火星是地球外侧的邻居，它有许多特征与地球相似。火星围绕太阳的运动也是椭圆形轨道，它比地球小一些，赤道半径是 3395千米，是地球半径的53%，体积是地球的 15%，质量是地球的10.8%。火星自转周期和方向与地球近似。

自转一周为24时 37分23秒，公转一周比地球长两倍，约为687天。火星上如同地球一样有昼夜和四季变化，只不过春、夏、秋、冬的各个季节相当于地球上的 6个月。有趣的是，在望远镜中观火星，发现火星的两极地区，有白色的“极冠”，并随着季节的变化而变化 (图8.71)。当北半球是冬季时，北极地区的白色范围增大，南半球极地的白色范围减少。当北半球是夏季时，情况正好相反。过去人们认为白色的极冠是火星上的大陆冰川分布形成的。近

图 8.71火星极冠 来科学家确认，极冠不是由冰，而是由二氧化碳凝固成的干冰组成的。它的范围随季节有亮区和暗区的变化。火星极区一到冬季，由于气温下降，大气中的二氧化碳开始凝结，使得极冠加大，颜色逐渐变淡，北极可扩大到北纬 65°，南极可扩大至南纬57°。一到夏季冰雪融化，极冠的范围相应地缩小，暗区就逐渐扩大和变暗。两极的极冠分别延伸到北纬 80°和南纬84°。人们常想既然火星在许多方面与地球相似，那么，火星上会不会有生命存在呢，有没有“火星人”呢 ?人类曾为此作过很多探索，科学家通过探测器传回地球的照片了解到火星是一个极其荒凉的世界，没有植物和动物的存在，更没有“运河”的印痕，有的却是成串的环形山，有的是纵横交织的深大裂谷带，照片上显现着巨大的山川、峡谷和河床，也就是说，火星上曾经有过汹涌澎湃的大河的流动。如今那些细小的支流逐渐汇成大河的过程，在火星上清楚可见 (图8.72)。据科学家研究，这些河床在30亿年— 1亿年前之间有水流淌。既然如此，远古时代，火星上曾有生命存在。

1996年 8月，美国国家航空和航天局宣布，火星上曾存在生命。得出这个结论的证据是通过分析1984年美国在南极洲冰雪大地中发现的一块标号为阿兰山 (ALH)84001石陨石。陨石是火星表面与小行星或彗星碰撞后，而落到南极大陆上。研究其岩石的成分发现，这些陨石中可能有过相当温暖的湿温气候，适合于生命的存在。这个结论刚一宣布，许多科学家提出质疑，他们认为只有当飞船在火星着陆，取回试样，并发现生命现象存在后，才能得出火星上以前或现在是否存在生命的结论。

据新华网华盛顿今年２月１１日电：美国宇航局１１日说，５日开始在火星表面行走的 “机遇”号火星车当天发回新的火星岩层图像，令“科学家们激动不已”。

美国宇航局一向认为，如果真能在火星上发现水的迹象，将有力支持关于火星曾经有生命存在的设想。目前在火星上漫步的美国“机遇”号和“勇气”号火星车所肩负的主要使命就是寻找水的踪迹。

从火星车发回的资料分析，火星上的岩石成分许多与地球的岩石非常相似。地质学家已看到一些火星岩石有细微的层次。新发回的图像显示：火星岩层并非像笔记本那样总平行 ……如果从某一角度细看，岩层有时相互交错。这些不平行的线条可能因火山活动、风或水的作用形成。

照片图8.73是火星车拍摄火星表面全景照片一部分，这里的地貌宛如地球上的荒漠。但在这里证实远古时代曾发生过特大洪水，说明早期的火星比今天温暖，湿润，很适生物生存。

图8.72 火星上的山川、峡谷 图 8.73 火星上的平原风光

为了进一步研究火星的大气、磁场、地貌、矿藏等情况。美国已相继发射许多探测器和着陆器。发现火星的大气远比地球大气稀薄，气压反为地球大气压的 0.5%—0.8%，火星云层主要成分是干冰。由于火星大气稀薄而干燥，使火星表面昼夜温差变化很大。由于火星土壤中含有大量的氧化铁，因而火星大气中微尘也有棕红色的氧化物，所以火星的天空呈现橙红色。火星上气候变化十分剧烈，时常发生巨大的“沙尘暴”。每年都会发生，大沙暴降临所形成的尘埃云，经常可持续数月之久，沙暴的风速，最大可达 180米/秒，差不多是地球上的12级台风的 6倍。这种沙尘暴发生时漫天席卷整个火星，使火星上数千米高空都被黄尘所笼罩，一场沙尘暴要持续很长的时间，有的长达半年之久，令人生畏。

火星的表面地形复杂多样，分布有巨大的火山锥、一系列大峡谷、极大范围的沉积层、由流水造成的河谷地貌、众多的环形山等。地形分布南北半球差异大。南半球地势高、比较古老，环形山分布密度较大，并有较古老的溶岩盆地。北半球分布有大的高原，环形山比南半球少得多。

火星上有两类火山地形：巨大的火山平原和圆锥状的盾状火山。火星上的火山群非常集中，座座高耸。最雄伟、最年青的火山是奥林匹斯火山。它位于西侧平原之旁，像是突兀而起的巨山，高耸云天，它的直径为 600多千米，高出地面26000米，地球上的珠穆朗峰则相形见绌了。奥林匹斯火山也是太阳系各星球上最雄伟高大的火山。靠近中心有熔岩溢出口，历史上曾多次喷发过，当岩浆喷出后，溶岩再流到火山四周形成羽状结构、陡峭的外侧由山顶到山底，似有一落千丈气势。在雄伟壮观的奥林匹斯山东南方，还有三座巨大的火山。从东北向西南一字排开，其中阿斯克拉库斯火山是最高的火山，它高出地面 27000米，是太阳系中最高的火山。每座火山顶都有明显的同心圆形的火山口，好像是美丽的莲花瓣一样层层叠叠。这是由不同时期喷发的岩浆在内部堆积的结果。

火星为什么会与地球有许多相似的特征。火星是怎样起源与演化的 ?火星上是否曾有生命?有没有火星人等，共旋理论是这样认为的。

火星有与其他行星一样的起源，是由原始太阳星球自旋角速度达到当前火星公转角速度时，共旋起电斥力抛射出火星与卫星。在斥力抛射过程中，最后离开原始太阳星球的火星“蝌蚪尾巴”应在火星赤道附近，即现在的奥林匹斯火山附近。斥力矩使火星产生与地球一样的斜着自转，自转速度比地球稍慢，自转方向与地球自转方向相同，因而出现许多与地球相同的特征。但是火星的质量只有地球质量的十分之一， (可能火星演化初期要大一些)火星表面的重力加速度只有地球表面重力加速度的十分之四还不到，因而火星表面大气层肯定稀薄。通过近年来火星探测器对火星磁场探测，火星磁场只有地球磁场的 ；应用共旋理论计算分析，产生火星磁场的金属内核半径没有教科书中写的有 1700公里那么大。金属内核的密度也不高。经计算当前内核的半径只有800公里左右，以硫、铁为金属内核的密度也只有 5克/(立方厘米)左右。火星形成初期，从原始太阳星球抛射出的炽热火星球，又经共旋起电产生的强电场，高能量，因此火星跟其他行星、卫星一样，要迸发出火山，将内部的气体、液体带出表面，内部能量也逃逸出星球。火星上有环形山的火山口，有火山岩浆冲填的熔岩平原，有洪水冲刷的干涸河床。有纵横交织的深大裂谷。根据火星中氩的含量较高，氩是放射性钾衰变而生成的，则推论火星内部释放出的二氧化碳和水蒸气的数量非常之大。因此火星演化过程中出现大洪水，火星上有过河道、有过海洋，有过适合生物生存的湿润期是容易理解的。据说生命物质首先在海洋裂谷的高温强电场中形成 (本书第十章第三节 哺育生命之星一节中将详细论述)，因此，火星上有过生命，但是由于火星质量只有地球的十分之一，重力加速度只有地球十分之四，更重要的是火星的金属内核只有地球金属内核的五分之一多一点，而且金属导体成分低，密度低，共旋起电的电量只有地球的千分之五，火星磁场只有地球磁场的 ；因此火星大气稀薄，火星上的电离层很小，磁层也很小；火星的水分子会在太阳紫外辐射离解成氢而逃逸出火星。火星的二颗卫星非常小，火卫一对火星大气层的起潮力是远在 1.5天文单位太阳的十五分之一，火星公转轨道在近日点和远日点对火星大气起潮力之比为1.75： 1，因此，火星每年从近日点开始刮“沙尘暴”，铺天盖地，席卷整个火星。因此，当前火星已变成干燥荒凉、寒冷、昼夜温差很大，火星电场，磁场均很小的星球，在火星的演化历史中，因火星卫星很小，也不会引发火星磁场的极性多次反转。火星上的生命不可能进化成高级生命，因此就没有火星人。

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