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环绕太阳运行 · 行星

火星

第四颗行星——寒冷、干燥,被氧化铁锈染成红色。拥有太阳系中最大的火山(奥林帕斯山)和最深的峡谷系统(水手谷)。

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火星 — surface map

火星上的一天仅比地球长 37 分钟。

火星是四颗岩质行星中最外侧的一颗,几个世纪以来一直是夜空中被人类观测得最密切的世界。它的直径只有地球的一半,比南极洲还要寒冷,但它依然是我们所有行星邻居中最像地球的一个——一个拥有四季、极地冰盖、游荡沙尘暴、比地球长半个多小时的一天,以及明确证据表明河流和湖泊曾流淌于其表面的地方。

正是这种种特质,让火星吸引了比其他任何行星都要多的机器人探测任务,也让它成为了几乎每一项把人类送往月球以外的严肃计划的核心目标。

极端地貌的星球

火星把太阳系中最壮观的地形,压缩进一片不比地球陆地面积更大的表面之内。奥林帕斯山是一座盾状火山,规模大致相当于美国亚利桑那州,高度约22公里——大约是珠穆朗玛峰高度的两倍半——山基极为宽阔,以至于站在山顶望去,山坡会在地平线之下弯曲消失。

从火山密布的塔尔西斯地区向东延伸的,是水手号峡谷群,全长超过4,000公里,深达7公里——长得足以横贯美国本土,深得足以把大峡谷吞没许多次。在遥远的南方,希腊撞击盆地的地面比平均海平面低约7公里;在盆地底部,大气足够稠密,液态水在那里或许能够短暂稳定存在。

稀薄、寒冷、多尘的大气

火星的大气约95%是二氧化碳,密度不到地球海平面大气密度的1%——稀薄到即使地表存在液态水,即便处于冰冻状态也会直接升华,但又足够稠密到能驱动真实的天气系统。地表平均气温约为零下60摄氏度,但波动范围很大:赤道附近正午可达温和的20摄氏度,而在冬季极地则可跌破零下120摄氏度,那里部分大气本身会凝结成固态二氧化碳,也就是“干冰”构成的极冠,并随季节消长。

同样这层稀薄的大气,也造就了这颗行星标志性的隐患:尘暴。尘卷风可高达数公里,每隔几个火星年就会爆发一场席卷全球的沙尘暴,让整颗行星笼罩在雾霭中长达数周——2018年正是这样一场风暴,因遮挡阳光导致太阳能板无法供电,最终让NASA长寿的“机遇号”火星车永远沉寂。

水的故事

火星如今是干燥的,但它并非一直如此。轨道器和火星车已经测绘出干涸的河谷、扇形三角洲、古老的湖床,以及只有在有水存在的条件下才能形成的粘土和硫酸盐矿物。大约在35亿到40亿年前,在一层后来逐渐逃逸到太空中的更厚、更温暖的大气之下,火星似乎曾经拥有流淌的河流、静止的湖泊,甚至可能存在过一片浅浅的北方海洋。

水并没有完全消失,而是更多地退缩到了地下和两极。仅极地冰盖所蕴藏的水冰,就足以在整颗行星表面覆盖一层浅浅的全球海洋,而雷达探测还在中纬度地区探明了大片被掩埋的巨型冰层。这些易于获取的冰——潜在的饮用水、可呼吸氧气以及火箭燃料来源——正是火星被认为是人类长期驻留的可行目的地的核心原因之一。NASA的“毅力号”火星车目前正在杰泽罗撞击坑——一个古老的河流三角洲——采集岩芯样本,等待未来的任务将其带回地球。

两颗小卫星

火星拥有两颗微小的、形似土豆的卫星——火卫一(福波斯)和火卫二(得摩斯)——它们很可能是被俘获的小行星,或是一次巨大撞击抛出的碎片。较大、距离更近的火卫一绕火星运行的速度极快,以至于每个火星日都会西升东落两次。它还在缓慢地螺旋式向内坠落,估计再过约5000万年,它要么撞上这颗行星,要么被撕碎成一圈暗淡的行星环。

探索的历史

地球以外,没有哪个世界被研究得如此深入。NASA的“水手4号”于1965年传回了首批近距离照片,揭示出一个布满撞击坑、看似死寂的表面;两艘“海盗号”着陆器紧随其后,于1976年实现了首次持续性的地表作业,也首次直接开展了生命探测。1997年“探路者号”携带的小型“旅居者号”火星车开启了巡视探测的时代,随后又有孪生火星车“勇气号”和“机遇号”(2004年)、体型堪比小汽车的“好奇号”(2012年)、携带测震仪研究“火震”的“洞察号”着陆器(2018年),以及2021年抵达的“毅力号”,它还携带了“机智号”——人类首架在另一颗行星上飞行的飞行器。

火星也已成为一个国际化的探测目的地。欧洲的“火星快车”自2003年起持续在轨运行,阿拉伯联合酋长国的“希望号”探测器于2021年抵达,中国的“天问一号”也在同一年将“祝融号”火星车送上火星表面。在火星上空,一支小型轨道器编队仍在持续为这颗行星测绘,并为地面工作的探测器传回数据。

为何火星是目标所在

在人类未来有朝一日可能移居地球以外的所有地点中,火星是被提及最多的一个。一天的长度与地球相近、真正的季节性周期、能对辐射和微陨石提供一定屏蔽的大气层、易于获取的水冰,以及可转化为燃料和氧气的丰富二氧化碳,这些因素共同让它显得格外适宜——尽管这依然是一项极其困难和危险的任务。Temposia的“火星任务”体验,正是要呈现这样一段旅程可能是什么样子:从发射、巡航,直到进入火星轨道。

今晚如何观测火星

用肉眼很容易找到火星:一个稳定、明显泛红的光点,与真正的恒星不同,它不会闪烁。它在“冲日”前后最为明亮——此时地球恰好运行到火星与太阳之间——这种情况大约每26个月出现一次,届时火星在夜空中的亮度可能短暂超过除月球和金星以外的一切天体。在冲日前后用小型望远镜观测,你可以辨认出一个鲑鱼色的圆盘、一顶明亮的极冠,以及这颗行星上最显著的暗色地貌标记。

数据一览

类型行星
环绕天体太阳
平均半径3,389.5 km
质量6.42 × 10²³ kg
平均轨道距离1.52 AU
公转周期1.9 年
自转周期24.6 小时
轴倾角25.19°
轨道倾角1.85°
表面温度平均 −63 °C
值得关注两颗小卫星:火卫一和火卫二

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