火星探索（一）

2020-08-01 賽先生科普

2020年7月23號，我國火星探測器「天問一號」成功發射升空，一切順利的話，將於明年二月份抵達火星，毫無疑問，這必將是我國航天史上濃墨重彩的一筆，所以咱們今天就以火星為主題，寫幾篇相關的科普文章，讓大家對這顆兄弟行星有一些基本的了解。

火星探索（一）

中學地理告訴我們，在太陽系中有八大行星，由內而外分別是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星（2006年之前，還有一顆冥王星，後來被降級成了矮行星）。

這八大行星又被分為類地行星和類木行星，其中最裡面的四顆，水星、金星、地球和火星為類地行星，所謂類地行星，簡單來講就是各種物理化學性質都類似地球的行星，主要由巖石構成，擁有固態表面。

因此從這點出發，人類的航天發展必定探索乃至登陸這些類地行星，但考慮到水星、火星、金星的自身環境差異（這一點在以後的文章會提到），最終火星成了人類的主要探索目標。

火星的直徑只有地球的一半多一點，大約為6800公裡，其自身總質量約為64000億億噸，是地球總質量的11%，雖然火星的個頭和質量遠不及地球（實際上地球的個頭和質量是四顆類地行星中最大的），但火星卻擁有兩顆衛星相伴，分別是火衛一和火衛二（通過對這些衛星的觀察，在獲知了它們相距火星中心的距離以及各自公轉的周期之後，便可知道火星的質量，相信大家在中學物理中都學過）。

相關焦點

  • 火星探索（二）
    ，大約為每立方米4噸左右，因為火星表面的巖石成分與其它類地行星類似，表面密度達不到平均密度，因此這說明火星內部的密度比較高，擁有一顆高密度核心。但是對於火星探索來講，這些數據都屬於最最基礎的，對於要登陸的火星探測器，這些數據只能提供火星的重力加速度，很顯然，我們還需要更多火星知識。
  • 火星探索（七）
    既然剛才提到了行星之間的距離，那就正好提一下探測火星的窗口期這個概念相比於月球距離地球的平均距離為38萬公裡而言，火星離地球的距離就要遠上成百上千倍了，由於火星的偏心率為0.093，相比於地球的偏心率算是高的了，因此火星的近日點和遠日點的差距就比較明顯了。
  • 火星探索（三）
    、內部地熱，還有火星大氣，其中最主要的是大氣的保溫程度，以及陽光的照射和反射程度。因此接下來我們就來講講火星的大氣和表面溫差很早的時候，科學家們利用光譜觀測，就發現火星雖然擁有大氣，但它的大氣密度卻非常低，並且主要成分是二氧化碳（可能說到這，估計不少朋友會認為火星大氣的保溫效果應該不錯，但不要忘了，就算全是二氧化碳，也擋不住大氣密度低呀）。
  • 火星探索（八）
    （按理說，地球也受這個影響，但因為距離差相比於1.5億公裡的平均距離，佔比很小，因此可以忽略不計），火星近日點與遠日點的4000萬公裡的距離差，足足佔了火星距離太陽總長的百分之十六到百分之二十，所以火星的四季情況並不能完全類比於地球的四季。
  • 火星探索（六）
    那麼火星的自轉周期是多少呢？別急，還有更驚喜的呢，火星的黃赤交角為24度（所謂黃赤交角，指的是行星自身赤道面與公轉軌道的夾角），而地球的這個角度約為23.5度。這意味著什麼？如果火星的軌道再圓一點（目前火星軌道的偏心率為0.093，相比於地球來說，是比較大的，也就是說火星的軌道比地球的公轉軌道看上去更像一個橢圓），那麼火星的日夜交替、四季變換，都將與地球非常類似。這也是為什麼很早就有科學家提出要在火星上建設基地，要改造火星，將其變為第二個地球的原因。
  • 火星探索（九）
    並且衝日並不是只會出現在某個軌道位置上，這一點實際上很好理解，因為火星與地球的公轉周期並不相同，二者與太陽連成一線的位置並不是唯一的，但存在一個最短衝日距離，那就是火星位於近日點的時候。如果在火星位於近日點的時候發生衝日，地球與火星的距離就會縮短到5600萬公裡，也就是0.37個天文單位（有人要問了，地球距離太陽是一個天文單位，火星近日點是1.38個天文單位，那麼最短距離不應該是0.38個天文單位嗎？怎麼會是0.37個天文單位呢？）
  • 火星探索（五）
    然而火星並沒有這麼好的運氣，火星在誕生後，內部也是一樣的「火熱」，可惜它的冷卻速度要遠遠大於地球，因此火星的板塊運動的持續時間沒有地球那麼長，那麼廣（也正因為冷卻快，導致原本擁有的磁場也消失了），所以大氣中的二氧化碳幾乎就成了只進不出的狀態。
  • 火星探索（四）
    >不過大部分遺失的大氣是在接下來的數億年間丟失的，原因就是火星的個頭和質量太小了火星不能提供足夠的引力來維持氣體不向外太空洩露。火星在失去濃厚的大氣之後，它的保溫性能自然要大打折扣，然而這還沒有結束，溫室效應並沒有停止衰退的腳步，在損失了大部分氣體之後，剩下來的大部分溫室氣體都被火星自身給吸收了，這是怎麼一回事呢？
  • 天文知識——火星（Mars）
    火星（Mars）一個紅色的星球。火星的質量只有地球的1/10，所以重力不足以維持像地球那樣大氣，火星的大氣層很稀薄。曾經的火星可能溫暖、潮溼，但現在已經是一片荒涼。不過人類對火星的興趣依舊未減，一直沒有停止對火星的探索，仍然想著有一天能夠在火星建議外星基地。
  • 向著火星，出發！（附你該知道的火星知識點）
    火星已然成為繼月球之後人類探索太空的又一個「熱門」目的地。不惡補點火星的基本常識，都不好意思跟人打招呼啊！這裡是關於火星的10個知識點——火星繞太陽一圈需要687個地球日，這是火星時間的一年。5、上火星得穿航天服火星大氣稀薄，大氣主要由二氧化碳（CO2）、氬（Ar）、氮（N2）和少量氧氣、水蒸氣組成。 科學家們認為，火星曾經擁有更厚的大氣層。過去的幾十億年裡，太陽撞擊火星大氣層的能量可能「剝離」了其頂部較輕的氫，將氣體分子散射到了太空中。NASA的火星大氣和揮發性演化（MAVEN）探測器，正在對這個問題進行更詳細的研究。
  • 火星科普系列之五——關於火星生命探索（中國探月工程）
    >3.鹽類礦物的探測與研究結果歐空局於 2003 年 6 月 2 日發射的「火星快車」（Mars Express）在降落過程中對火星表面進行了探測。）火星車和「火星勘測軌道器 」（ Mars Reconnaissance Orbiter）開展了火星表面鹽類礦物的探尋，對在火星鹽類礦物和地球鹽類中的溴/氯質量分數（單位為百萬分之一）進行了對比研究，發現火星和地球上鹽類的溴/氯含量比例和形成過程相似。
  • 火星探測中你最想知道的那些問題（一）
    首次火星探測任務的工程目標，一是突破火星制動捕獲、進入/下降/著陸、長期自主管理、遠距離測控通信、火星表面巡視等關鍵技術，實現火星環繞探測和巡視探測，獲取火星探測科學數據，實現我國在深空探測領域的技術跨越；二是建立獨立自主的深空探測工程體系，包括設計、製造、試驗、飛行任務實施、科學研究、工程管理以及人才隊伍，推動我國深空探測活動可持續發展。
  • 基於哪些原因，天文生物學家相信會在火星上發現生命（一）
    火星現在看起來是荒原之地，且對生命不夠友好。但很久之前，火星並不是這樣的。曾經，火星比現在暖和，它表面還有河流，湖泊和海洋。這樣的環境，甚至都有可能孕育出火星人或者其它形式的智慧生物。科學家們從不斷收集的信息來看，火星不僅理論上適宜生命的存活，甚至很可能是地外生命的家園。
  • 「火星探索」專題：一、望遠鏡裡的火星
    美國航天局「毅力」號火星車計劃30日發射升空，並將攜首架火星直升機「機智」號一同前往火星。其任務包括尋找可能在火星上存在過的生命跡象，探索火星的氣候和地質特徵，收集樣本以備未來送回地球，為人類登陸和探索火星探路等。在這一具有歷史性意義時期，佰思科學特別推出「火星探索」系列專題，回顧人類從古希臘至今探索火星的過程及有趣的故事，這是世界各國科學家一代接一代的傳承。
  • 火星探測簡史5（揭秘「火星人臉」，探尋火星生命）
    哈勃望遠鏡拍攝的火星照片（圖片來自網絡）一、尋找二、在火星上尋找生命三要素科學家一般認為，液態水、有機物質和穩定熱源是生命存在的三要素。穩定的熱源肯定是具備的，火星上也可以得到足夠的太陽能，因此液態水和微生物就成為火星探測的重點。下面我們分別看看史上液態水和微生物探測取得的成果。（一）火星上過去和現在有水嗎？
  • VASIMR發動機——讓39天去火星成為可能（上）
    本期我們來聊聊更有前景的可變比衝的磁等離子體（VASIMR）發動機。第二步：上面級火箭發力，組合體步入地球-火星轉移軌道。第三步：經過數月的飛行接近火星，組合體修正速度，進入低火星軌道（LMO）。第四步：太空人從轉移居住艙轉移到登陸火星飛船，登陸火星飛船（含在火星生存的表面居住艙，降落火星的下降艙和從火星起飛的上升艙）分離減速，在火星表面著陸，太空人在火星表面進行探測和研究。
  • 科學（普）有道：火星衛星的神秘起源
    這兩種小行星都與這一地帶常見的兩種小行星——C型和d型小行星——有許多共同的特徵。它們是含碳的(這意味著它們富含碳元素，很容易與其他元素結合)。然後，如果其中一顆行星離火星太近，行星的引力會將其限制在新的軌道上。如果它們是被捕獲的小行星，那麼在太陽系的歷史上，它們是如何定居在這樣的圓形軌道上的就有很多疑問了。火衛一和火衛二有可能是一對雙星，在被捕獲時被引力束縛在一起。隨著時間的推移，它們會進入目前的軌道。早期的火星可能被許多這樣的小行星包圍著。它們可能是在行星的早期歷史中，火星和另一個太陽系天體碰撞的結果。
  • 我的太陽系形成——（四）（7）行星大氣——地球和火星
    然而，根據科學家們和本旋轉宇宙模型理論（以下簡稱本理論）的推斷，在地球形成之初，地球環境本不適應我們人類的生存的。本旋轉宇宙模型理論闡述行星大氣形成過程，是宇宙中對行星長期碰撞過程中形成的。我們在上一個章節裡，對於小天體碰撞行星如何產生氣體、都產生了哪些氣體做了理論上的說明。
  • 小豹的正經科普丨乘風破浪的火星探測史（下）
    嗨~小夥伴們在上一篇文章中，和小豹一起回顧了人類關於火星的初步探索歷程，20世紀60至70年代，人類完成了對於火星的飛掠及著陸（讓小朋友取名這個真的好棒~~我們也要學習起來呀！）0221世紀進入21世紀，加入火星探測的國家越來越多，火星車開始發揮作用。
  • 地外生命探索的最大熱門——歐羅巴（木衛2）
    作者：太空生物學·黃媂科學界對於外星生命的好奇和想像一直都沒有停止過，也沒有停止過對外星生命的探索，很長時間以來，火星都是地外生命探索的首選目標，原因很簡單它和地球太像了，首先它和地球是鄰居而且有著同樣的大氣層，有著一年四季的變化，也都有水等等，但是自1960年以來，人類通過近50次的火星探測，每一次的發現都不能證明火星生命的存在，幾乎每一次的希望重新點燃又被很快澆滅