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[其他] 太阳系八大行星——火星

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火星（英语：Mars；拉丁语：Martis；天文符号：♂），是距离太阳第四近的行星，也是太阳系中仅次于水星的第二小的行星，为太阳系里四颗类地行星之一。
欧洲古称火星为“马尔斯 [43]”，古罗马神话中的“战神”，也被称为“红色星球”。古汉语中则因为它荧荧如火，位置和亮度时常变动而称之为荧惑。
其橘红色外表是因为地表被赤铁矿（氧化铁）覆盖，火星的直径约为地球的一半，自转轴倾角和自转周期则与地球相近，但公转周期是地球的两倍。火星亮度最高可达-2.9等，但在大部分时间里比木星暗。 [1]
火星大气以二氧化碳为主（95.3%），既稀薄又寒冷，遍布撞击坑、峡谷、沙丘和砾石，没有稳定的液态水。南半球是古老、充满撞击坑的高地，北半球则是较年轻的低地平原。火星上最大的火山—奥林帕斯山和最大的峡谷—水手号峡谷。火星有两个天然卫星：火卫一和火卫二，形状不规则，可能是捕获的小行星。根据观测的证据，在火星观察到类似地下水涌出的现象，南极冰冠有部分退缩，雷达数据显示两极和中纬度地表下存在大量的水冰。
火星已被数十艘无人太空船探索。1964年11月28日，由NASA发射的水手4号是第一个访问火星的航天器，于1965年7月15日最接近该行星。苏联火星3号飞船于1971年12月实现了软着陆，但着陆后数秒内失去了联系。欧洲空间局成为第三间派遣探测船访问火星的航太机构，其火星快车号于2003年12月25日到达火星轨道。2014年9月24日，印度空间研究组织的火星轨道探测器到达火星轨道，成为第四个成功派遣探测船到达火星的航太机构。接着还有阿联酋的希望号与及中国的天问一号。火星目前有八艘探测船在轨道中运行。
2021年5月15日，科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于预选着陆区，中国首次火星探测任务取得圆满成功。 [40]
由于火星位于太阳系的宜居带，同时有更多证据证明火星曾拥有类似地球的环境，与及丰富的资源，故此火星成为各国研究的重点，其中美国及中国已有载人登陆火星的计划，未来将在火星建立基地。

命名
古罗马人称火星为“马尔斯 [43]”，是罗马神话中的“战神”，古巴比伦人也称为“红色星球”，因其为红色。
在中国，取其“荧荧如火、亮度与位置变化甚大使人迷惑”之意，命名“荧惑”。《尚书·舜典》记载：“在璇玑玉衡以齐七政。”孔颖达疏：“七政，其政有七，于玑衡察之，必在天者，知七政谓日月与五星也。木曰岁星，火曰荧惑星，土曰镇星，金曰太白星，水曰辰星。”现今则取名“火星”。 [39]

自转与公转
公转
火星与太阳平均距离为1.52AU（天文单位），近日点1.38AU，远地点1.67AU，公转周期为687地球日，1.88地球年（以下称年），或668.6火星日。平均火星日为24小时39分35.244秒，或1.027491251地球日。在地球，火星肉眼可见，亮度可达-2.9，只比金星、月球和太阳暗，但在大部分时间里比木星暗。
自转

火星自转轴倾角为25.19度，和地球的相近，因此也有四季，只是季节长度约为两倍。由于火星轨道离心率大约为0.093（地球只有0.017），使各季节长度不一致，又因远日点接近北半球夏至，北半球春夏比秋冬各长约40天。2009年10月26日为北半球春分，2010年5月13日为夏至，北半球处春季。
火星轨道和地球的一样，受太阳系其他天体影响而不断变动。轨道离心率有两个变化周期，分别是9.6万年和210万年，于0.002至0.12间变化；而地球的是10万年和41.3万年等，于0.005至0.058间变化（见米兰科维奇循环），火星与地球最短距离正慢慢减小。至于自转轴倾角，火星是25.19度，但可由13度至40度间变化周期一千多万年，不像地球的稳定处于22.1和24.5度间，是因为火星没有如月球般的巨大卫星来维持自转轴。也因没有大卫星的潮汐作用，火星自转周期变化小，不像地球的会被慢慢拉长，因此现今两行星的自转周期相近只是暂时现象。

发现历史
极地冰冠
2007年3月，NASA的一项研究表明南极冠的冰假如全部融化，可覆盖整个星球。推论有更大量的水冻在厚厚的地下冰层（cryosphere），只有当火山活动时才有可能释放出来。史上最大的一次是在水手谷形成时，大量水释出，造成的洪水刻划出众多的河谷地形，流入克里斯平原。另一次较小的一次，是在五百万年前科伯洛斯槽沟（Cerberus Fossae）形成时，释出的水在埃律西姆平原（Elysium Planitia）形成冰海，至2019年仍能看见痕迹。
对于火星上有冰存在的直接证据在2008年6月20日被美国宇航局的凤凰号发现，凤凰号在火星上挖掘发现了八粒白色的物体，当时研究人员揣测这些物体不是盐（在火星有发现盐矿）就是冰，而四天后这些白粒就凭空消失，因此这些白粒一定升华了，盐不会有这种现象。火星全球勘测者所照的高分辨率照片显示出有关液态水的历史。尽管有很多巨大的洪水道和具有树枝状支流的河道被发现，还是没发现更小尺度的洪水来源。推测这些可能已被风化侵蚀，表示这些河道是很古老的。
火星全球勘测者高解析照片也发现数百个在陨石坑和峡谷边缘上的沟壑。它们趋向坐落于南方高原、面向赤道的陨石坑壁上。因为没有发现部分被侵蚀或被陨石坑覆盖的沟壑，推测他们应是非常年轻的。有个特别引人注目的例子。短短6年，这个沟壑又出现新的白色沉积物。NASA火星探测计划（Mars Exploration Program）的首席科学家麦克·梅尔（Michael Meyer）表示，只有含大量液态水才能形成这样的样貌。而水是出自降水、地下水或其他来源仍是一个疑问。不过有人提议，这可能是二氧化碳霜或是地表尘埃移除造成的。11米深。另外，地下的水冰永冻土可由极区延伸至纬度约60°的地方。 [7]
探索生命
2000年，一块火星陨石在美国于南极洲发现，编号为ALH84001的碳酸盐陨石。美国国家航空航天局声称在这块陨石上发现了一些类似微体化石结构，有人认为这可能是生命存在的证据 [29]，但有人认为这只是自然生成的矿物晶体。但直到2004年，争论的双方仍然没有任何一方占据上风。海盗号（Viking）探测器曾做实验检测火星土壤中可能存在的微生物。实验限于维京号的着陆点并给出了阳性的结果，但随后即被许多科学家所否定。这是正在进行中的争议。
有证据显示火星曾比现在更适合生命存在，但生命在火星上到底是否真正存在过还没有确切的结论。
现存生物活动也是火星大气中存在微量甲烷的解释之一，但通常人们更认同其它与生命无关的解释。将来人类若对外星殖民，由于火星的友善条件（同其他行星相比，火星最像地球），火星很可能是首选目的地。太空存活藻类或帮助人类在火星耕作。国际空间站实验幸存的水藻分别是源于挪威斯瓦尔巴群岛的球囊藻和来自南极的念珠藻。 [30]
2018年6月6日，美国太空总署宣布，好奇号探测车在火星古老湖床的岩石里发现有机物质。这可能对寻找生命给出重要线索。
2022年9月，据英国《新科学家》杂志网站报道，美国国家航空航天局（NASA）的“毅力”号火星探测器在火星上发现了大量有机分子——被认为是生命组成部分的含碳分子，这些物质的发现或使火星干涸的河流三角洲地区成为寻找生命的理想之地。NASA和欧洲空间局将在2026年向火星发射两台航天器，其中一台将于2028年在火星着陆 [46]。
2022年12月，施普林格·自然旗下专业学术期刊《自然-天文学》最新发表一篇行星科学论文称，火星北部平原底下可能有一个直径约4000千米的活跃地幔柱，该地幔柱会引起火星壳抬升，并将热岩浆送到火星表面。这个地幔柱位于火星的埃律西昂平原(Elysium Planitia)，或许解释了该地区的火山和地震活动。 [51]
2022年12月26日，火星的北半球进入春季，南半球进入秋季，蔓延火星全球的沙尘暴季节也宣告结束。开启了火星第37个新年。 [52]
2023年4月，中国地质大学（武汉）研究团队首次在火星横向风成脊表面识别出小型多边形裂隙。 [57]
2023年6月14日，一个由多国行星科学家组成的研究团队，从“洞察”号火星探测器探测到的数据中发现，火星内部质量存在异常，或许其有一个全液态的核心。相关研究结果发表在《自然》杂志上。 [59]

位置信息
火星距离地球最近时约为5500万公里，最远时距离则超过4亿公里。两者之间的近距离接触大约每15年出现一次。1988年火星和地球的距离曾经达到约5880万公里，而在2018年两者之间的距离达到5760万公里。但在2003年的8月27日火星与地球的距离仅为约5576万公里，是6万年来最近的一次。不过据天文学家推算，在从公元1600年到2400年这800年间，火星与地球的近距离只能排在第三位。根据推算结果，到2366年9月2日，两者之间的距离将为约5571万公里。而到2287年8月28日，两者将更为接近，距离为约5569万公里。一般来说，火星和地球距离近的年份是最适合登陆火星和在地面对火星观测的时机。 [2]

天文数据
卫星光环

火星卫星轨道

火星有两个天然卫星：火卫一，和火卫二，形状不规则，可能是捕获的小行星。火卫一（Phobos，英语发音“FOH bus”中译：弗铂斯）呈土豆形状，一日围绕火星3圈，距火星平均距离约9378公里。它是火星的两颗卫星中较大也是离火星较近的一颗。火卫一与火星之间的距离也是太阳系中所有的卫星与其主星的距离中最短的，从火星表面算起只有6000千米。它是太阳系中最小的卫星之一，也是太阳系中反射率最低的天体之一。火卫一上有一个巨大的撞击坑，叫斯蒂克尼撞击坑，由于轨道离火星很近，火卫一的转动快于火星的自转。因此从火星表面看火卫一从西边升起，在4小时15分钟或更短的时间内划过天空在东边落山。由于轨道周期短以及潮汐力的作用火卫一的轨道半径在逐渐变小，最终它将撞到火星表面，或者破碎形成火星环。
火卫二（Deimos，中译：戴摩斯）是火星最小的一颗卫星，平均半径为6.2千米（3.9英里），逃逸速度为5.6m/s（20km/h）。它是火星较小和较外侧的已知卫星，另一颗是火卫一。火卫二与火星的距离是23460千米（14580英里）以30.3小时的周期环绕火星，轨道速度为每秒1.35公里。在希腊神话中Deimos是阿瑞斯（Ares）与阿芙罗狄蒂（Aphrodite）的另一个儿子。“Deimos”在希腊语中意味着“惊慌”。

火卫1

火卫2

火星卫星运动

火星环境
温度
火星的轨道是椭圆形。因此，在接受太阳照射的地方，近日点和远日点之间的温差将近160摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K（开尔文，温度单位，即从绝对零度-273.15℃开始的摄氏度）（-55℃，-67℉），但却具有从冬天的140K（-133℃，-207℉）到夏日白天的将近300K（27℃，80℉）的跨度。尽管火星比地球小得多，但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。 [41]
2008年7月31日，美国航空航天局科学家宣布，凤凰号火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生。

2013年3月初，美国宇航局“好奇”号火星车发现火星岩石中存在含水矿物质的可靠证据，该岩石样本位于之前“好奇”号挖掘发现黏土层的邻近位置。“好奇”号科学小组宣称，科学家对该火星车挖掘的泥岩岩石粉末样本分析表明，火星远古时期的环境状况适宜微生物生存。3月18日（美国东部时间），美国德州月球和行星科学会议发布的一份新闻简报证实了另一项发现，表明挖掘地点之外的区域也存在着含水物质。研究人员使用“好奇”号火星车上的红外观测相机，以及能够释放中子至火星表面的勘测仪器，他们发现之前“好奇”号抵达的含黏土岩层地点邻近区域也存在着更多的水合矿物质。 [41]
2013年12月9日，NASA公布“火星好奇号”机器人拍摄到火星盖尔环形山图片。科学家表示，好奇号在附近进行勘探并且发现可能存在水的可能；虽然没有直接找到水，但科学仪器表明可能性非常大。
2015年03月06日，科学家称火星表面曾非常湿润，含水量超过北冰洋。 [8]美国宇航局行星科学部门主管吉姆·格林（Jim Green）指出，对火星大气开展的一项研究显示这颗行星的几乎整个北半球在历史上都曾经被深度达到1英里左右的水体所覆盖。这项研究还发现火星地表直到大约12亿年前还存在着大量的水体 [9]。
2015年9月29日，美国宇航局称最新证据表明此前在火星表面一些陨坑坑壁上观察到的神秘暗色条纹可能与间歇性出现的液态水体有关。来自卫星的数据表明这些坑壁上的暗色条纹可能是含盐水体沉积过程产生的结果。尤为关键的一点在于，这种含盐水体将能够改变火星表面水体的冰点与沸点，从而使得液态水体在火星地表的存在成为可能。 [10]
2018年7月25日，法新社消息称，火星上发现了第一个液态水湖。报道称，科学家们在火星上发现了巨大的地下蓄水层，这增加了火星上存在生命的期望。 [11]
2019年10月，美国航天局表示，“好奇”号火星车在火星盖尔陨石坑内发现了富含矿物盐的沉积物，表明坑内曾有盐水湖，显示出气候波动使火星环境从曾经的温润、潮湿演化为如今冰冻、干燥的气候。 [12]
湖泊遗迹

火星火山灰块

环绕火星的卫星证实了照片上巨大的陨石坑曾经是一个火山湖。火星车在一个水流的沉积物成扇形的三角洲着陆而发现了它。这个65千米宽的陨石坑虽然已经彻底干枯了，但是这种迹象表明古老的火星上曾经很湿润。图片上的三角洲位于火星南部高地的厄伯斯华德陨石坑，看起来像是一个向右边凹进的半圆。它是在37亿年前一次小行星的猛烈撞击下形成的。
陨坑只有右边是完整的，其余的被一个由后来陨石猛烈撞击形成的更大的霍尔登陨坑所掀起的碎屑覆盖。在图片上看，霍尔登陨坑在图片的左边。 [41]

“公牛眼”状陨石坑

这就是原始的火山湖，火星探测器在一处水流的沉积物成扇形的三角洲着陆而拍摄到的奇观。这个巨大的火星陨石曾是一个火山湖，完全处于潮湿的状态，而如今由于无数次的陨石撞击，它早已干枯。陨石坑的右边保存完整，然而其余部分由后来陨石猛烈撞击形成的更大的霍尔登陨坑所掀起的碎屑覆盖。如今可以看来这个河口三角洲显示火星曾是水世界。狭长，弯曲的河道，用于湖水的流淌和沉积物的储存。由于多年的侵蚀作用和行星的碰撞，沉积物掩埋堆积而促使表面干枯。厄伯斯华德陨坑被完整的保留，只有警示性的115㎞²的三角洲可见。在陨石坑上部附近有一条狭长，弯弯曲曲的河道用来蓄水和储存沉积物的。三角洲的特殊性描绘出了一个曾充满水的火山湖，清晰有力的证据显示火星表面曾有液态水流淌过。厄伯斯华德和霍尔登陨坑都曾很自然的被认定为美国宇航局下一个火星车“好奇号”的着陆点的候选者。
美国国家航空暨太空总署宣布，“好奇号”火星探测车在火星发现了一处早已干涸的远古淡水湖，并且找到了碳、氢、氧、硫、氮等关键的生命元素。科学家表示，理论上这个湖泊曾经支持过一些简单的微生物存活。 [13]
2024年1月消息，一项利用美国“毅力”号火星车探测数据开展的新研究发现，火星赤道以北的耶泽罗陨石坑在远古时期曾存在一个巨大的湖泊和河流三角洲。随着时间推移，陨石坑内沉积物的沉积和侵蚀形成今天的地质构造。 [64]
远古海洋
火星上可能曾有过海洋，但是在地质历史上仅存在过一瞬间，这一分析让这颗红色星球上曾存在生命的观点受到挫折。这是美国宇航局（NASA）加州帕萨迪纳市喷气推进实验室的Tim Parker提出的一项新理论。在2016年3月他争论称，小行星连环撞击早期火星可能曾让水涌到该行星表面，至少暂时如此。
Parker一直认为，海洋曾蔓延至火星北半球一半的面积，有迹象表明火星的表面一度被水覆盖，如果火星一直像当前看到的那样干燥、被灰尘覆盖，那么其大量地质特征就很难解释。
这些特征包括由NASA“机遇”号漫游者在火星上漫步十多年发现的多边形裂缝。在地球上，这些裂缝需要水蒸气才能形成，因此Parker认为它们强烈表明，漫游者行走的地方曾是海洋的边缘。“（‘机遇’号行走过的）超过43公里的火星表面的均匀特征非常容易解释，那里一度曾是浅海。”他说。然而，问题在于古火星气候模型很难匹配让液体水留在火星表面的状态，这需要更厚的大气层。这些大气层可能曾很快消失，留下了当今的火星。 [14]
据美国太空网报道，科学家们已经掌握更多证据证明在数十亿年前火星表面的大部分地区曾经被广阔的海洋覆盖有关这项发现的文章已经刊载于7月12日出版的《地球物理学报》上。
这些最新的证据来自正围绕火星运行的强大飞船“火星勘测轨道器”（MRO）拍摄的图像。根据这些图像科学家们识别出一个巨大的冲积三角洲这个三角洲所在的河流最终注入一个面积几乎覆盖1/3火星表面的巨型海洋。

几十亿年前的火星地表被水覆盖的想象图

论述这项发现的论文作者之一是美国加州理工学院地质学助理教授麦克·兰博（Mike Lamb），他表示：“科学家们长期以来一直认为火星北半球广阔的低地平原是一片干涸的古代海洋，但是苦于缺乏确凿的证据。”
此次的研究结果尽管距离给出直接的证据仍然有距离，但它的确进一步支持了这一理论。研究小组仔细审视由火星勘测轨道器搭载的HiRise相机拍摄的火星北半球低地地区一小片区域的高分辨率图像。该设备可以识别火星地表10英寸（约合25厘米）直径的物体。更加具体而言，科学家们仔细观察了一个名为“Aeolis Dorsa”的区域中的一部分，面积约100㎞²，这片地区距离盖尔陨石坑约620英里（约合1000公里）。盖尔陨坑便是美国好奇号火星车登陆的地方，它正在这一地区开展地质考察。

火星地形

这一小块区域中分布有很多隆起的脊线，这主要是长期流水沉积下来的一些较粗砾石堆积形成的这种脊线在其所在的河流干涸很久之后仍然能够继续存在，从而告诉科学家们这里曾经存在过的水系的情况。HiRise相机的图像让科学家们得以以极高的分辨率查看这一小块地区的地表情况。研究人员发现这些高起的脊线呈放射状扩散而地形上朝向脊线末端逐渐降低高度，这就像是地球上的河流三角洲——即河流入海口附近的情况。
在此之前在火星上便已经发现过河流三角洲遗迹。但是其中绝大部分都位于陨石坑或其它地质学上封闭的区域内，因此那些案例所提示的是火星过去存在的湖泊，而不是一个全球性的海洋。但是这次的发现不同。研究论文的第一作者，加州理工的博士后罗曼·迪比尔斯（Roman DiBiase）表示：“这可能是最具说服力的证据之一证明存在一个注入火星北部广阔水域的河流三角洲遗迹。”
但是至于这个位于火星北半球的巨大水体究竟规模几何，仍然是一个开放性的问题但是它至少曾经完全淹没了Aeolis Dorsa地区，覆盖面积至少为3.86万平方英里（约合10万平方公里）。甚至很有可能这就是长期以来科学家们苦苦寻找证据的火星全球海洋的证据有一部分科学家甚至认为这个海洋有可能覆盖了火星1/3的面积。
研究组也指出，这一三角洲所在的位置不排除在过去可能曾经也是位于一个陨石坑内部，但是后来这个陨石坑被完全侵蚀殆尽了。如果是这种情况那么就说明火星上的地质活动要比原先设想的复杂得多。
接下来研究人员打算继续沿着这一地区附近的“海岸线”搜寻古代海洋存在的证据，从而为揭示这颗红色星球过去更加温暖潮湿的气候环境提供证据兰博表示：“在人类和其他人的工作中，包括好奇号火星车所做的研究都已经在火星上发现了丰富的沉积纪录这些沉积纪录反映了火星过去环境的线索，包括降水，地表水体，河流三角洲以及可能存在的海洋”：“火星的古代环境以及这些环境下产生的沉积纪录，都和地球非常相似。 [15]
2015年9月28日，科学家称火星上不但只有位于两极、已经凝固成冰的水，更有只会在和暖季节时出现、流动的液态水。科学家指他们的最新发现，强烈支持在火星表面上，有盐水于夏季时分在部分斜坡上流动的理论。报告指，这些又窄又黑、犹如手指的痕迹，只会在火星最和暖的季节时出现，但于其余时节就会消失。出现这种季节性的情况，是因为盐降低了水的凝固点。不过，这次发现的最重要意义，是因为水是生命的起源，因此今次发现火星存有流动水，令科学家下一个目标，就是要在火星上作进一步的探索，以调查火星现时是否有任何微生物形态的生命。 [16]
2022年10月，美国宾夕法尼亚大学的科学家们在火星上发现了远古海洋的痕迹。结果刊登在《地球物理研究杂志：行星》上。 [48]
水资源
2014年4月19日，科学家发现火星内部存在庞大的水资源，酷似巨型“地下水库”，在某些地方的水资源储量甚至与地球内部相当。这个发现可能颠覆了之前科学家对火星的研究，因为科学家曾经估计火星内部的水资源相当贫乏。专家称：“人类对之前的研究感到困惑，因为现阶段的发现意味着以往对火星内部环境的认识存在错误，认为火星内部并不存在如此大量的‘水资源’。”此外，火星内部的大量“水资源”应该如何渗透进入火星表面的呢。研究人员认为火山是一个主要通道，可以将内部的“水资源”转移到火星表面。科学家研究了两颗火星陨石，它们形成于火星的地幔中，其位于火星地壳下方。这些陨石之所以能在大约250万年前坠落到地球上，是因为火星曾经发生过一次猛烈的撞击事件。
2024年8月，美国加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所领导的一项新研究证明，火星除了两极的冰冻水外，仍然拥有大量液态水。该研究提供了迄今为止火星海洋的最有力证据，如果其结论属实，将为进一步探索该行星的宜居性以及寻找地外生命奠定基础。研究成果8月12日发表在《美国国家科学院院刊》上。 [66]
水合矿物
美国宇航局的“好奇”号火星车发现更多证据，证明这颗红色星球一度有水存在。科学家表示“好奇”号碾过的一块火星岩裂开后暴露出内部的白色结构，说明含有水合矿物，在有水流过时形成。
“好奇”号对盖尔陨坑内的一个区域进行了勘察。这个区域被称之为“黄刀湾”。科学家认为数十亿年前水曾经从这个陨坑的边缘往下流淌，形成深度可达到3英尺（约合90厘米）的溪流。这些新发现是借助“好奇”号桅杆相机的红外成像能力以及一台可以向地面发射中子，用以探测氢的仪器得出的。近红外光之间的亮度差异能够揭示水合矿物的存在。这些矿物在水的作用下发生变化。借助于桅杆相机，在狭窄的纹理内发现了强度提高的水合作用信号这些纹理穿过这一区域的很多岩石。这些明亮的纹理含有水合矿物，不同于在周边岩层中发现的粘土矿物。
俄罗斯制造的中子动态反照率测量仪能够探测土壤矿物中的水分子中的氢。研究结果显示黄刀湾曾经拥有的水数量超过“好奇”号此前造访的其他地区。“在黄刀湾发现的水存在迹象超过‘好奇’号勘探过的其他地区。即使在黄刀湾内也发现了水存在迹象数量的巨大差异。”

“火星蓝莓”过去是有液态水的

美国国家航空航天局宣布，好奇号对一个岩石样本分析时发现了重要的化学元素，证明火星一度出现可支持生命存在的环境。在一个古代河床的沉积岩中的岩石粉末样本中，发现了硫、氮、氢、氧、磷和碳，其中一些是形成生命所需的要素。数据显示，“好奇”号当前勘探的黄刀湾可能是一个古代河系的尽头，或者是一个间歇湿润湖床，能够为微生物提供化学能量以及其他必要条件。 [17]2018年1月，美国研究人员传出了一个重大好消息，在火星地下，发现了更容易开采的水源。
2004年，机遇号火星车在“奋进”陨石坑附近发现弹珠形蓝色奇异物体，被形象地称之为“火星蓝莓”。 [18]科学家表示：“这些物体的外部似乎易碎，中部则较为柔软。它们的密度、结构和构成均存在差异，分布也不同。这是一个非常有趣的地质学谜团。”一种理论认为火山喷出的岩浆形成了这些小球，而不是在水的作用下形成。在“火星蓝莓”内，科学家发现大量赤铁矿，说明它们在地下水穿过多孔岩过程中形成。水流能够导致一系列化学反应，促使铁矿变成小球。不过，这一理论无法解释“蓝莓”的尺寸为何较小。研究发现，“火星蓝莓”只是小陨石在穿过火星大气层过程中分裂后留下的残余，无法证明火星古代曾出现流水。陨石撞击是一种更令人信服的解释，能够解释“火星蓝莓”的外形和构成。科学家称：“这些小球的任何一种物理特性都与凝固模型不匹配，但陨石理论能够解释它们的所有特性。”
在火星赤铁矿石一致性方面，绝大多数“火星蓝莓”的直径都在0.16英寸（约合4毫米）左右，通常不超过0.24英寸（约合6.2毫米）。米斯拉教授指出“火星蓝莓”的尺寸差异可以用陨石撞击解释。研究人员发现一颗直径1.6英寸（约合4厘米）的陨石能够产生1000颗直径0.16英寸（约合4毫米）的小球，分布在面积广阔的区域内。陨石残余理论同样引发争议。一些科学家指出这一理论未能参考一些关键因素。有专家称：“虽然某些物体会在穿过火星大气层过程中熔化，但这些小球并非在一些高温事件中形成。”格洛奇指出“机遇”号对“火星蓝莓”进行的分析显示这些小球在低温过程中形成。 [18]
中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室刘洋研究员团队，利用祝融号火星车获取的短波红外光谱和导航与地形相机数据，在着陆区发现了岩化的板状硬壳层，通过分析光谱数据发现，这些类似沉积岩的板状硬壳层富含含水硫酸盐等矿物。这标志着祝融号实现了国际上首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。这一发现对理解火星的气候环境演化历史具有重要意义，该成果于5月11日发表在国际学术期刊 Science Advances上。 [45]

行星特征
大气层
火星的大气密度只有地球的大约1%，非常干燥，温度低，表面平均温度零下55℃，水和二氧化碳易冻结。在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。

MAVEN探测器拍摄的二氧化碳、氧气、氮气逃逸出火星的紫外照

火星的大气主要是由遗留下的二氧化碳（95.3%）加上氮气（2.7%）、氩气（1.6%）和微量的氧气（0.15%）和水汽（0.03%）组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴（不足地球上的1%），但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴，而在奥林帕斯山脉的顶端却只有1毫巴。但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应，但那些仅能提高其表面5℃的温度，比金星和地球的温室效应少得多。
火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层（左图）。这种现象的原因还不知道，但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的。或许在火星表面下较深处也有水存在。这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化使火星的气压改变了25%左右。（由海盗号测量出）。但是通过哈勃望远镜的观察却表明海盗号当时勘测时的环境并非是典型的情况。火星的大气似乎比海盗号勘测出的更冷、更干。美国国家航空航天局于2015年11月5日公布了关于火星大气的观测结果，并阐述了其大气层为何如此之薄。观测显示，太阳风可能是剥夺火星大气的罪魁祸首。太阳风每秒钟仍在带走约100克的火星大气。太阳风是来自太阳的高速粒子流，当它抵达失去磁场保护的火星后，会产生一个电场，加速火星大气中被称为离子的带电原子，令其逃逸至太空中。 [6]

地平线上火星薄弱的大气层

内部结构
火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成；外包一层熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外层是一层薄薄的外壳。相对于其他固态行星而言，火星的密度较低，这表明，火星核中的铁（镁和硫化铁）可能含带较多的硫。如同水星和月球，火星也缺乏活跃的板块运动；没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。由于没有横向的移动，在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。再加之地面的轻微应力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是，人们却未发现火山有过活动的迹象。虽然，火星可能曾发生过很多火山运动，可它看来从未有过任何板块运动。
火星是太阳系由内往外数的第四颗行星，直径约是地球的一半，体积为15%，质量为11%，表面积相当于地球陆地面积，密度则比其他三颗类地行星（水星、金星、地球）还要小很多。以半径、质量和表面重力说，火星约介于地球和月球中间；火星直径约为月球的两倍、地球一半；质量约为月球九倍、地球的1/9，表面重力约为月球的2.5倍、地球的2/5。火星自转轴倾角、自转周期与地球相近，公转周期则为两倍左右。其橘红色外表是因为地表被赤铁矿（氧化铁）覆盖，英文里前缀areo-即为火星，火星曾经被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。
火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态水体，以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。与地球相比，地质活动不活跃，而另一个独特的地形特征是南北半球的明显差别：南方是古老、充满陨石坑的高地，北方则是较年轻的平原。火星两极皆有主要以水和冰组成的极冠，而且上面覆盖的干冰会随季节消长。
火表形貌
火星和地球一样拥有多样的地形，有高山、平原和峡谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布。由于重力较小等因素，地形尺寸与地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有着强烈的对比：北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高地，而两者之间以明显的斜坡分隔；火山地形穿插其中，众多峡谷亦分布各地，南北极则有以干冰（固态的二氧化碳）和水冰组成的极冠，风成沙丘亦广布整个星球。
·高原火山
火星的火山和地球的不太一样，除了重力较小使山能长的很高之外，缺乏明显的板块运动，使火山分布是以热点为主，不像地球有火环的构造。火星的火山主要分布于塔尔西斯高原、埃律西姆地区和零星分布于南方高原上，例如希腊平原东北的泰瑞纳山（Tyrrhena Patera）。
火星地形图中，在西半球耸立一个醒目的特征，中央即为塔尔西斯高原，高约14公里，宽过6500公里，伴随着盛行火山作用的遗迹，包含五座大盾状火山，包括太阳系最大的奥林帕斯山， [4]有27公里高，600公里宽。其他四座包括艾斯克雷尔斯山、帕弗尼斯山、阿尔西亚山和亚拔山——以体积和1600公里的直径来看是太阳系最大的山。艾斯克雷尔斯山高度大约18225米，曾被误认为是火星最高的山，帕弗尼斯山高度也超过14千米，阿尔西亚山高度大约17.7千米，火山口直径大约116千米，亚拔山在塔尔西斯高原最北边，基座宽达1600千米，但是最高点只有6000米，不过火山口直径却有136千米，是五大火山中最大的一个。在大火山之间亦散布着零星的小火山。火星的另一端还有一个较小的火山群，以14.127公里高的埃律西姆山为主体，北南各有较矮的赫克提斯山和欧伯山。奥林匹斯山在地表上的高度有27千米（88600英尺），是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过600千米，中心的火山口直径超过80千米，并由一座高达6千米（20000英尺）的悬崖环绕着。
Tharsis：火星表面的一个巨大凸起，有大约4000千米宽，10千米高。Valles Marineris：深2至7千米，长为4000千米的峡谷群。Hellas Planitia：处于南半球，6000多米深，直径为2000千米的冲击环形山。火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。环形山的成因有很多：如陨石撞击坑，火山口。

海盗1号拍摄的奥林帕斯山

在火星的南半球，有着与月球上相似的曲型的环状高地（左图）。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原组成。这些平原的形成过程十分复杂。南北边界上出现几千米的巨大高度变化。形成南北地势巨大差异以及边界地区高度剧变的原因还不得而知（有人推测这是由于火星外层物增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的）。一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。这个疑点将由火星全球勘测者来解决。
·峡谷
一提到火星的峡谷，可能会认为是由水造成的，但事实不只如此。除了水，还有由火山活动形成的。由水造成的又可能是洪水短时间冲刷成的、稳定的流水侵蚀成的、或由冰川侵蚀而成；但火山活动所喷发的熔岩流亦可造成熔岩渠道（Lava Channel）。另一个例子则是地壳张裂造成，如水手峡谷。

2001火星奥德赛号拍摄的水手峡谷

·撞击坑
欧洲航天局（ESA）公布了火星奥尔库斯陨石坑（Orcus Patera）的最新照片，这是一个狭长形陨坑地形，位于火星赤道附近，看上去如同火星表面的一道“伤疤”。
奥尔库斯陨坑位于火星东半球的埃律西昂火山（Elysium Mons）和奥林匹斯火山（Olympus Mons）之间，科学家认为该陨坑形成的最佳解释是该区域遭受了一次小行星倾斜碰撞，一颗小行星以非常小的角度划过火星表面。这个陨坑长约380公里，宽约140公里，陨坑边缘突起高度比周边平原高1600米以上。陨坑底部比周边平原低大约800米。“patera”通常用于描述深遂、复杂或者不规则外形的火星陨坑，虽然奥尔库斯陨坑以此命名，但科学家并不知道它的真实来历。
也许，奥尔库斯陨坑最初是一个较大的圆形碰撞陨坑，随着多年以来的地质结构变化和挤压作用，使得该陨坑发生了变形；或者这个陨坑是由于一系列的不同小行星碰撞所导致的。奥尔库斯陨坑存在地质构造作用力的证据来自大量的“地堑”，在陨坑边缘有像峡谷裂缝一样的结构。这些“地堑”最大宽度为2.5公里，方向呈东西走势，仅存在于陨坑边缘和周边环绕区域。靠近陨坑底部中心的暗色阴影是凹地形成的，这或许是形成于风力作用过程，一些较小的碰撞事件所溅起的暗色物质经风力作用在凹地进行了重新分配。
·火山口
2015年5月21日，科学家们在火星表面发现巨型火山遗迹，这个火山口长40公里，宽30公里，深度达1750米。专家们认为，它可能由30亿年前的火山喷发形成，其规模可与地球上的黄石（Yellowstone）火山相当。
欧洲航天局（ESA）的“火星快车”号（Mars Express）上的高分辨率立体相机于2014年11月26日拍摄了照片，重点是火星北部“阿拉伯高地”（Arabia Terra）的Siloe Patera地区。这些类似火山坑的地区发现于火星北部高地，科学家们认为，30多亿年前，火星可能曾发生大规模火山喷发，火山灰和岩浆涌出地面，留下诸多痕迹。Siloe Patera地区由两个巨大的嵌套式火山坑组成。外面的火山坑长40公里，宽30公里，最深处达1750米。欧洲航天局称，科学家们认为Siloe Patera以及阿拉伯高地的很多地方都是火山口，即火山坍塌的中心，并且这些火山可能都是超级火山。 [5]
·洞穴
火星勘测轨道飞行器和机遇号火星车分别发现火星表面曾有水以及火星可能有地下水的线索。日前，美国科学家借助奥德赛火星探测器又在火星上发现了7个奇特洞穴。这七个洞穴分布在火星阿尔西亚火山的侧面。洞口宽度在100米到252米之间。由于洞口基本观测不到洞底，科学家们只能估算出这些洞至少有80米到130米深。这些洞穴的发现具有重要意义。首先，如果火星上曾有原始生命形式存在，这些可能是火星上仅有的能为生命提供保护的天然结构。其次，如果条件适宜，这些洞穴将来可能作为人类登陆火星之后的居住点。每当夏季，这些洞穴里就会冒出甲烷，更增加了洞穴中存在生命体的可能性。
·板块运动
根据一项研究表明，板块运动在火星地质历史中可能占有重要地位，这一观点和传统看法相悖。此前科学界一般认为由于火星太小，其较快的内部冷却速度不允许它存在板块活动。
在这项研究中，科研人员认为火星奥林匹斯火山西北侧的一大片区域可能保存着板块活动的证据。这片区域存在大量的山脊和断崖。专家认为“这是火星在过去25万年间存在板块活动的证据”。传统观点认为火星由于体积质量均远小于地球，内部会很快冷却，因此在较近的历史时期不应当存在需要靠岩浆驱动的板块活动。
但专家称已找到切实的证据来证明火星表面的很多地貌特征和板块活动有关，甚2019仍在发生作用，他的研究主要借助于两艘美国火星探测飞船拍摄的图像，即火星奥德赛和火星勘测轨道器。他表示，很多的图像之前都没有得到详细的研究。这些图像中显示大量的断崖、褶皱和阶地构造，如果这些构造放到地球上，将是地质学家眼中经典的板块运动特征。另外一些照片中有弯弯曲曲的沟槽，这同样和构造运动有关系。他说：“这是典型的活跃构造活动的表现。所有这一切，如果放在地球上，也会毫不犹豫地指出，说它是活跃的。”如果这一研究结果获得证实，它将大大增加火星上存在生命的可能性。因为板块运动将有助于碳循环的进行，而碳是构成生命必不可少的元素。
一般，研究人员倾向于将这些地貌特征归结于诸如滑坡等事件，但尹安教授绝非仅有的一位认为火星存在板块运动的科学家。他们中有一部分专家认为火星表面那一长串笔直的火山锥就是板块活动的表现。其中最明显的一处就是位于奥林匹斯山附近的三座巨型火山，它们一起构成了火星塔尔西斯高原的主体。这也是尹安教授重点关注的区域。研究中，尹安教授同样注意到了火星表面巨大的水手谷，这是太阳系中最大的峡谷系统，长2800英里（4500公里），深达7英里（11000米）。此项研究同样将其视作一处构造地貌。

观测资料
火星的火红色，自古就吸引着人们，而古希腊更是称之为战神。此时人们观测火星就和其他天体般，大部分是为了占星，而为了科学目的主要在17世纪之后，如开普勒探索行星运动定律时就是依据了第谷积累的大量而精密的火星运行的观测资料。
乔瓦尼·斯加帕雷里所绘之火星地图。望远镜发明后，人们对火星可以进行更进一步的观测。第一个使用望远镜观测星空的伽利略所见的火星只是一个橘红小点，然而随着望远镜的发展，观测者开始辨别到一些明暗特征。惠更斯依此测出火星自转周期约为24.6小时，他亦为首次纪录火星南极冠的人。一开始由于各人各自观测，意见亦不一致，地名也未统一（例如用绘制者名字命名）。后来意大利的乔瓦尼·斯加帕雷里（Giovanni Schiaparelli）统合了各家说法而绘制了一个较可信的地图，地名取自地中海、中东等的地名和圣经等作为来源，而其余则依照旧有的观念：暗区被认为是湖（lacus）海（mare）等水体，如太阳湖（Solis Lacus——Lake of the Sun）、塞壬海（Mare Sirenum——the Sea of Sirens）、最明显的暗大三角——大塞地斯（Syrtis Major）；而亮区则是陆地，如亚马逊（Amazonis）。这个命名系统一直延续下来。
当时，斯加帕雷里和同期观测者一样，观察到了火星表面似乎有一些从暗区延伸出的细线，因为对于暗区是水体的传统，这些细线命名为水道（canali）。而后来观察到暗区会在冬季时缩小、夏季时扩张，有人提出暗区是植物覆盖、而暗区的扩大缩小则是消长所引起的，改变以往认为暗区是水的说法。帕西瓦尔·罗威尔（Percival Lowell）亦观察到，并宣称那些“水道”其实是人工挖掘的“运河”，用来灌溉植物，因为水道应太细不可见，而看到的细线应是灌溉出的大片植物。风靡大众的火星科幻和火星人即源于此。不过这些细线大多已证明是不存在的，部分则是峡谷或陨石坑后延伸出的深色沙子。而火星表面颜色的改变则是因为沙被风吹移，或发生火星尘暴。
2020年7月，太空爱好者组织ElderFox Documentaries将NASA几个火星探测器从火星表面捕捉到的数千张图片拼接在一起，创造出了4K全景图，并通过平移来创造出类似于实时视频的效果 [19]。
2021年3月4日，国家航天局发布3幅由中国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的高清火星影像图，包括2幅黑白图像和1幅彩色图像 [36]。3月26日，国家航天局发布2幅由中国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的南、北半球火星侧身影像。图像中，火星呈“月牙”状，表面纹理清晰。南半球影像由天问一号中分辨率相机于北京时间2021年3月16日拍摄，此时环绕器轨道高度约1.12万公里；北半球影像由天问一号中分辨率相机于北京时间2021年3月18日拍摄，此时环绕器轨道高度约1.15万公里。 [37]
2021年12月24日，在火星表面部署的SEIS地震仪，监听到了发生的特殊事件导致的4级地震 [49]。
2022年4月18日晨，木星、金星、火星和土星从左到右，由低到高，几乎等距排成一条直线，上演“四星连珠”。以北京同经度地区为例，这里的公众在凌晨4点30分左右向东方地平线附近观看，如果没有遮挡的话，用肉眼就能看到刚刚升起的木星（亮度-2.1等），右上方是异常明亮的金星（亮度-4.2等），再往右上方是红色的火星（亮度1.0等），在最右边可以看到土星（亮度0.9等）。而北京同经度地区以外，也可以看到这幕“四星连珠”，只是时间点上有些差别。 [44]
2022年12月1日10时，火星将运行至本次会合周期内最接近地球的地点。中国公众可以欣赏到近两年来视直径最大的火星。 [50]
2023年4月24日，在2023年“中国航天日”主场活动启动仪式上，国家航天局和中国科学院联合发布了中国首次火星探测火星全球影像图。天问一号任务环绕器中分辨率相机，于2021年11月至2022年7月历时8个月，实施了284轨次遥感成像，对火星表面实现了全球覆盖。地面应用系统对获取的14757幅影像数据进行处理后得到火星全球彩色影像图。 [56]
中国地名
平乐、西柏坡、文家市、窑店、古绛、胡襄、周庄、郑集、齐都、天柱山、马集、古田、五星、杨柳青、鲁克沁、漠河、窑店穹丘、文家市穹丘、漠河穹丘、窑店沟、齐都沟、文家市方山 [47]。
2023年5月，中国地质大学 (武汉) 地球科学学院肖龙教授领导的国际研究团队，通过综合分析“祝融号”火星车搭载的多光谱相机获取的科学数据，首次在火星表面发现海洋沉积岩的岩石学证据，证明了火星北部曾经存在过海洋。 [58]
2023年10月，英国《自然》杂志刊发论文称，一个国际研究团队通过分析2021年的一次陨石撞击火星过程，推断火星核心比之前认为的要小。这改写了人类对火星内部的了解。研究人员认为，火星核心外围存在一层熔化的岩石层。此前曾认为，火星的液态核心半径是1830公里，但最新的分析结果显示，这一半径仅为1650公里。 [62]
2023年，美国加州理工大学布鲁斯·默里行星可视化实验室的一个小组公布了有史以来分辨率最高的火星全球“肖像”，高达5.7万亿像素的图像提供了火星一览无余的黑白外观。 [63]

探测理由
1996年，著名天文学家卡尔·萨根在应NASA（美国宇航局）要求而写的报告中列举了探测火星的理由：
1．火星是地球上人类可以探索的距离较近的行星之一。
2．大约40亿年以前，火星与地球气候相似，也有河流、湖泊甚至可能还有海洋，未知的原因使得火星变成这个模样。探索使火星的气候变化的原因，对保护地球的气候条件具有重大意义。
3．火星有一个巨大的臭氧洞，太阳紫外线没遮拦地照射到火星上。可能这就是海盗1号、海盗2号未能找到有机分子的原因。火星研究有助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极端后果。
4．在火星上寻找历史上曾经有过的生命的化石，这是行星探测中最激动人心的目的之一，如果找到，就意味着只要条件许可生命就能在宇宙中行星上崛起。
5．查明火星上有无绿洲，绿洲上有无生命以及生命存在的形式类型。
6．火星探测是许多新技术的试验场地，这些技术包括大气制动利用火星资源产生氧化剂和燃料返程用遥控自动仪和取样远程通讯等。
7．虽然南极陨石提供了火星上少数未知地域的样本，但只有空间探测才能窥其全貌。
8．从长期来看，火星是一个可供人们移居的星球。
9．由于历史的原因，火星探测是进行国际合作的理想项目。

星体探测
苏联、美国、欧洲、日本、印度、中国共已发射数十艘太空船研究火星表面、地质和气候，包括轨道卫星、登陆器和漫游车总计大约有三分之二的任务在完成前或是才要开始时就因种种原因而失败，将物体由地球地表送往火星约要花费每公斤30900美元。

探测历史

火星探测任务列表

探测器名称	发射时间	抵达时间	国家	结果
火星1A号（火星1960A）	1960年10月10日14时27分49秒	—	苏联	失败
火星1B号（火星1960B）	1960年10月14日13时51分03秒	—	苏联	失败
卫星22号（火星1962A）	1962年10月24日17时55分04秒	—	苏联	失败
火星1号	1962年11月1日17时55分04秒	—	苏联	失败
（卫星24号火星1962B）	1962年11月4日15时35分15秒	—	苏联	失败
水手3号	1964年11月5日19时22分05秒	—	美国	失败
水手4号	1964年11月28日14时22分01秒	—	美国	成功
探测器2号	1964年11月30日13时12分	—	苏联	失败
探测器3号	1965年7月18日14时38分	—	苏联	失败
水手6号	1969年2月24日	1969年7月31日	美国	成功
水手7号	1969年3月27日	1969年8月5日	美国	成功
火星2A号（火星1969A）	1969年	—	苏联	失败
火星2B号（火星1969B）	1969年4月2日10时33分00秒	—	苏联	失败
水手8号	1971年5月9日01时11分02秒	—	美国	失败
水手9号	1971年5月30日22时23分04秒	1971年11月14日	美国	成功
宇宙419号	1971年5月10日16时58分42秒	—	苏联	失败
火星2号	1971年5月19日16时22分44秒	—	苏联	部分成功
火星3号	1971年5月28日15时26分30秒	—	苏联	部分成功
火星4号	1973年7月21日19时30分59秒	—	苏联	失败
火星5号	1973年7月25日18时55分48秒	—	苏联	失败
火星6号	1973年8月5日17时45分48秒	—	苏联	失败
火星7号	1973年8月9日17时00分17秒	—	苏联	失败
海盗1号	1975年8月20日21时22分00秒	1976年7月20日着陆	美国	成功
海盗2号	1975年9月9日18时39分00秒	1976年9月3日着陆	美国	成功
火卫一1号	1988年7月7日17时38分04秒	—	苏联	失败
火卫一2号	1988年7月12日17时01分43秒	—	苏联	失败
火星观察者	1993年8月21日	抵火星轨道前与地球失去联系	美国	失败
火星全球勘测者	1996年11月7日17时00分49秒	1997年9月11日	美国	成功
火星96	1996年11月16日20时48分53秒	—	俄罗斯	失败
火星探路者	—	1997年在火星着陆	美国	成功
希望号（行星-B）	1998年7月3日18时12分	—	日本	失败
火星气候探测器	1998年	—	美国	失败
深空2号随火星极地着陆者	1999年1月3日20时21分10秒	抵达火星前被坠毁	美国	失败
奥德赛	2001年4月7日15时02分22秒	—	美国	成功
火星快车	2003年6月2日17时45分26秒	—	欧空局	部分成功
勇气号火星漫游车	2003年6月10日17时58分47秒	2004年1月4日着陆	美国	成功
机遇号火星探测车	2003年7月8日03时18分15秒	2004年1月25日着陆	美国	成功
火星勘测轨道飞行器	2005年5月18日	2006年3月10日入轨	美国	成功
凤凰号火星极地探测器	2007年8月4日09时26分35秒	2008年5月25日着陆	美国	成功
火卫一-土壤搭载中国萤火一号	2011年11月8日	—	俄罗斯	失败
好奇号火星车	2011年11月26日	2012年8月6日登陆	美国	成功
火星大气与挥发演化探测器（即MAVEN火星探测器）	2013年11月18日	2014年9月22日 [20]成功抵达火星轨道	美国	成功
曼加里安号火星探测器	2013年11月5日	2014年9月24日7:42成功进入火星轨道	印度	成功
“洞察”号火星无人着陆探测器鼹鼠”热探测器钻 [21]	2018年5月5日	2018年11月26日14:54着陆 [22]	美国	成功
毅力号探测器机智号直升机 [23]	2020年7月30日19时50分	2021年2月19日4:55着陆	美国	成功
希望号探测器	2020年7月20日凌晨01:58分	2021年2月9日入轨	阿联酋	成功
天问一号着陆巡视器 “祝融号”火星车 [42]	2020年7月23日12时41分 [40]	2021年5月15日7时18分着陆 [40]	中国	成功

随着水手4号传回的充满陨石坑的火星照片粉碎了人们对火星文明的幻想，认为火星只是一处如月球般布满陨石坑的死寂星球。但随着往后水手9号等的巨大峡谷、火山和疑似流水遗迹的发现，火星的独特性、液态水和生命的可能又重新引起人们的兴趣。
2010年6月3日，俄罗斯开始在莫斯科进行世界首个模拟火星之旅实验，6名来自俄罗斯、中国、法国等国的志愿者将在狭小的模拟密封舱内生活520个日夜。
2014年6月28日，美国宇航局成功发射低密度超音速减速器，用来测试未来大型航天器着陆火星所需要的多项技术。 [24]
2015年1月3日，据美联社报道，NASA着眼于在本世纪晚些时候把人类送入深层太空，而让大型航天器在这枚红色星球上安全着陆是众多工程挑战之一。科学家一直致力于研发一种充气式防热罩，它看起来很像是婴儿玩的层层圈，不过是超大尺寸的。工程技术人员认为，可以展开一个重量轻的充气式防热罩来降低航天器进入火星大气的速度。火星大气要比地球大气稀薄得多。
这样一种充气式防热罩可帮助航天器到达在现有技术条件下无法企及的火星高海拔南部平原和其他区域。专家指出，与在没有大气层的月球上不同，仅仅用火箭是无法让一枚大型航天器在火星上着陆的，而对于把人类送往火星所需的大型航天器来说，降落伞也不行。所以研究人员设计了一些充气环。环内充满氮气，上面覆盖着隔热层。在着陆展开时，它们就像一朵巨大的蘑菇一样立在航天器顶部。
专家说，这项充气技术还可用于探索其他具有大气层的行星和星体的航天器，比如金星、木星、土星最大的卫星土卫六等。由于充气环是由轻质材料制成，而且内部充有氮气，在航天器上就能为科学实验和宇航员所需的其他东西留出更多空间。充气环上面覆盖着由一层层耐热材料构成的隔热层。 [25]
2021年2月5日20时，“天问一号”探测器发动机点火工作，顺利完成地火转移段第四次轨道中途修正，以确保按计划实施火星捕获。国家航天局同步公布了“天问一号”传回的首幅火星图像。 [26]
2021年4月24日上午，中国第一辆火星车命名揭晓，名称为“祝融” [38]。
2021年5月15日，国家航天局消息，科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。 [40]
2023年1月16日，央视新闻发布消息，祝融号火星车已行驶1900多米，留下了近4000个“中”字。 [53]
2023年4月24日，国家航天局和中国科学院联合发布中国首次火星探测火星全球影像图。
本次发布的影像图为彩色，包括按照制图标准分别制作的火星东西半球正射投影图、鲁宾逊投影图和墨卡托投影加方位投影图，空间分辨率为76米，将为开展火星探测工程和火星科学研究提供质量更好的基础底图。 [54]
2023年7月6日，国际科学期刊《自然》发表了中国天问一号的最新研究成果，中国科学院国家天文台领导的国际合作研究团队在祝融号着陆区发现火星古风场改变的沉积层序的证据，证实风沙活动记录了火星古环境随火星自转轴和冰川期的变化。 [60]

未来任务
2004年美国总统布什宣布载人火星任务为太空探索展望中的长期目标。NASA和洛克希德·马丁已开始研究猎户座太空船， [27]计划于2020年以前送人类到月球，作为人类登陆火星的准备。2007年9月28日，NASA执行长麦可·D·格里芬声明NASA预计于2037年以前送人类到火星。欧洲航天局希望于2030至2035年间送人类上火星。而在这之前有其他探测任务，包括ExoMars和火星样本取回任务。直达火星是罗伯·祖宾——火星协会的创始人和主席——提出的极低成本载人火星任务，使用重制的土星五号火箭或太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰九号，省略轨道组装、低地轨道会合和月球燃料补给站而直接用小的太空船前往火星。 [28]芬兰、俄罗斯的合作计划MetNet包括数十个登陆器组成观测网，以研究大气结构、物理和天气。这任务的前导任务将会于2011年先发射一至数个登陆器，有可能是和火卫一-土壤号并在一起发射。往后的发射会持续到2019年。

火星上甲烷的可能来源和转化机制

火星曾适合生命存在。火星上是否存在适合生命存在的物质，一直是人类试图揭开的谜底。对于这个疑问，“好奇”号火星车在火星探索7个月后，科学家给出肯定的答案。美国航天局12日宣布，“好奇”号火星车对火星基岩样品的分析显示，火星古代环境曾适合生命存在。 [31]
好奇号利用机械臂末端的钻头钻取了火星表面一块基岩的样品，这也是人类设计的机器人首次获取火星岩石样本。好奇号配备的火星样本分板仪、化学与矿物学分析仪对其进行了分析，结果显示，样品中含有磷、氮、氢、氧、碳，这些都是支持生命存在的关键化学成分。
好奇号项目要回答的一个关键问题是火星是否支持宜居环境，美航天局火星探索项目首席科学家迈克尔·迈耶说，“从人类当前所知而言，答案是肯定的。”美国航天局介绍说，好奇号钻探的这块岩石含有黏土矿物和硫酸盐矿物。岩石所在区域可能是一个古代河流系统或间歇性湿润湖床的尽头。与火星其他地方不同，这一湿润系统的氧化、酸化及含盐程度都不高。美国航天局表示，好奇号将在盖尔陨击坑停留数周，并钻探第二块岩石，随后前往主要目的地——盖尔郧坑内的夏普山。不过，由于将发生“行星连珠”现象，在4月的大部分时间中，火星上空承担信号中继的探测器将与地面控制中心失去联系，因此好奇号的钻探工作预计不会启动。好奇号在盖尔陨坑中心山脉的山脚下成功着陆，旨在探索火星是否有适宜生命存在的环境。
科学家对火星上分布的钼矿物质调查显示，其与生命的起源存在关键性的联系，该物质在远古时期出现火星表面上，而不是地球上，通过火星陨石的研究也进一步暗示地球生命或来源于火星。史蒂文·本纳认为这项新的调查发现表明地球上所有的生命或许起源于火星这颗红色星球，而携带生命的种子通过火星陨石降落在地球上，当地球进入适合生命居住的环境时，这些生命种子便开始复苏。
在2013年的哥德斯密特大会上史蒂文·本纳教授揭示了钼元素的氧化物如何在行星化学演化史上存在，它与生命的起源存在联系，该会议由欧洲地球化学协会和地球化学学会组织举办。史蒂文·本纳教授认为钼氧化物矿产是一种催化剂，有助于有机分子演化成第一个“生命结构”，只有当其被高度氧化时，可进一步作用于早期的有机分子，使后者完成最重要的一次“飞跃”，形成有生命的结构。在三十多亿年前的火星上可存在这样的物质，地球上的环境无法满足钼氧化物矿物的存在，因为地球上氧气很少，无法将其氧化，但是火星可以，那时候的火星具有适合生命存在的环境，比如液态水。好奇号的调查已经发现远古火星是个湿润环境，科学家认为这些证据可指向太阳系生命的起源。 [6]
在生命起源的研究中，科学家提出了一个“焦油悖论”，该理论认为早期生命物质都是由有机体组成的，在外部能量源的作用下，有机体并不会向生命分子方向演化，反而会变成焦油类物质。此外，火星陨石的研究还发现，早期火星上存在硼元素是生命分子启动的关键因素，由此引发了第二个悖论，即某一时期的地球几乎被液态水覆盖，阻止了一定浓度的硼形成，该物质只发现一些非常干燥的地方，比如死亡谷，由此科学家认为早期地球上不具备启动生命进程的条件，反而在湿润的火星更具有这样的潜力。 [32]与此同时，科学家在地球上发现了火星陨石比之前认为的要年轻很多，这意味着火星上仍然在活跃的地质活动，加拿大安大略省皇家博物馆的火星陨石样本可追溯到2亿年前的火星熔岩流，但也有研究称一些火星岩石年龄或达到40亿岁。
2013年12月9日，美国“好奇”号火星探测器有重大发现，在火星上发现了存在古湖泊的证据，湖里的水可能是可以饮用的淡水。这是当地曾经长期存在湿润环境，并有简单生命出现的证据。“好奇”号探测任务的首席科学家格罗茨格尔（John Grotzinger）表示，如果将地球上的微生物放到火星上的湖泊里可以存活并生长。 [33]2015年科学家经过对火星陨石样本的检测，发现火星表面大气甲烷浓度较高的地区或有微生物存在。但到了2016年1月，《国际微生物生态学会会刊》上称，对地球上最类似火星北极的地方进行了长达4年的研究，没有发现任何活跃生命存在的迹象。这一研究结果或许给那些试图在火星找到生命的科学家泼了一盆冷水。 [34]然而，2019年前美国航空航天局科学家吉尔伯特·莱文称，40多年前，火星上就发现了生命的痕迹。莱文说的这项研究是在1976年进行的，作为维京计划的一部分，该计划涉及在火星土壤样品中寻找生命的痕迹 [35]。

文化
火星在西方被称为战神，这或许是由于它鲜红的颜色而得来的，所以火星有时被称为“红色行星”。（在希腊人之前，古埃及人曾把火星作为农耕之神来供奉。后来的古希腊人把火星作为战神阿瑞斯，而古罗马人继承了希腊人的神话，将其称为“战神玛尔斯”。北欧神话里，火星是战神提尔。而月份三月的名字也是得自于火星。）火星在中国古称“荧惑”，这是由于火星呈红色，荧光像火，在五行中象征着火它的亮度常有变化；而且在天空中运动，有时从西向东，有时又从东向西，情况复杂，令人迷惑，所以中国古代叫它“荧惑”，有“荧荧火光、离离乱惑”之意。 [3]

天文现象
2024年2月，记者从北京天文馆获悉，北京时间2月8日清晨，金星、火星和月亮将在东南方低空上演“双星伴月”天象。 [65]据天文专家介绍，8日早晨6点，以京津冀地区为观测地的话，在东南方低空，人们首先可以看到明亮的金星，大约半个小时后，略微发红色光芒的火星也将进入人们视野，火星位于金星的左下方，而一弯残月将出现在金星的右下方位置，三者大致形成一个等边三角形的构图。 [65]
·火星凌日
火星与太阳和太阳系其他星球连成一线的现象。
火星凌日是一种天文学现象，是指当火星与太阳和太阳系其他星球连成一线，在那颗星球上便可看到火星凌日，在太阳的位置可看到火星的黑点通过。在太阳系中在木星、土星、天王星、海王星上都可以看到火星凌日。
火星凌日（木星）是当火星运行到太阳和木星之间时发生的一种罕见的天文现象。当火星凌日（木星）出现，从木星上可以看到火星像一个黑色圆盘从太阳表面划过。火星凌日（木星）的周期是816.51日，它是运用公式1/(1/P-1/Q)计算，其中P(火星)的轨道周期是686.98日，而Q(木星)的轨道周期是4330.595日。
火星凌日（土星）是当火星运行到太阳和土星之间时发生的一种罕见的天文现象。当火星凌日（土星）出现，从土星上可以看到火星像一个黑色圆盘从太阳表面划过。火星凌日（土星）的周期是733.893日，它是运用公式1/(1/P-1/Q)运算，其中P(火星)的轨道周期是686.98日，而Q(土星)的轨道周期是10746.940日。
火星凌日（天王星）是当火星运行到太阳和天王星之间时发生的一种罕见的天文现象。当火星凌日出现，从天王星上可以看到火星像一个黑色圆盘从太阳表面划过。火星凌日（天王星）的周期是702.653日，它是运用公式1/(1/P-1/Q)运算，其中P(火星)的轨道周期是686.98日，而Q(天王星)的轨道周期是30,799.095日。
火星凌日（海王星）是当火星运行到太阳和海王星之间时发生的一种罕见的天文现象。当火星凌日出现，从海王星上可以看到火星像一个黑色圆点从太阳表面划过。火星凌日（海王星）的周期是694.911日，它是运用公式1/(1/P-1/Q)运算，其中P(火星)的轨道周期是686.98日，而Q(海王星)的轨道周期是60,190日。
2023年1月16日消息，据中国科学院上海天文台网站，2021 年火星日凌期间（9 月下旬到 10 月中旬），在国家航天局支持下，中国科学院上海天文台、中国科学院国家空间科学中心、北京大学地球与空间科学学院、中国科学院国家天文台、澳大利亚塔斯马尼亚大学和欧洲甚长基线干涉测量研究所等中外科研机构，利用“天问一号”环绕器和“火星快车”轨道器的测控通信信号，联合开展了对太阳的日凌掩星观测，取得重要研究成果。相关研究论文已发表在国际专业期刊《天体物理学快报（The Astrophysical Journal Letters）》上。

世界纪录
截至2022年1月24日，人类已向火星发射了26艘航天器，其中包括5艘飞掠航天器、14艘入轨航天器，累计成功着陆11次。另有23艘在传回科学数据之前就已经失败，创造了探测次数最多的行星（吉尼斯世界纪录）。 [61]

相关文化及网络用语
中国古人认为火星在位置及亮度上都常变不定，故称为“荧惑”，在星占学上象征残、疾、丧、饥、兵等恶象。“荧惑守心”是火星留守在心宿（天蝎座）的天文现象，心宿主要有三颗星，中间这颗最亮，代表皇帝，旁边的两颗代表太子、庶子。荧惑守心是很罕见的天象，被认为最不祥，可能出现两种结果一是皇帝驾崩，或是宰相下台。西汉成帝绥和二年（前7年），天文台观测到了荧惑守心，宰相翟方进被汉成帝赐了毒酒自杀。翟方进死没几天，汉成帝突然暴毙，王莽后来称帝，翟方进之子翟义起兵反王莽。
中国台湾国立清华大学黄一农教授在他的专书《名家专题精讲系列—社会天文学史十讲》内的其中一篇文章《中国星占学上最凶的天象──“荧惑守心”》提到，现在以电脑推算发现当年并未发生此天象，中国史籍中记载荧惑守心共二十三次，但有十七次是伪造的。中国历史上实际发生过的荧惑守心则共有三十八次，且在中国史籍多无记录。

参考资料
1新华微评：这张火星照，实力中国造！．新华网 [引用日期2021-02-05]
2张法坤编著．神奇的宇宙宇宙家族成员大比拼．北京．现代出版社．2013.03．48
3图文：火星简介．搜狐网 [引用日期2013-10-17]
4Olympus Mons．USGS．2018-09-18 [引用日期2020-08-12]
5火星地表发现巨型火山坑或形成于30多亿年前(图)．国际在线 [引用日期2015-05-22]
6科学家发现火星极光证据揭示行星大气演化历程．人民网．2015-11-09 [引用日期2016-01-29]
7火星存水源最新证据：南极发现巨大干冰坑．腾讯科技．2011-09-28 [引用日期2014-09-12]
8科学家：火星表面曾非常湿润含水量超过北冰洋．新华网．2015-03-06 [引用日期2015-03-09]
9美宇航局官员称若真有外星人应已知晓人类存在．新浪科技．2015年06月18日 [引用日期2015-06-19]
10美国宇航局确认火星地表存在液态水．新浪科技．2015-09-29 [引用日期2015-09-29]
11外媒：火星上发现第一个液态水湖(图)．新浪网 [引用日期2018-07-25]
12“好奇”号火星车发现火星曾存在盐水湖．新华网 [引用日期2019-10-10]
13好奇号在火星发现干涸远古淡水湖找到氧元素．新浪新闻．2013-12-11 [引用日期2013-12-11]
14小行星连环撞击或使火星出现短暂海洋．科学网 [引用日期2016-03-30]
15火星古代或曾存广阔海洋覆盖1/3表面．新浪科技 [引用日期2013-11-1]
16直播：NASA宣布火星存在流动水．凤凰网 [引用日期2015-09-29]
17好奇号拍火星岩石内部结构:证明曾有水存在．中国经济网．2013-3-21 [引用日期2013-03-23]
18科学家称火星蓝莓为陨石残余非古代有水证据．新浪科技 [引用日期2014-03-3]
19前所未有的画面！火星表面照片被制成4K视频，令人身临其境．新浪网．2020-07-24 [引用日期2020-07-24]
20NASA火星大气与挥发分演化探测器成功入轨．新浪科技．2014年09月22日 [引用日期2014-09-24]
21美宣布“鼹鼠”钻火星彻底失败．新华社．2021-01-18 [引用日期2021-02-08]
22NASA InSight Lander Arrives on Martian Surface | NASA．NASA．2018-11-26 [引用日期2018-11-27]
23美航天局将首架火星直升机命名为“机智”号．新华网．2020-05-02 [引用日期2021-02-08]
24美国宇航局发射低密度超音速减速器测试在火星着陆技术．搜狐．2014-06-29 [引用日期2015-01-07]
25美媒：NASA新开发充气式防热罩将助力火星登陆．参考消息 [引用日期2015-01-8]
26“天问一号”传回首幅火星图像完成第四次轨道中途修正．新华网 [引用日期2021-02-05]
27Orion spacecraft．NASA [引用日期2021-01-04]
28SpaceX - Missions: Mars．SpaceX [引用日期2021-01-04]
29Mars Ice Deposit Holds as Much Water as Lake Superior．NASA．2013-12-10 [引用日期2021-01-08]
30美媒：太空存活藻类或帮助人类在火星耕作．参考消息．2017-02-15 [引用日期2017-02-20]
31科学家检测陨石标本发现甲烷火星或有生命迹象．央广网．2015-06-18 [引用日期2015-06-18]
323D打印的火星概念住所，半圆穹顶似冰屋．网易 [引用日期2015-09-16]
33火星上发现已干涸远古湖泊或有生命出现证据．搜狐网．2013-12-10 [引用日期2013-12-10]
34南极新研究或给寻找火星生命泼冷水．人民网．2016-01-23 [引用日期2016-01-26]
35前美国宇航局科学家:40多年前火星就存在生命痕迹．新浪 [引用日期2019-10-15]
36国家航天局发布天问一号探测器拍摄高清火星影像．央视网 [引用日期2021-03-04]
37国家航天局发布天问一号拍摄火星侧身影像．央视网 [引用日期2021-03-26]
38权威快报丨我国第一辆火星车命名祝融．新华网 [引用日期2021-04-24]
39一场火星版的求生真人秀-中国科普网．中国科普网 [引用日期2021-05-11]
40“祝融号”火星车顺利发回遥测信号我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功．央视网 [引用日期2021-05-15]
41Rees, Martin J. (编). Universe: The Definitive Visual Guide. New York: Dorling Kindersley. October 2012: 160–161
42“火神”，上火星了！——我国首辆火星车“祝融号”命名背后的文化内涵．百家号 [引用日期2021-05-21]
43今年是火星发射年，人类会成为“多行星物种”吗？．新京报 [引用日期2021-11-22]
44罕见！请仰望星空．九派新闻 [引用日期2022-04-18]
45祝融号发现火星近期水活动迹象．光明网 [引用日期2022-05-12]
46“毅力”号在火星上发现大量有机物-中国科技网．其他．2022-09-17
47火星上都有哪些中国地名？．央视新闻．2022-08-26 [引用日期2022-10-04]
48《地球物理研究杂志》：火星上发现远古海洋痕迹．俄罗斯卫星通讯社．2022-10-30 [引用日期2022-10-30]
49红色星球上，地震波“讲述”新的故事|今日视点．科技．2022-10-31
5012月1日火星过近地点，公众可赏近两年来视直径最大火星．百家号．2022-11-29
51国际最新研究：火星北部平原下或有一直径约4000千米活跃地幔柱．环球网．2022-12-06 [引用日期2022-12-06]
5226日火星迎来春分，这一天也标志火星进入新的一年．中国探月航天 [引用日期2022-12-27]
53祝融号已在火星留下近4000个中字．闽南网．2023-01-16 [引用日期2023-01-17]
54首次发布全览丨中国绘制火星全球影像图！．百家号 [引用日期2023-04-24]
55航天日当天，我国首次火星探测火星全球影像图发布！．北京日报．2023-04-24
56中国首次火星探测火星全球影像图发布--经济·科技--人民网．人民网 [引用日期2023-04-24]
57中国科学家发现火星近期水活动新证据．观察者网 [引用日期2023-04-27]
58“祝融号”有新发现！．科技日报．2023-05-19 [引用日期2023-05-19]
59科学家团队发现：火星可能有个液态内核．百家号 [引用日期2023-06-20]
60天问一号，有最新发现！．人民网．2023-07-07 [引用日期2023-07-07]
61吉尼斯世界纪录有限公司．吉尼斯世界纪录大全2023．辽宁少年儿童出版社．2023年1月第1版．第25页
62新研究发现火星核心比预期小．新华网．2023-10-27
63追极时空，宇宙认知更深远——2023年世界科技发展回顾·空间技术篇．科技日报．2024-01-10 [引用日期2024-01-10]
64新华社快讯：研究发现，火星在远古曾存在巨大湖泊和河流三角洲。．新华社．2024-01-30 [引用日期2024-01-30]
65定好闹钟！金星、火星8日清晨将上演“双星伴月”天象．环球网 [引用日期2024-02-07]
66火星地表下或有大量液态水．金融界．2024-08-13 [引用日期2024-08-13]

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