火星探测领域论文发表文献

火星，因其荧荧如火，亮度经常变化，位置也不固定，我国古人将火星取名为“荧惑”；古巴比伦人称“尼嘎”（刚烈英雄）；古埃及人称“哈·底契” （红色亮星）。在古希腊和古罗马的神话中，火星是宙斯和赫拉的儿子，他司职战争，形象英俊，勇猛顽强，喜欢打仗，是力量与权力的象徵，是好斗与屠杀的战神。古希腊人称火星为“阿瑞斯”（战神）。 火星有两个平均直径十几千米的小卫星，就是以阿瑞斯的两个儿子——福波斯和德瑞斯命名的；古罗马人称火星为“玛尔斯”，是身披盔甲浑身是血的战神，火星的符号是♂。Mars之名和火星符号被国际沿用至今。 1609年，意大利科学家伽利略第一次用望远镜观察火星，开创了人类用科学仪器观测火星之先河。1666年，G.卡西尼 通过望远镜观察火星并确定了其转动周期，计算火星的日长是24小时40分钟。1672年，惠更斯第一次发现在火星的南极有一个白点，可能是极冠，并第一次提出了可能存在地外生命的猜想。1777－1783年，英国天文学家W.赫歇尔用自己发明的望远镜研究了火星，并错误地认为火星上黑暗的地方是海洋，明亮的地方是陆地，还认为所有的星球都居住有生命。他还预言，也许火星居民也享受着与我们类似的环境。 1877年米兰天文台台长亚帕雷利斯基观测火星之后，宣布他看到了火星上的“cannali”，原意是道路却被错译为“运河”，后来演绎出火星上有运河就有开凿和利用运河的火星人和兴盛的农业。19世纪末，开始了火星运河的狂热研究，大量有关 “火星人”、“火星人袭击地球”、“大战火星人”等小说和电影应运而生。1905年，美国的厄尔火星观察台，拍摄到火星38条“运河”的照片。 已知的火星 太阳系的八大行星，按照距离太阳由近及远的次序依次是：水星、金星、地球和火星，由于它们体积较小，密度较大，具有固体的岩石表面，被称为类地行星或内行星；火星之外是木星、土星、天王星和海王星四个巨行星，也叫类木行星。 火星的平均赤道半径为3393千米，仅为地球的53%；火星的质量是地球质量的；火星绕太阳的公转的运行轨道呈椭圆形，周期为687天，即个地球年；火星的自转情况跟地球相似，自转方向跟地球相同，自转周期也就是火星一天的时间为小时；火星的自转轴是倾斜的，倾角为。，因此火星上也有四季变化，但每个季节大约比地球季节要长一倍。 火星与太阳的距离比地球远，平均距离约为 亿千米（地球约亿千米），火星表面的年平均温度为-57。C,表面昼夜温度变化于20℃到一139℃之间，火星比地球寒冷，昼夜温差比地球大。 火星表面的重力加速度是米/秒2，逃逸速度米/秒，而地球分别是米/秒2和米/秒；因此火星的引力场较弱，大气比较稀疏容易逃逸，平均表面气压仅700帕，不到地球海平面气压的1%。火星大气的主要成分是CO2（占），其次是N2（占）。火星由于大气稀薄，风速很大，风在火星表面肆虐，形成了广泛分布的活动沙丘和沙漠。火星上经常发生台风和龙卷风。当风速达到50～100米/秒时，100微米的尘沙被吹到大气中，形成区域性尘暴。每个火星年约发生上百次区域性尘暴，几个区域性尘暴偶然联合起来，把大量尘沙卷到30千米的高空，发展成全球性大尘暴，可持续几个星期。 火星的地形明显地不对称，南半球的地势比北半球高。火星表面的2/3都是古老的、撞击坑非常密集的地形。南半球分布有无数网络状的河谷系统，它们看上去象是被流水切割形成的，太阳系最长、最大的水手大峡谷，长3000多千米，宽600千米、深约8千米；而地球上美国亚利桑那州的“大峡谷”，其长度仅 800千米、宽30千米、深千米。火星给人印象最深刻的面貌是巨大的盾状火山，例如奥林匹克火山就是一个庞然大物，直径达550千米，山峰高千米，是太阳系最高的山峰。火星的北半球似乎曾经是辽阔的大洋盆地，是“河流”汇集的“海洋”。火星是一个寒冷的、干燥的荒漠世界。 寻找生命迹象 自1961年以来，美国和前苏联在火星探测上展开了一场激烈的竞争。 2003年，欧空局开始发射“火星快车”探测火星，迄今为止对火星实施了42次探测，探测方式实现了对火星的飞越、环绕、软着陆、火星车巡视和现场分析样品，突破了一系列关键技术，大大提高了人类对太阳系探测的能力，获得了对火星深入系统的科学认识。火星探测的科学问题主要集中在探测火星生命活动的信息，探测与研究火星的演化，以及与类地行星的比较研究和探讨火星的长期改造与今后大量移民建立人类第二个栖息地的前景，为人类社会的持续发展服务。 火星探测的首要任务是探测火星生命活动的信息。通过大量火星轨道环绕探测器的探测，特别是美国在1975年发射的海盗1号和海盗2号着陆器和2007年发射的凤凰号着陆器，在火星表面开展了一系列生命活动信息的探测与生命科学实验，证明当今火星表面没有任何生命活动的迹象。 正当人们对火星生命的探测怀着绝望之际，却在火星大气层中发现了含有微量的水蒸气和甲烷，又重新点燃了探测火星生命的希望。凡有生命的活动必定会释放甲烷，大气层中的甲烷可能表证火星有最低等生命的活动。地球上广泛分布的天然气藏（主要成分是甲烷），绝大部分也是生物成因；但是，在大庆等地也发现一些天然气藏是由非生物过程形成的。因此，关键问题是要科学判别火星大气中的甲烷是生物成因，还是非生物成因？由于火星大气中甲烷的含量仅有30ppt（1ppt是1万亿分之一），当今火星探测卫星的同位素质谱仪还不具备测定甲烷等化合物碳同位素的技术能力，只能在技术取得突破后才有可能予以回答。 1984年在南极阿连山地区找到了一块火星陨石ALH84001。美国的科学家将陨石切片在电子显微镜下观察，发现陨石中有大量密密麻麻分布的微体生物 “化石”——细菌。微体生物的截面大约只有1%头发丝大小。经测定，ALH 84001的形成年龄为36亿年，表明36亿年前，火星曾繁衍过最低等的生命——细菌。当时，地球发育的生物水平也是最低等的微体生物——细菌。问题引发了更大范围的科学争论：既然火星的生物“化石”现在可以带到地球上来，在更远古的时代，火星的生命物质也可以随陨石带到地球上来，说不定地球的生命是火星生命的后代。当然也完全可以相反，地球的生命物质也可以随地球陨石带到火星上去，火星的生命却是地球生命的后代。也许地球和火星都曾各自发育过生命。由于火星环境恶劣，生命被夭折了，而地球的生命得以演化繁衍。ALH84001经过全世界科学家的精细研究，有一派科学家列举大量事实证明，这些“化石”并不是生命物质的化石，而是自然过程形成的特殊结构，是典型的非生物成因。火星是否曾经有过生命仍然是一个谜。 希望依然存在 火星现在没有任何生命活动的信息。火星过去可能发育过生命，火星的演化历史的确存在过气候适宜于生命产生与生存的环境。大量的探测成果表明，火星表面存在大量的古河道体系和水流动痕迹。生命产生与演化的必要条件之一是必须有水的存在，而火星上曾经有过大量的水体活动，无疑给火星上曾经有过生命物质的观点提供了有利的证据。要确证火星曾经存在过生命，必须找到火星表面的沉积岩并在沉积岩中发现火星的生物化石。 火星现在是不是具备生命存在与繁衍的条件与环境？ 根据海底黑烟囱、极地冰盖下、盐湖淤泥和炎热沙漠等极端环境下各种生命形态的发现与研究，表明火星表面的环境依然具备生命繁衍的条件。由于火星表面是干枯的，没有水体的活动，而大量的事实证明火星的水体埋藏在地下。探测火星地下水的埋藏位置，有可能发现火星的低等生命形态。 火星生命的探测依然是任重而道远！

在火星第二大火山区Elysium Planitia收集的地震数据表明，在该星球表面下的熔岩流之间存在着一个浅的沉积层。 这些发现是在NASA的“洞察号”（InSight）任务（利用地震调查、大地测量和热能传输进行的内部 探索 ）框架内获得的，包括科隆大学科学家在内的几个国际研究团队进行了合作。相关论文于11月23日发表在《自然-通讯》杂志上。

苏黎世联邦理工学院的地球物理学家Cédric Schmelzbach博士及其同事，包括地震专家Brigitte Knapmeyer-Endrun博士和科隆大学本斯堡地震观测站的博士研究员Sebastian Carrasco（硕士），利用地震数据分析了Elysium Planitia地区的构成。作者检查了浅层地下到200米左右的深度。就在地表之下，他们发现在15米厚的粗块状喷出物（在陨石撞击后被喷出并落回地表的岩石块）之上，有一个以沙质材料为主的再生石层，大约有3米厚。

在这些顶层下面，他们发现了大约150米的玄武岩，即冷却和凝固的熔岩流，这与预期的地表下结构基本一致。然而，在这些熔岩流之间，从大约30米的深度开始，作者又发现了一个厚达30到40米的层，地震速度很低，这表明相对于较强的玄武岩层，它含有较弱的沉积物质。

为了确定较浅的熔岩流的日期，作者使用了现有文献中的陨石坑数据。关于陨石撞击率的既定知识使地质学家能够确定岩石的日期：有许多陨石撞击坑的表面比有较少撞击坑的表面要老。另外，直径较大的陨石坑会延伸到下层，使科学家能够确定深层岩石的日期，而较小的陨石坑则使他们能够确定浅层岩石的日期。

他们发现，较浅的熔岩流大约有17亿年的 历史 ，形成于亚马逊纪--火星上的一个地质时代，其特点是陨石和小行星撞击率低，以及寒冷、超干旱的条件，始于大约30亿年前。相比之下，沉积物下面更深的玄武岩层形成的时间要早得多，大约36亿年前的西方纪，该时期的特点是广泛的火山活动。

作者提出，具有低火山速度的中间层可能是由夹在西方纪和亚马逊纪玄武岩之间的沉积物组成，或者是在亚马逊纪玄武岩本身之内。这些结果提供了第一次机会，将浅层地下的地震地面实测数据与先前基于轨道地质测绘的预测进行比较。在登陆之前，Knapmeyer-Endrun博士已经根据地面类似物建立了“洞察号”登陆点浅层地下的速度结构模型。现在的实际测量结果表明有更多的分层以及更多的多孔性岩石。

Knapmeyer-Endrun说：“虽然这些结果有助于更好地了解Elysium Planitia的地质过程，但与登陆前的模型进行比较对未来的登陆任务也很有价值，因为它可以帮助完善预测。对浅层地下的特性的了解是必要的，例如，评估其承载能力和漫游车的可通行性。此外，浅层地下的分层细节有助于了解哪里可能仍然含有地下水或冰。在科隆大学的博士研究框架内，Sebastian Carrasco将继续分析Elysium Planitia的浅层结构对火星地震记录的影响。”

“洞察号”登陆器于2018年11月26日抵达火星，在Elysium Planitia地区着陆。火星一直是众多行星科学任务的目标，但“洞察号”任务是第一个使用地震方法专门测量地表下层的任务。