关于火星的论文

火星，因其荧荧如火，亮度经常变化，位置也不固定，我国古人将火星取名为“荧惑”；古巴比伦人称“尼嘎”（刚烈英雄）；古埃及人称“哈·底契” （红色亮星）。在古希腊和古罗马的神话中，火星是宙斯和赫拉的儿子，他司职战争，形象英俊，勇猛顽强，喜欢打仗，是力量与权力的象徵，是好斗与屠杀的战神。古希腊人称火星为“阿瑞斯”（战神）。 火星有两个平均直径十几千米的小卫星，就是以阿瑞斯的两个儿子——福波斯和德瑞斯命名的；古罗马人称火星为“玛尔斯”，是身披盔甲浑身是血的战神，火星的符号是♂。Mars之名和火星符号被国际沿用至今。 1609年，意大利科学家伽利略第一次用望远镜观察火星，开创了人类用科学仪器观测火星之先河。1666年，G.卡西尼 通过望远镜观察火星并确定了其转动周期，计算火星的日长是24小时40分钟。1672年，惠更斯第一次发现在火星的南极有一个白点，可能是极冠，并第一次提出了可能存在地外生命的猜想。1777－1783年，英国天文学家W.赫歇尔用自己发明的望远镜研究了火星，并错误地认为火星上黑暗的地方是海洋，明亮的地方是陆地，还认为所有的星球都居住有生命。他还预言，也许火星居民也享受着与我们类似的环境。 1877年米兰天文台台长亚帕雷利斯基观测火星之后，宣布他看到了火星上的“cannali”，原意是道路却被错译为“运河”，后来演绎出火星上有运河就有开凿和利用运河的火星人和兴盛的农业。19世纪末，开始了火星运河的狂热研究，大量有关 “火星人”、“火星人袭击地球”、“大战火星人”等小说和电影应运而生。1905年，美国的厄尔火星观察台，拍摄到火星38条“运河”的照片。 已知的火星 太阳系的八大行星，按照距离太阳由近及远的次序依次是：水星、金星、地球和火星，由于它们体积较小，密度较大，具有固体的岩石表面，被称为类地行星或内行星；火星之外是木星、土星、天王星和海王星四个巨行星，也叫类木行星。 火星的平均赤道半径为3393千米，仅为地球的53%；火星的质量是地球质量的；火星绕太阳的公转的运行轨道呈椭圆形，周期为687天，即个地球年；火星的自转情况跟地球相似，自转方向跟地球相同，自转周期也就是火星一天的时间为小时；火星的自转轴是倾斜的，倾角为。，因此火星上也有四季变化，但每个季节大约比地球季节要长一倍。 火星与太阳的距离比地球远，平均距离约为 亿千米（地球约亿千米），火星表面的年平均温度为-57。C,表面昼夜温度变化于20℃到一139℃之间，火星比地球寒冷，昼夜温差比地球大。 火星表面的重力加速度是米/秒2，逃逸速度米/秒，而地球分别是米/秒2和米/秒；因此火星的引力场较弱，大气比较稀疏容易逃逸，平均表面气压仅700帕，不到地球海平面气压的1%。火星大气的主要成分是CO2（占），其次是N2（占）。火星由于大气稀薄，风速很大，风在火星表面肆虐，形成了广泛分布的活动沙丘和沙漠。火星上经常发生台风和龙卷风。当风速达到50～100米/秒时，100微米的尘沙被吹到大气中，形成区域性尘暴。每个火星年约发生上百次区域性尘暴，几个区域性尘暴偶然联合起来，把大量尘沙卷到30千米的高空，发展成全球性大尘暴，可持续几个星期。 火星的地形明显地不对称，南半球的地势比北半球高。火星表面的2/3都是古老的、撞击坑非常密集的地形。南半球分布有无数网络状的河谷系统，它们看上去象是被流水切割形成的，太阳系最长、最大的水手大峡谷，长3000多千米，宽600千米、深约8千米；而地球上美国亚利桑那州的“大峡谷”，其长度仅 800千米、宽30千米、深千米。火星给人印象最深刻的面貌是巨大的盾状火山，例如奥林匹克火山就是一个庞然大物，直径达550千米，山峰高千米，是太阳系最高的山峰。火星的北半球似乎曾经是辽阔的大洋盆地，是“河流”汇集的“海洋”。火星是一个寒冷的、干燥的荒漠世界。 寻找生命迹象 自1961年以来，美国和前苏联在火星探测上展开了一场激烈的竞争。 2003年，欧空局开始发射“火星快车”探测火星，迄今为止对火星实施了42次探测，探测方式实现了对火星的飞越、环绕、软着陆、火星车巡视和现场分析样品，突破了一系列关键技术，大大提高了人类对太阳系探测的能力，获得了对火星深入系统的科学认识。火星探测的科学问题主要集中在探测火星生命活动的信息，探测与研究火星的演化，以及与类地行星的比较研究和探讨火星的长期改造与今后大量移民建立人类第二个栖息地的前景，为人类社会的持续发展服务。 火星探测的首要任务是探测火星生命活动的信息。通过大量火星轨道环绕探测器的探测，特别是美国在1975年发射的海盗1号和海盗2号着陆器和2007年发射的凤凰号着陆器，在火星表面开展了一系列生命活动信息的探测与生命科学实验，证明当今火星表面没有任何生命活动的迹象。 正当人们对火星生命的探测怀着绝望之际，却在火星大气层中发现了含有微量的水蒸气和甲烷，又重新点燃了探测火星生命的希望。凡有生命的活动必定会释放甲烷，大气层中的甲烷可能表证火星有最低等生命的活动。地球上广泛分布的天然气藏（主要成分是甲烷），绝大部分也是生物成因；但是，在大庆等地也发现一些天然气藏是由非生物过程形成的。因此，关键问题是要科学判别火星大气中的甲烷是生物成因，还是非生物成因？由于火星大气中甲烷的含量仅有30ppt（1ppt是1万亿分之一），当今火星探测卫星的同位素质谱仪还不具备测定甲烷等化合物碳同位素的技术能力，只能在技术取得突破后才有可能予以回答。 1984年在南极阿连山地区找到了一块火星陨石ALH84001。美国的科学家将陨石切片在电子显微镜下观察，发现陨石中有大量密密麻麻分布的微体生物 “化石”——细菌。微体生物的截面大约只有1%头发丝大小。经测定，ALH 84001的形成年龄为36亿年，表明36亿年前，火星曾繁衍过最低等的生命——细菌。当时，地球发育的生物水平也是最低等的微体生物——细菌。问题引发了更大范围的科学争论：既然火星的生物“化石”现在可以带到地球上来，在更远古的时代，火星的生命物质也可以随陨石带到地球上来，说不定地球的生命是火星生命的后代。当然也完全可以相反，地球的生命物质也可以随地球陨石带到火星上去，火星的生命却是地球生命的后代。也许地球和火星都曾各自发育过生命。由于火星环境恶劣，生命被夭折了，而地球的生命得以演化繁衍。ALH84001经过全世界科学家的精细研究，有一派科学家列举大量事实证明，这些“化石”并不是生命物质的化石，而是自然过程形成的特殊结构，是典型的非生物成因。火星是否曾经有过生命仍然是一个谜。 希望依然存在 火星现在没有任何生命活动的信息。火星过去可能发育过生命，火星的演化历史的确存在过气候适宜于生命产生与生存的环境。大量的探测成果表明，火星表面存在大量的古河道体系和水流动痕迹。生命产生与演化的必要条件之一是必须有水的存在，而火星上曾经有过大量的水体活动，无疑给火星上曾经有过生命物质的观点提供了有利的证据。要确证火星曾经存在过生命，必须找到火星表面的沉积岩并在沉积岩中发现火星的生物化石。 火星现在是不是具备生命存在与繁衍的条件与环境？ 根据海底黑烟囱、极地冰盖下、盐湖淤泥和炎热沙漠等极端环境下各种生命形态的发现与研究，表明火星表面的环境依然具备生命繁衍的条件。由于火星表面是干枯的，没有水体的活动，而大量的事实证明火星的水体埋藏在地下。探测火星地下水的埋藏位置，有可能发现火星的低等生命形态。 火星生命的探测依然是任重而道远！

发表在《自然天文学》杂志上的一篇论文《MARSIS的新数据揭示了火星南极以下的多个冰下水体》显示，科学家在火星南极冰层下再次发现了3个液态水湖存在的证据。 这次发现是自2018年首次发现火星存在液态水以来，第二次有证据表明看似干燥贫瘠的火星，其实在局部地球水资源是相当丰富的。 人类对火星的向往由来已久，因为它是地球的邻居，当然还包括金星在内，既然地球是一个生命的天堂，物种十分的丰富。 这就难免一开始让人觉得地球的两个邻居，应该有很大的几率也存在生命，所以自上世纪60年代开始，几乎于 探索 月球是同一时期进行了，我们对金星和火星就开始了频繁的探测。 但由于去往金星和火星的路途相当遥远，比月球要困难的多，但人类依旧排除各种艰难，分别向金星和火星发射了不低于90个探测器，包括着陆器在内。 结果金星令我们大失所望，金星表面的环境相比大家都很清楚，机器人都无法在上面生存，还谈何生命。 但火星就不一样了，它给了我们人类寻找外星生命的希望和动力。不断地有大量的、有力的证据显示火星曾经是一个湿润、温暖适合生命存在的星球。 因为我们在它的生命发现了液态水存在的证据。远看火星是这样的： 红色的外表说明了它上面布满赤铁矿，犹如行星沙漠一般。上面还有陨石坑、火山活动的痕迹。这样的世界给人一种干燥、贫瘠的印象。 但是当我们获得火星局部的细节时，我们发现这个星球跟我们想象的不一样。 在它的上面有河流冲刷形成的河谷，尤其是上图中的河谷形成了地球上河流典型的U型弯道。这让科学家相信在火星的 历史 上有液态水的存在，而且它们像地球上的河流一样“奔流到海不复回”。 更近的细节显示，火星表面有类似于湖泊存在的沉积结构。这些是我们最早关于火星上曾经可能有水存在的证据。 这些发现都足以让人们对火星产生浓厚的兴趣。 1996年科学家又在南极发现了一块陨石，它来自火星，是数万年前坠落到地球上的。这块陨石的发现在当时引起了轰动，因为我们在其中发现了有微生物存在的迹象。 再加之我们之前发现火星上可能存在过液态水，所以这颗陨石就点燃了21世纪人类在火星上寻找外星生命的强烈热情，火星也成为了人类 探索 外星生命的主战场。 虽然最后在2012年证明陨石中的有机物并非微生物产生的，而是火山活动的结果。但这已经挡不住人类对火星的好奇了。 上图很熟悉吧，这是2008年凤凰号火星探测器在收集地质样本时发现的，上图中白色的东西，引起了科学家的注意，但是第二天地上白色的东西就消失了。 科学家认为白色的东西是水冰，它的消失是因为升华作用。这说明火星并不是完全干燥的。 2011年火星轨道勘测器发现发现了上图中的景象，有没有觉得它像是水流从斜坡上留下来形成的线条。 没错，它被称为“斜坡线”，并且呈现出了季节性的变化规律，夏季就会出现，在冬季就会消失，是在火山口的斜坡上发现的。 科学家认为这是火星上的液态水在夏季沿着斜坡流下来造成的。这些液态水并非是我们认为的纯水，而是高矿物盐水。 所以它能够在火星低温、低压的情况下存在。 种种迹象表面，不仅仅火星在古代存在液态水，就是现在依然有液态水的存在。 不仅如此，火星的两极也跟地球一样，有两个冰帽。虽然没有地球的帽子大，但是依旧说明了火星曾经、甚至是现在存在液态水的可能。 2018年，欧洲航天局的“火星快车”（Mars Express）探测器在南极附近地层下公里处发现了有液态水湖存在的证据。 这颗探测器是在2003年开始发生升空，一直在轨运行，它上面携带了Marsis仪器，这种仪器能发射无线电脉冲，也就是雷达波，通过测量雷达波返回的情况，就能知道它在地表之下传播的速率，并对地表之下的结构进行成像。 上图中蓝色的区域就是高反射率的区域，科学家认为这是液态水存在的迹象。 上图就详细显示了2018年科学家发现液态水湖的位置，这个发现是火星上存在液态水湖的第一个证据。 也让我们更加确信了火星上依然存在生命的巨大可能，因为这些水并非周期性出现，而是长期存在，能够支撑生命的生存和进化。 这次科学家又在火星南极冰盖下发现了3个液态水湖存在的证据，每个液态水湖大约有10公里宽，深度跟2018年发现了差不多，都在地表下公里处。 但是这些湖泊水的深度目前并不清楚，因为雷达波无法穿透更深的底层。 这次的发现让火星南极地下的湖泊形成了一个系统，这说明液态水在火星地下存在的相当普遍，它们可能贯穿了整个火星的 历史 。 由于我们认为在火星刚诞生的30亿年间，它上面的环境和地球基本类似，能够支撑生命的存在和进化，但是15亿年前火星发生了巨大的变化，首先是磁场的消失，导致了大气在太阳风的吹拂下逸散。 最终火星变得异常寒冷，平均气温在零下60摄氏度，气压只有地球的6%，这样的环境可以让表面的液态水荡然无存。 但是它的地下水系统应该会保留下来，因为地壳、冰盖上面的高压，以及水中溶解了大量的矿物质（卤水）都会降低水的冰点。 使得这些水即使在非常寒冷的情况下依旧保持液态。 而这样的水系其实依旧能够支撑生命的存在，因为很多的微生物都可以忍受酷热、高酸、极压、极寒环境。 所以科学家认为这次的发现，足以说明火星地下水系的丰富，在这样的环境中没有理由不相信，其中真的存在外星生命。 但是要想证明仅仅靠猜测是不行的，我们需要去往火星，钻探到地下，去除水体样本进行检测，一切都会真相大白。 不过我们现在好像还没有这样的技术，能够在火星上钻如此深的洞。 所以未来的火星任务肯定会重点放在南极附近，寻找更多的地下水库，以求确定这些水的成分，以及可能存在的生命。