[太阳系] 火星

  火星的特征


  按距离太阳的次序,火星排名第四,它也是距离地球最近的一颗外行星.


  外行星的视运动与火星、金星两颗内行星有很大的不同.内行星与太阳的角距不能超过某一固定值,如水星是28°,金星是48°,但是外行星与太阳的角距却无限制,最大时可达180°,这时称为外行星的冲日,冲日时外行星与地球最近,是进行观测和研究的大好时机.


  用肉眼看去,火星是一颗引人注目的红色星,它同地球的距离在不同时间差别很大,因此我们看到火星的亮度变化也很大,最暗时仅为+1.5等,但在火星大冲时,亮度可达-2.9等,成为全天仅次于金星的明星.


  火星距离太阳平均为1.524天文单位,公转轨道偏心率为0.093,是一颗轨道较扁的大行星.当年,开普勒就是通过对火星视运动的研究,得出行星的轨道是椭圆这一结论的.火星的公转周期是687天,在轨道上的运行速度是24公里/秒;它的自转周期是24小时37分,和地球非常接近;自转轴倾角为23°59′,比地球只大32′.另外,它的外层还有一层薄薄的大气,因此火星不仅有明显的季节之分,还可以和地球一样,把表面分成五带(即热带,南、北温带和南、北寒带).火星的赤道半径为3395公里,约相当于地球的一半,体积为地球的15%,质量为地球的11%.目前,已发现火星有两颗天然卫星——火卫1和火卫2.


  在大冲时用望远镜观测火星,容易看到火星的两极被一层白皑皑的物质覆盖着,就像给火星戴上了一顶帽子,这称为火星的极冠.极冠的范围会随火星上季节的改变而变化.北半球的夏天,北极冠缩小,而南极冠变大;同样,南半球的夏天,南极冠缩小,北极冠变大.现在已经知道,火星的极冠是由冰和固态的二氧化碳(干冰)组成的.极冠的温度在-70℃~-139℃之间,极冠大小的变化主要是由于二氧化碳随温度的变化不断凝结和汽化造成的.


  和地球相似,火星也存在大气.不过由于火星的质量小,无法束缚住过多的气体分子,所以,火星大气要比地球大气稀薄得多.它表面的大气密度仅与地球上30~40公里的高空相当.火星大气的主要成分是二氧化碳,占95%,其次是氮,占3%,其他成分含量较少.


  由于火星离太阳比地球远,所以火星上的温度比地球要低得多.在赤道上,中午气温也只能升到10℃左右,晚上又降到-50℃以下;在两极,夏季气温只有-70℃,冬天可下降到-110℃以下.根据探测器发回的照片,火星表面大致被一个倾斜于赤道30°的大圆分成了外观截然不同的两个半球.南半球崎岖不平而且密布着环形山,某些地区环形山的密度可和月球相比,其中最大的环形山直径达到了1000多公里.北半球比较平整,只是稀稀疏疏的点缀着一些环形山和死火山.火星的表面还有一些大的峡谷,其中最大的是"水手谷",长4000多公里,宽200公里,深约6~7公里,比地球上最大的峡谷还要壮观得多.


  火星的颜色


  在地球上观测火星是非常容易的,每年都有大半年的时间火星是远离太阳的.用肉眼看去,火星荧荧如火,发出暗红色的光芒.它的位置,亮度也经常有很大的变化,使人感到难以琢磨,故而我国古代称它为"荧惑".在欧洲,人们认为火星那暗红的色调象征着铁和血,因此,把罗马神话中战神马尔斯的名字赋与了火星.


  为什么火星会是红色的呢?这是与火星表面丰富的铁元素分不开的.火星表面大部分区域不仅被红色的硅酸盐和赤铁矿组成的沙漠覆盖着,而且土壤中还包含着铁的各种化合物.由于长期的氧化和太阳紫外线的照射,便形成了一层红色的铁氧化物,这样它反射出来的太阳光也就变成红色的了.因此我们可以说,火星表面是一个"长满了铁锈"的世界.


  火星上的运河


  1877年,一位意大利天文学家乔.斯基帕雷利观测了火星大冲,他利用一架当时十分优异的望远镜极为耐心地测量了火星,并绘制了一份火星图.


  在他的火星图上,火星表面有着大片大片的暗区,中间被一些又细又长的黑线连了起来,斯基帕雷利用意大利语给这些黑线起名叫Canali,即"水道".


  他总共看见了大约40条这样的"水道".稍后,"水道"一词在译成英语时被误译为Canals,即"运河"."火星上有运河",这一消息不胫而走,很快就在公众中成了"爆炸新闻",轰动了世界.后来,又有人进一步指出,火星上明亮的区域是干燥的沙漠,而黑暗的部分是大片的植被,"运河"是智慧的"火星人"开凿的.他们通过"运河"引来水流维持着自己种族的生存,甚至还有人在"运河"的交汇处看到了一个个的小圆斑,认为这是沙漠中的绿洲.一时间,"火星人"成了全球性的热门话题.就在斯基帕雷利发现火星"运河"的同年8月,美国天文学家霍耳发现了火星的两颗卫星,它的体积都很小,而且轨道都离火星表面很近.因此,就又有人宣布说,这是火星人发射的"人造卫星".以讹传讹,这样使得存在"火星人"的说法更加神乎其神了.20世纪初期,"火星人"已经风靡全球、深入人心了.


  其实,早在火星"运河"刚被发现时,就有许多冷静的科学家对此表示怀疑.他们的理由是,由于火星的质量稍小了一点,难以束缚住足以孕育和保护生命的大气.而且火星离太阳比地球远50%,表面温度一定很低,所以存在高级生命的可能性是非常小的.但是,由于缺乏直接的证据,他们很难彻底战胜"运河"说.到了20世纪60年代,空间科学的发展帮助人们解开了火星"运河"之谜.根据飞到火星身边的探测器发回的照片,人们知道了


  所谓的火星."运河"是根本不存在的,那不过是人类出于美好的愿望而引起的错觉和幻想.斯基帕雷利等人所看到的,不过是一些偶然排成一线的大大小小的环形山罢了.


  有趣的是,科学家在分析"海盗1号"和"海盗2号"探测器1976年拍摄的火星高清晰度照片时,发现了火星上存在着数千条干涸的"河床".它们确实有明显的被液体冲刷过的痕迹.不过这些河床都很细,在地面上用再好的望远镜也不可能看到.关于这些河床的成因问题,至今还在探索之中.


  火星上的生命之谜


  由于探测器的近距离观测证明了火星"运河"实际上并不存在,加上火星上的自然条件对生命活动来说确实太严酷了一点,所以从20世纪60年代中期以来,"火星人热"开始慢慢地降温了.各种空间探测器发回的大量资料都显示了火星表面一片荒凉、毫无生气的景象.因此,很多科学家深信,火星上是不会存在高等的、复杂的生命现象的.否定之后,人们不禁还要问:火星上会不会有像病毒、细菌这样的简单的生命现象呢?要回答这个问题,最好的办法是能亲自到火星上去考察一番.


  这一想法终于在1976年变成了现实.美国发射的两个空间探测器"海盗1号"和"海盗2号"分别在火星上的两个不同的地点实现了软着陆.这两个着陆地点被认为都是水份较多、因而生命存在的可能较大的位置.每个探测器都做了3个项目的在于检测火星土壤中的微生物的实验,不过这3个实验都有一个前提,那就是活的微生物会改变自己的环境,它们是要吃、要呼吸、要排泄废物的.这3项实验,都是把一些火星土壤样品放入一个密闭容器中,必要时加一些水或营养液,然后观察容器内发生的变化.实验结果表明,火星土壤样品在实验中确实发生了一些变化,不过遗憾的是科学家无法肯定这些变化是生物学过程引起的,还是单纯的化学反应引起的.总的来说,"海盗号"的实验结果减小了火星上存在生命的可能性,带给人们的不是希望而是失望.


  尽管如此,许多执着的科学家目前仍对火星存在生命抱乐观态度.他们认为"海盗号"之所以没能发现生命,可能仅仅由于选择的实验不合适.火星上的生物体也许会和地球上的生物存在着一些本质的区别,所以用地球上的标准来定义火星生物自然就不恰当了.还有的科学家建议我们应该把眼光放在火星的两极,因为那里有着充足的水份.无独有偶,最近,在地球气候最恶劣、最近似于火星环境,并且被认为不可能有生命存在的位于南极的一个山谷中,人们找到了一些微小的植物——地衣和水藻.这一新发现,又为寻找火星生命带来了一线曙光.


  最近,美国宇航局已经制定了一整套详细的载人空间飞行计划.按照这一计划,人类将在2018年登上火星.如果这一计划能够顺利实施的话,可以说,揭开火星生命之谜的日子已经为期不远了.


  火星的卫星


  火星有两颗天然卫星,它们是美国天文学家霍耳在1877年发现的.由于它们跟随战神马尔斯(火星)形影不离,所以取名为福波斯(火卫一)和德


  莫斯(火卫二),在古希腊诗人荷马的史诗中,福波斯和德莫斯都是战神之子.


  火星的两个"月亮"有很多共同之处,它们都很小,而且形状都很不规则,表面上还有大大小小的洞穴,就像两个被虫蛀鼠咬过的土豆.有人猜测,它们可能是被火星俘获的小行星.


  火卫一的体积只相当于月亮的三百八十万分之一,火卫二更小,只有月亮的二千万分之一;质量分别是月亮的六百四十万分之一和六千七百万分之一.由于质量这样小,它们上面的重力也就微乎其微了,一个在地球上重70千克的人,到了火卫一上体重只有44克,在火卫二上,体重只有25克.它们上面的逃逸速度也很低,人只要轻轻一跳,就可能再也不会落到它们上边了.


  火星的两个小"月亮",差不多是在火星的赤道平面上形成了一个微型太阳系.近年来,科学家发现木星向外辐射的能量是它接收的太阳能量的2.5倍,再加上木星主要是由氢组成的,就越发引起了科学家们的兴趣,有人认为木星可能是一颗尚未点燃的恒星.


  根据上面的介绍,将木星尊之为行星家族的"老大哥",想必是顺理成章、当之无愧的了.


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