火星如何工作

正如你从随附的图像中所看到的那样，当从地球上观看火星时，它几乎没有什么显著的特征地球即使是最好的望远镜．有深色和浅色区域，以及极地冰盖，但肯定不是明确的功能，你可以在图片看到环绕火星轨道器。因此，我们可以原谅犯错或美化自己的观察早期的天文学家。这些科学家在搜索天空，火星是一个完全不同的世界比我们今天所知道。

1877年，乔瓦尼·夏帕瑞丽，意大利天文学家，成为第一人地图火星。他的草图显示了一个条纹或通道系统，他称之为CANALI．1910年，美国天文学家珀西瓦尔·洛厄尔对火星进行了观测，并写了一本书。在他的书中，洛厄尔将火星描述为一个濒死的星球，文明在那里建立了一个广泛的运河网络来分布水从极地到河岸边的种植植被带。

尽管洛厄尔的书抓住了公众的想象力，但科学界却对它不屑一顾，因为他的观察结果没有得到证实。尽管如此，洛厄尔的作品还是激发了一代又一代科幻作家。以泰山而闻名的埃德加·赖斯·巴勒斯写过几部关于火星社会的小说，包括《火星公主》、《火星众神》和《火星战神》。h。g。威尔斯写道世界大战“关于来自火星的入侵者（奥森·威尔斯）无线电广播1938年，这本书引起了全国的恐慌）。

好莱坞还在电影《愤怒的红色星球》、《来自火星的入侵者》和最近的《火星任务》、两个版本的《全面召回》和一个真人版的《约翰·卡特》中扮演巴勒斯的有名无实的英雄等电影中，激发了公众对这个星球的兴趣

然而，在20世纪60年代和70年代，美国水手号、火星号和维京号任务开始发回与洛厄尔及其文学和银幕后继者所描述的世界截然不同的图像。这些照片是在飞越火星以及最终在维京号登陆期间拍摄的，显示火星是一个干燥、贫瘠、无生命的世界变化无常的天气，通常包括大规模的沙尘暴这可能席卷地球的大部分地区。因此，有数千张照片作为证据，火星被证实是一个有岩石和巨石的沙漠星球，而不是易怒的火星人和食人植物的家园，也就是“愤怒的红色星球”

现在，我们已经与火星全球勘测员一起绘制了这颗行星的地图，派出了漫游者撞击其表面并收集土壤样本，并发射了轨道飞行器从太空观察这颗行星。更多的任务正在进行中。国家航空和航天局欧洲航天局（ESA）已承诺继续机器人可能是对火星的人为探索。

到目前为止，这些任务使科学家能够危害一个关于红色行星如何形成的理论，故事实际上会成为一部相当好的电影。阅读，了解太阳系碰撞如何使地球成为其它门邻居。

不幸的是，没有人类地质学家去过火星。因此，我们对星球开始的最佳信息来自4.6亿年前的地球初学者来自拍摄的图像人造卫星还有着陆器，火星人陨石，并与它的行星同行比较（水星，金星，地球和地球的月亮）.目前的理论是这样的:

让我们更详细地查看这些步骤。

火星是由早期太阳系中小物体的累积形成的，这一过程大约花费了200 - 400万年。火星生长并发展出更大的重力吸引了更多的尸体。这些天体会坠入火星，撞击并产生热量。一些模型表明，这种加热不足以导致火星上的大规模融化；相反，由于这颗行星形成得如此之快，它可能已经吸收了足够多的铝26核素，其半衰期只有71.7万年，足以因放射性衰变而融化。逐渐地，这些物质将自己分为地核、地幔和地壳。冷却过程中释放的气体形成了原始大气[来源：Dauphas和Pourmand.]．

但是，由于在太阳系在太阳能系统的混乱早期形成的胚胎行星，火星无法休息。它被严重轰炸流星在太阳系内部。这些轰击在地球上产生了陨石坑和多环盆地，就像1400英里（2300公里）的距离一样位于地球南半球的宽阔的希腊-普朗尼塔撞击坑。一些地质学家认为，一次巨大的撞击使北半球的地壳变薄。地球和我们的月球同时发生了类似的撞击。在地球上，撞击坑被风和水侵蚀。在月球上，这些巨大碰撞的证据是巨大的撞击坑直到看得见为止。

现在想象火星是一个半熟的鸡蛋;当外壳冷却时，里面是热的。如果蛋壳有一些薄弱的地方，鸡蛋就会裂开，煮熟的蛋黄就会突出来。类似的情况也发生在塔尔西斯地区，这是南半球一块大陆大小的陆地。炽热的地幔隆起，推高了地壳，撕裂了周围的熔岩平原(形成了水手谷，一个峡谷网)。在其他地方，地幔穿过地壳，形成了该地区的许多火山，比如奥林匹斯山。(接下来我们将讨论所有这些火星地标。)

在这期间，有广泛的火山喷发．熔岩从火山流动并充满了低洼的盆地。喷发释放出导致厚重的气体，这可能具有支撑的液态水。因此，可能有下雨，洪水和侵蚀。侵蚀作用会在盆地和平原产生沉积岩，并在岩石中形成河道。在火星的历史上，可能不止一次大规模的火山喷发，但最终火山不再轰鸣。

造成地壳隆起和大范围火山活动的隆起从火星内部释放出大量热量。由于火星没有地球大，它冷却得更快，地表温度也随之冷却。大气中的水和二氧化碳开始冻结，大量落到地表冰层从大气中带走了大量的气体，使其变薄。此外，任何地表水都可能冻结在地下，形成永久冻土层。间歇的火山爆发会释放更多的热量，融化更多的水冰并导致洪水。洪水会侵蚀沟渠，将更多的物质带到地下周围的平原。

至于火星气氛的其余部分，它很可能太阳风的袭击下吹走。地球的磁场保护我们从最坏的这种影响，但火星相当于关停约4十亿年前，可能是由于一系列的投掷了温度梯度行星电动发电机供电[来源大量小行星撞击：比]．

虽然这是目前关于火星起源的理论，但它需要更多的数据来支持。

我们可以在火星表面划分为三大区域：

的南部高地这一地区的地势起伏很大，像火山口一样月亮．科学家认为，南部高地是因为大量陨石坑的古老。在太阳系中最坑发生了超过39十亿年前，在该点的速度流星抨击太阳系的行星机构陡峭地下降。

的北平原是低洼地区，就像玛丽亚或在月球上的海洋。平原显示熔岩流，小煤渣锥 - 证据火山——以及沙丘、风纹和类似于干燥“河谷”的主要渠道和盆地。在南部高地和北部平原之间有明显的海拔变化，大约有几公里。

两个大陆大小的高地称为地壳上翘遍布北部平原。在这些翘曲区域中，内部地幔的熔岩推动了行星的薄皮，形成了一个高原。这些地区被封装在一起盾的火山，其中熔岩来自岩浆穿过外壳。较小的区域，命名极乐世界，位于东半球，而较大的一个被称为塔西斯高地位于西半球。

在太阳系中，我们知道最高点在塔尔西斯地区约上升。这个所谓的盾状火山奥林帕斯山（来自希腊神话的奥林巴斯山）塔楼16英里（25公里）以上平原上方，其基地横跨370英里（600公里）。相比之下，最大的火山地球是夏威夷的莫纳罗亚火山，它高出海底6英里(10公里)，底部宽140英里(225公里)。

在塔尔西斯地区的边缘是一个大系统的峡谷称为水手．峡谷伸展2,500英里（4,000公里）。这大于纽约到洛杉矶的距离。峡谷宽370英里（600公里），深度为5至6英里（8至10公里）。这使得Valles Marineris比大峡谷大得多。与从科罗拉多河的水侵蚀形成的美国国家地标不同，Valles Marineris是由Tharsis Bulgge所形成的地壳开裂而产生的。

我们可以看到极地地区从地球。深受广大沙丘环绕，北部和南部极地冰盖似乎基本上全由冻结的二氧化碳（干冰），还有一些水冰。像地球一样，火星，导致它的经验四季轴向倾斜。极地冰盖的大小随季节而变化。在夏季，从北部冰帽升华，或直接从冰匝二氧化碳蒸汽，露出下面的水冰的片材。事实上，在这北方地区的水冰之所以国家航空和航天局把凤凰号着陆器送到了那里。借助它的帮助机器人臂，凤凰挖到冷冻层并检查土壤样品以研究其组成。

我们来比较一下地球与火星。地球拥有的约2200英里（3500公里）为半径的核心 - 火星的整个地球差不多大小。它由铁制成，并且具有两个部分：一个实心内芯和一个液态外核。放射性衰变在核心产生热量。热量从核心散失到上面的各层。液体外核中的对流电流随着地球的旋转而产生磁场。

火星是一颗较小的行星，其核心半径可能在900至1200英里（1500公里至2000公里）之间。它的核心可能由铁、硫和氧的混合物构成。核心的外部可能熔化，但可能性不大，因为火星只有弱磁场（不到地球磁场的0.01%）。虽然火星现在没有强磁场，但它可能很久以前就有强磁场了。

围绕着地核的是一层厚厚的软岩石，叫做衣钵．我们说的软是什么意思?如果外核是液态的，那么地幔就是糊状的牙膏．地幔比芯密度小（这可以解释为什么它搁置在芯上图）。它是由铁和镁硅酸盐，它绵延1800英里（3000公里）厚 - 记住，下次你尝试挖洞到中国）.地幔是熔岩的来源，熔岩从火山中喷涌而出。

像地球，火星的地幔（在图中的宽灰褐色刈）可能是由厚的硅酸盐;但是，它要小得多，在800到1100英里（1300〜1800千米）厚。一定有对流天气，在同一时间在地幔起来。这些电流将占地壳upwarps，如塔尔西斯区域，火星火山和所形成水手裂缝的形成。

在地球上，地壳的大陆板块漂浮在地幔之上并相互摩擦(大陆漂移)。它们摩擦的区域会产生隆起、裂缝或断层，比如加州的圣安德烈亚斯断层。这些板块之间的接触区域经历地震和火山。在火星上，地壳也很薄，但不像地球的地壳那样分成板块。虽然我们不知道目前是否有活火山或火星地震，但几百万年前最近发生的地震的证据表明它们是可能的[来源:斑点]．

你想亲眼目睹这一切吗？在火星上你可能会呼吸困难。接下来找出原因。

所有的行星，火星是我们的近亲（不是距离——金星更近），但这并不能说明什么。当然，这并不意味着它是好客的。火星的大气层与我们的不同地球在很多方面，他们中的大多数人都不会很好人类居住在那里．

因为火星上的“空气”非常稀薄，它吸收太阳辐射后，几乎不能吸收地面的热量。稀薄的空气也是气温每天大幅波动(近100华氏度或60摄氏度)的原因。火星的气压随季节而变化。在火星的夏季，二氧化碳从极地冰帽升华到大气中，使压力增加了大约2毫巴。美国宇航局的火星勘测轨道飞行器发现，在火星的冬天，二氧化碳会重新冻结，并以二氧化碳雪的形式从大气中落下!这场降雪导致气压再次下降。最后，因为火星的大气压很低，平均温度又很低，液态水不可能存在;在这些条件下，水要么会冻结，蒸发到大气中，要么就像美国宇航局2008年凤凰号着陆器任务所看到的那样，以雪的形式落下[来源:国家航空和航天局]．

火星上的天气每天都差不多：寒冷干燥，温度和压力的日变化和季节变化不大，加上沙尘暴和尘暴的可能性[来源：国家航空和航天局]．微风早上从一个方向吹来，晚上又从相反的方向吹来。水冰云在海拔12至18英里(20至30公里)处盘旋，而二氧化碳云则在海拔约30英里(50公里)处形成。因为火星又干又冷，所以从不下雨。这就是为什么火星像沙漠就像地球上的南极洲一样。

在春季和初夏期间太阳加热到足以引起小的对流电流。这些电流将灰尘提升到空中。灰尘吸收更多的阳光并进一步加热气氛，导致更多的灰尘升入空气中。随着这个循环的继续，尘埃风暴发展。因为气氛如此薄，所以需要大的速度（60至120英里/小时或100至200 kPh）搅拌灰尘。这些尘暴在地球的大地区传播，可以持续数月。所有的灰尘都对此来说是糟糕的流浪者穿过地表，但风暴也能清除它们身上的污垢太阳能电池板．

沙尘暴也被认为是火星上多变的黑暗区域的原因，这些区域是由地面望远镜观测到的，被Percival Lowell等人误认为是运河和植被。风暴也是火星表面侵蚀的主要来源。

这些灰尘让你口渴吗？继续读下去，了解火星上的水。

液体水是生命所必需的，至少在这里地球.大概干旱的火星也是如此。或者说，这是一个假设国家航空和航天局美国的火星探测“跟随水”战略。

科学家们认为这种液体并不总是那么稀少。现代的火星可能像一个贫瘠的沙漠，但从火星留下的一些地质线索判断，早期的火星可能相当潮湿。洪水可能曾经流过行星的表面，河流可能已经雕刻出通道或沟渠，湖泊和海洋中可能已经涵盖了地球上的大部分地区。

近年来这一点的证据具有大大增加，随着火星侦察轨道的观察，其中在地球周围的位置发现了数千个沉积物。这些粘土状矿物仅在水性环境中出现 - 在友好友好的生活中 - 但在太阳系的早期可能奠定了下来，大约4.6亿年前。像机会和好奇的人都透露，这些湖泊至少存在盐和酸度水平与生活友好[来源：罗森；yeager.]．

不能完全想象吗？参观加利福尼亚州的莫诺湖，它是世界上最古老的湖泊之一，有76万年的历史，平均57英尺（17米）深。现在想象一下，如果没有水，你会看到Gusev火山口，一个巨大的盆地被一条干涸的河床一分为二，精神号就消失了探测器寻找水的证据。

当科学家看着高分辨率，3-D图像火星这张照片拍摄于2005年，与1999年拍摄的同一地区的照片相比，他们所看到的景象让他们兴奋不已：其间几年，沟壑中形成了一系列明亮的沉积条纹。这些条纹让人想起闪电洪水这会把土壤铲掉，在土壤上留下新的沉积物地球．一堆条纹听起来并没有那么大的意义，但如果水是它们背后最近的力量，那就会改变一些事情。(欲了解更多有关这一发现的信息，请阅读“火星上真的有水吗？"）

液态水可能供应不足，但冷冻水却不是。凤凰号着陆器调查了火星最北部的冰层。探测器的机器人手臂挖到冰冷的层，用于土壤样本，它用它的车载仪器分析。

事实上，着陆器有三个主要目标，都与水有关：

这个简单的问题是几个世纪以来的思想。虽然航天器对生命过程，过去和现在的越来越复杂的测试，但是，我们仍然缺乏明确的答案，虽然证据继续乘坐，但是对于生命过程，过去和现在的越来越复杂的测试，包括分析火星土壤的水，并寻找释放二氧化碳，甲烷等气体等气体释放可能表明细菌生活的氧气。

我们可能需要重新审视我们对火星生活的想法，以较小的生物交换卵头人形。微生物是耐寒的小箱子，并且有充分的理由相信它们可能存在于地下。例如，生物学家在南极洲生活中的遗产以及物种，休眠120,000年，并埋在格陵兰冰块以下2英里（3.2公里），从其冻结的沉睡开始醒来并开始繁殖[来源：海因里希斯]．

还有大量证据表明，数十亿年前的火星环境可能支持它们。正如我们所讨论的，水是生命的关键成分，我们知道火星过去是潮湿的。好奇号火星车被派往盖尔陨石坑，因为它标志着一个水长期流动的地方。这一历史记录在数十亿年来形成其中心特征的一层层沉积物中，即3.4英里（5.5公里）高的夏普山（又名Aeolis Mons）[来源：德雷克；yeager.]．

事实上，十年成自己的使命，机遇发现另一个地方就像盖尔环形山那里古老的水是不是太酸太咸或用于细胞蓬勃发展。此外，尽管好奇心的钻头还没有找到将形成生活相关氨基酸的有机碳化合物，它具有挖了氢，碳，硫，氮，磷和氧 - 对单细胞有机体储备充足的储藏室，如果它们确实存在。回到地球上，科学家们发现火星陨石与与生物源[来源一致的内部结构：授予；国家航空和航天局；罗森]．

简而言之，有足够的证据表明火星很久以前友好，但禁止吸烟。即使有，我们必须问：它仍然可以挂在某个地方吗？

一个有希望的生命迹象是在火星大气中发现大量甲烷。科学家此前曾在火星大气中检测到这种气体——地球上90-95%的气体是由微生物产生的。他们假设，在季节性地面解冻期间，从埋在地下的微生物中捕获的甲烷可能会释放出来。到目前为止，好奇号的测量结果显示，地球大气中的水华含量只有地球大气中的1/10000——换句话说，是bupkes——但是，如果时间再长一点，月球车观测到这种季节性水华的可能性很小。此外，科学家观察到的甲烷云可能来自一个自然过程，例如释放被困在冰中的甲烷[来源：凶恶的；Wayman]．

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