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    这是你爱的火星吗?

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      科普驿站  第二十七期

      主题:基础天文系列——火星

      科目:天文

      难度:A1

      时间:2019.11.2

      讲师:庄生晓梦

      火星(Mars)和金星作为与地球相邻的行星历来被人们所高度关注,而且由于火星没有如金星一般极端恶劣的环境,为人类在地外行星的定居提供了理论上的支持,再加上对火星上到底有无生命的争论,使得火星成为了当下的热门话题。

      这是你爱的火星吗?

      先来讨论一下火星的位置和环境条件。火星带着它的两颗形状不规则的卫星火卫一和火卫二在距离地球约0.5AU的轨道上围绕太阳公转。火星定居的可行性是因为它和地球有许多相似性——半径为地球的一半,自转周期约24.6小时,转轴倾角约25°,公转周期687天的火星,从时间上对我们来说相当于一个有着两倍时间春夏秋冬的地球。

      这是你爱的火星吗?

      “莹莹火光,离离乱惑”,“荧惑”是中国古人对火星的称呼。火星表面密布着由红色硅酸盐、赤铁矿等铁的氧化物组成的沙尘和岩块,呈现出炫目的橙红色,是名副其实的“红色行星”。红色为火,发出的荧光如同抖动的火苗,忽明忽暗,正如火星的亮度变化无常,而且在天空中运动,有时从西向东,有时又从东向西,行踪捉摸不定,令人迷惑,所以“荧惑星”由此而来。

      这是你爱的火星吗?

      说到荧惑,一定会提到天象“荧惑守心”。荧惑守心是火星在心宿内发生“留”的现象,那时天上最赤红的两颗天体(火星、心宿二)汇聚在一起,在黑夜熠熠生辉,引人注目。历史上所有实际发生过的“荧惑守心”天象共38次,中国史籍中全部 “荧惑守心”记录共23次。摘录一条记录如下:《史记·秦始皇本纪》——三十六年,荧惑守心。有坠星下东郡,至地为石,黔首或刻其石曰“始皇帝死而地分”。始皇闻之,遣御史逐问,莫服,尽取石旁居人诛之,因燔销其石。(译:有颗陨星坠落在东郡,落地后变为石块,老百姓有人在那块石头上刻了“始皇帝死而土地分。”始皇听说了,就派御史前去挨家查问,没有人认罪,于是把居住在那块石头周围的人全部抓来杀了,焚毁了那块陨石。)

      这是你爱的火星吗?

      根据之前的探测,火星基本上是一颗沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布,有着和地球相似的高山、平原和峡谷。当然还有许多环形山,一些是火山活动的结果,另一些是由于火星以二氧化碳为主的稀薄大气不足以抵挡部分陨石撞击导致的。火星有一座著名的山——奥林帕斯山,又译作奥林匹斯山、奥林波斯山,高度超过27公里,平均高度为22公里,是地球上珠穆朗玛峰高度的三倍,是太阳系中在“山”这一家族的“老大”。火山口直径达到了80公里,深约3公里。在太空船确认它是一座山之前,地面望远镜中的奥林帕斯山是一明亮的亮点,被19世纪后期天文学家命名为“奥林帕斯山之雪”。火星还有着太阳系最大最长的峡谷——水手号峡谷,命名来自水手9号。

      这是你爱的火星吗?

      让人们最感兴趣的是火星表面的河床状地形,大河床和其支流系统结合,形成了脉络分明的水道系统,还有泪珠状的小岛、沙洲和辫状花纹,以及大量的河谷遗迹,说明火星表面曾经受到过侵蚀。因为火星上生命存在的可能性极高的,而液态水作为生命存在不可或缺的成分之一,21世纪,火星探测掀起以找水为核心的探测高潮。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可能。火星的两极地区有着白色覆盖物,是它的极冠,由水冰与干冰组成,随季节的变化而变化。

      这是你爱的火星吗?

      火星的特殊环境也让太阳的色彩发生了变换,火星大气稀薄,尘埃颗粒较多且较大,主要发生米尔散射(发生在颗粒尺度接近光波长的粒子),散射波长跟自身颗粒大小相同的红光,而视线方向上来太阳光中红色部分被散射了,所以看到的夕阳会显示出梦幻的蓝色。

      综上所述,火星总体来说和地球非常相似。那会不会有生命的存在呢?即使是居于一隅的微生物,即使仅仅是生命曾经存在过的蛛丝马迹。

      这是你爱的火星吗?

      要求证到底有无生命存在,对那颗离我们上亿公里远的地方,最直接的方法自然是实地考察一番,所以早在20世纪60年代,苏联和美国就开始研制和发射火星探测器。然而不管是从前的发现还是近几年的探索,对于火星生命存在还是扑朔迷离,所以我们未来仍然要对火星进行持久的探索。由于行星的运动,并非随时随地都可以发射探测器探索火星,但机会总会存在,每隔几年,全球都会迎来一次火星探测的小高潮,2020年就是一个发射火星探测器的最佳时间窗口,多个国家的火星探测器已经蓄势待发。火星探测也是我国航天强国建设目标的重中之重,2011年,萤火一号,是中国火星探测计划中的第一颗火星探测器,但由于变轨失败,整个计划以失败告终。所以此次作为我国第一次真正的行星探测,其意义不言而喻。如果成功,那就意味着我们征服了探测成功率只有40%的“航天器坟场”,在航天事业上更进一步。

      21世纪的一些火星探测器:

      火星快车   测绘火星矿物成分,对大气进行研究 

      机遇号、勇气号  研究岩石土壤,搜寻水是如何影响火星的证据

      火星勘测轨道器 关注火星天气变化,寻找水存在的迹象

      凤凰号   主要执行探冰任务

      好奇号   探寻火星上的生命元素

      洞察号   2018年11月26日14:54着陆,执行人类首次探究火星“内心深处”奥秘的任务

      未来无论是为了对生命形成更深入的探索还是了解地球臭氧层消失对地球的极端后果(火星有一个巨大的臭氧洞,太阳紫外线可以毫无遮拦地照射到火星上),探索火星对人类对地外行星探测都是最重要的一步。


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