火星，请回答

2020-10-15

发明与创新 2020年39期

火星是一个温度极高的大火球吗？为什么它看上去是红色的呢？火星表面有高山和河流吗？火星与地球有什么不一样呢？……接下来，有请火星亲自为我们解答。

大家好，我是火星，地球的邻居，年纪和地球差不多。把太阳系的八大行星按照距离远近来排序，我排第四。从质量上看，大约10个我才抵得上1个地球。我的直径只有地球的一半左右，假设地球是一个梨子，那我就只有一个杏那么大。

我和地球有很多相似之处，毕竟在太阳系中，我的环境和地球最相似。地球自转一圈需要23小时56分4秒，我自转一圈需要24小时37分，所以我的一天和地球差不多长。我公转的轨道面与赤道面的倾斜角度为25.19度，与地球的倾斜角度23.5度非常接近，因此我也有四季和被水冰及干冰覆盖的两极。不同的是，我的公转“跑道”比较长，加上我的“跑步”速度比较慢，所以我一年有687个地球日。

如果你们来我这里做客，那么会发现很多有意思的事情。比如，称体重时会发现自己比在地球上轻很多，跳高时能轻轻松松打破世界纪录。大家别惊讶，这是因为我的引力比地球小。

虽然我和地球相隔遥远，离得最近时也有约5500万千米，但是距离没有成为我们友谊的阻碍。

今天，我很高兴来到这里和大家聊天，大家还有什么问题随时可以问我！

火星（图/美国国家航天航空局）

火星的名字是怎么来的

在古代，人们只能用肉眼观测我，因为我的外表呈现像火一样的红色，而且行踪飘忽不定，所以被称作“荧惑”。后来，星象家结合阴阳五行学说，给我取了现在的名字——火星。

为什么火星看起来是红色的

地球是一颗蓝色的星球，因为它表面的大部分地方是海洋。而我的表面覆盖着一层红色的沙尘，也就是颜色像铁锈一样的赤铁矿，这使我看上去颜色偏红。

其实我大部分地方的颜色和奶油硬糖很像。而且因为矿物质的不同，有些地方会呈现金色、棕色、黄褐色和绿色。因此，我虽然被称为红色星球，但有很多不同的颜色。

火星上的河口三角洲（图/美国国家航天航空局）

火星的温度很高吗

大家别看我的名字里有“火”字，就觉得我是一颗气温很高的星球，实际上我的平均气温约为零下63摄氏度，而且昼夜温差特别大。这是因为和地球相比，我距离太阳更远，得到的阳光和热量更少。另外，我大气层稀薄，保温效果差，热量流失得特别快。如果你们准备来拜访我，最好带上保暖效果一流的航天服。

火星表面是什么样子的

我和地球一样，有平原、高山、盆地和峡谷，是一颗地形复杂的沙漠行星。这里有很多壮观的景色，我来给大家介绍介绍。

我的“地标”是位于西半球的赤道南侧附近的水手谷，这可是已知太阳系规模最大的峡谷。从我的上空遥望，这条绵延4000多千米的大峡谷像一条巨大的疤痕。如果把这条“疤痕”放在地球上，可以从上海延伸到乌鲁木齐。

我还拥有已知太阳系规模最大的火山——奥林匹斯火山。它位于靠近赤道的塔尔西斯高地，比地球最高峰珠穆朗玛峰还要高。

目前我的环境太恶劣，并不适合大家来旅游。地球上有一些地方和我相似，它们被称为“火星类比区”，如中国的柴达木盆地、南极干谷、智利阿塔卡马沙漠等，有机会的话，你们可以去看看。

火星的“疤痕”——水手谷（图/美国国家航天航空局）

火星上有水吗

首先我要申明的是，我没有所谓的“运河”，这是以前观测工具落后造成的误会。现在，科学家已经找到证据，证明我曾经也是水的世界。但是大约在30亿年前，我的水分逐渐减少。科学家认为，我现存的绝大部分水存在于火星南北极的极冠，以冰（水冰和干冰的混合物）的形式存在。

有水的地方就可能存在生命。大家最想知道的肯定是火星上是否有生命，直接告诉你们答案太没意思了，这个问题还是让你们慢慢探索吧！

火星上的北极冰盖（图/美国国家航天航空局）

火星探测大事记

浩瀚的宇宙就像神秘的宝藏，吸引我们去探索更遥远的地方。从“玛尔斯”到“荧惑”，再到“运河”，这些早期的模糊观测给我们留下了无数幻想。而如今，登陆火星已不再是梦想。随着技术的成熟和火星探测器的远航，人类在探测火星的道路上留下了一连串印迹。

1609年火星轨道计算

德国天文学家约翰尼斯·开普勒是发现行星公转轨道呈椭圆形的第一人。他经过精密计算，绘出了火星公转轨道形状。在此之前，科学家普遍认为行星的公转轨道是圆形的，或是圆形的组合。

开普勒还提出了行星运动三大定律，启发艾萨克·牛顿在万有引力方面进行研究。

1863年第一张火星地图

第一张有色火星地图是意大利天文学家佩特·安吉洛·西奇绘制的。后来，意大利天文学家乔凡尼·维尔吉尼奥·斯基亚帕雷利利用望远镜画出了更加详细的火星地图，包括火星表面纵横交错的直线状网络。戏剧性的是，地图上用来表示网络的意大利文“canali（渠道）”被错误翻译成英文“canals（运河）”，导致火星上有运河的说法广为流传。

1964年第一个飞掠火星的航天器

“水手4号”火星探测器（图/美国国家航天航空局）

“水手4号”是美国国家航天航空局发射的第一个成功飞掠火星的探测器。它近距离拍下了22张火星表面的照片，这是我们第一次看到火星的真实面貌。虽然它只拍到了火星南半球的一小部分，但是照片上遍布陨石坑的荒凉景象，让整个科学界震惊。

1971年第一个火星轨道飞行器

“水手9号”是第一个围绕火星运行的探测器，它的探测结果彻底改变了我们原先对火星的认知。透过它的“眼睛”，我们看到了火星上的巨大峡谷、奥林匹斯火山、极冠以及火星的两颗小卫星，甚至注意到了远古水流的痕迹——地表干涸河道。

“水手9号”的任务持续了1年左右的时间，传回了7000多张珍贵的照片，拍到了火星大部分区域。科学家为了纪念“水手”系列探测器及其科研团队的贡献，将“水手9号”观测到的巨大峡谷命名为水手谷。

1975年登陆火星

真正意义上第一次登陆火星的探测器是美国的“海盗1号”，它由轨道器和着陆器两部分组成。那张引起热议的类似人脸的火星表面照片就是“海盗1号”的杰作。它和孪生姊妹“海盗2号”相互配合探索火星上是否存在生命。

1997年至今火星上的“车”

火星车是登陆火星并对火星进行探测的可移动探测器。大家还记得科幻电影《火星救援》里马克找到的那辆火星车吗？它就是1997年登陆火星克里斯平原的“索杰纳号”，也是人类第一辆火星车。

之后，“勇气号”“机遇号”和“好奇号”等火星车陆续登陆火星，它们的发现证明了火星上曾经有水流动，科学家甚至在其采集的样品中发现了有机物的存在。不过关于火星上是否有生命这一问题，我们还需要更多证据。

“好奇号”火星车（图/美国国家航天航空局）

2020年火星之夏

受天体运行规律的约束，每隔26个月才会出现一个火星探测窗口期，此时从地球发射火星探测器所耗时间更短，需要的燃料更少。2020年是难得的“火星年”，除了我国的“天问一号”，美国、阿联酋也派出了“选手”前往火星。

火星之旅

作为距离地球较近、与地球相似度最高的行星，火星历来都是科学家研究的重点。2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器奔向火星。火星探测的大幕正式拉开。

满满的任务单

我国首次火星探测任务“天问一号”的探测器由环绕器和着陆巡视器组成，共同完成“环绕、着陆、巡视”三大目标。环绕器在火星的轨道上绕着火星飞，为着陆巡视器与地球通信服务，并开展环绕科学研究；着陆巡视器的着陆器负责保护火星车安全着陆，火星车负责在火星表面巡视探测。

“天问一号”探测任务有哪些呢？这次探测器到火星要开展多项科学研究，对火星表面形貌与地质构造特征、土壤特征与水冰分布、表面物质组成、大气电离层及其表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构进行探究。而对火星进行探测，不仅是为了探究火星的起源与演化历程、寻找地外生命和开辟新的生存空间，我们的终极目标是更好地了解地球演化历史，预测地球未来的变化趋势。

死亡7分钟

在很多科幻作品里，人们只要按一下按钮就能倏地一下来到火星，但真实情况是，火星探测任务“天问一号”的探测器必须经过7个月左右的时间才能到达火星附近，而安全着陆是最大难点。因为火星与地球的距离较远，会产生通信延迟现象，科学家根本无法实时对探测器进行控制，在整个着陆过程中，探测器只能靠自己。

进入火星轨道后，环绕器和着陆巡视器就会分离，后者会冲入火星大气层登陆火星表面。原先以4.8千米/秒超高速“奔跑”的着陆巡视器在着陆前，会先通过气动减速来个“急刹车”，然后打开降落伞，接着利用反推发动机进入动力减速状态，最后伸出“四条腿”，依靠缓冲吸能材料平缓着陆。这项工作集齐了我国最先进的降落技术。从进入火星大气边缘到最终着陆，虽然只有短短的7分钟，但是必须保证每个环节不出错，否则就会功亏一篑，所以这段时间被称为“死亡7分钟”。

火星地表环境复杂，大气稀薄，辐射严重，经常爆发沙尘暴，“天问一号”火星之旅充满了未知和危险。

闪亮登场的火星车

这次奔火之旅中，最引人注目的当属我国首辆火星车。它看上去很像电影《机器人总动员》中的瓦力，大小和小型高尔夫球车差不多。它前端桅杆上有一个方方的“小脑袋”，长着一双萌萌的“大眼睛”，上面安装了全景相机和多光谱相机，不但能看清火星的地形地貌，帮助火星车避开行进障碍，还能识别矿物质成分。它有4块翅膀似的太阳能电池板，能够根据太阳光的角度调整方向，为火星车提供能源。

火星“路况”非常不好，想要“飙车”是不可能的，“慢悠悠”的火星车每秒只能走5厘米左右，不过这也是为了能够更好地开展工作。火星车预计在火星上工作至少90天，为了让它能顺利完成任务，科学家给它配备了火星表面成分探测器、火星车次表面探测雷达、火星表面磁场探测仪、气象测量仪等6台仪器，可以对火星进行多方位探测。

除此之外，火星车的好搭档——环绕器也搭载了高分辨率相机、火星磁强计、环绕器次表层探测雷达等7台仪器，对火星实行全球性探测。其中，拥有“透视”功能的雷达能够“看透”地下数千米。