多。
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