|
|
在火星的腹地有一道粗糙的地質“疤痕”，其長度與紐約到洛杉磯的距離相當。火星地殼上這條巨大的斷裂帶叫做水手𠔌，它是在1972年由水手九號宇宙飛行器發現的。
由數條平行相接的溝槽組成的水手𠔌，無論從哪方面相比都使地球上的大峽𠔌相形見絀。它比大峽𠔌更寬，更長，更深，年代也更古老，是當之無愧的峽𠔌之王。
這張水手𠔌的鑲嵌圖像經過着色來顯示火星地表。它是由熱輻射成像係統（themis），裝配在nasa火星“奧德賽”軌道飛行器上的一部可見光和紅外感應相機。火星“奧德賽”飛行器由洛剋西德.馬丁公司製造，噴射推進實驗室負責它的飛行控製。
這幅由500多張日間紅外照片組成的鑲嵌圖顯示出的山𠔌細節比以往任何合成照片都要多。這條山𠔌極為寬廣，它的西部縱深直穿納剋提斯迷宮（noctis labyrinthus），總長約3000公裏（2000英裏）。儘管如此，象足球場大小（100米, 328英尺）的微小細節仍可在圖像中辨認出來。
地質學家認為，水手𠔌大約在35億年前沿地質斷層開始形成。斷層是由地質構造變化以及位於西部的塔希斯（tharsis）巨型火山的不斷增長所造成的。當融化的岩石（岩漿）從地殼涌入塔希斯山後，整個地區開始擡升，這時周邊的地殼岩石不斷被拉伸，直至斷裂形成斷層和裂紋。
當裂縫展開後，地面就會下沉，就像拱門移動時拱心石就會墜落一樣。同時，斷層也為地下水的流動打開了通道，它破壞了地表，並且擴大了斷裂區域。在水手𠔌的無數地方，險峻而且較新暴露的崖壁變得很不牢固，由此造成的山崩使峽𠔌變得越來越寬。
水手𠔌究竟何時開始停止增長目前還不清楚——因為直到現在有些地方仍有小型的山崩出現。但是它的主要活動大致在20億年前就告一段落。
水手𠔌的幾個地方展示出它在形成以及發展過程中的不同階段。這些實例有助於科學家更好地瞭解它的來竜去脈。 |
|
水手𠔌最初是在緩慢而無法抵禦的拉力下裂開的。當地質構造運動拖拽火星地殼形成塔希斯山脈時，它的斷裂在地表形成了橫跨幾百英裏裂痕。今天所看到的裂痕衹是水手𠔌形成過程中普遍現象中的點點殘餘。
這些斷層的彎麯形狀表明，這一地區移動起來並不象廚房臺面的大理石那樣堅硬。反倒更象一大塊從蛋糕紙上滑下的巧剋力蛋糕，柔軟而彎麯。
另一處斷裂位於塔希斯火山的北面。在那裏，黃泉溝被數十條彎麯的斷裂帶所切割。 |
|
當地表裂開，水與融化的地下冰雪順勢下流，造成地面塌陷，部分地區被衝刷。水手𠔌的不同地段為這一過程提供了不同階段的快照。
例如，此處斷層已經形成了塌陷坑，有些坑又互相串連，形成了大面積的凹陷。這一過程不斷地侵蝕地面，直到兩個相鄰斷層間的土地全部毀掉為止。 |
|
在山𠔌的東端，科學家觀察到洪水泛濫的確鑿跡象。此處的地面曾經完全浸泡在水中，當洪水退去，地表幾乎完全塌陷下去，衹剩下孤零零的方山和丘陵。因此，科學家們將這樣的地帶稱為“混亂地形”也就不足為奇了。
洪水最終通過數條衝刷河道涌入了北部低地。從水手𠔌的東端起，洪水流經一係列河道，最終到達剋裏斯（chryse）盆地。在水手𠔌的西北方，類似的洪水從一個名為echus chasma的凹陷處涌出，形成了凱希𠔌（kasei valles）的衝刷河道。
究竟是一次勢不可擋的巨大洪水涌入了河道，還是較小規模的洪水多次衝刷的結果？這依然是個未解之謎。目前的證據顯示，洪水發生在幾個階段，而且至少曾有過一次巨大的泛濫。
儘管發生在數百萬年前，但是這段洪水泛濫現象卻集中發生在火星歷史上一個稱為“西方紀”（hesperian）的時期。這個時期是處在形成巨大隕石坑和火山活動最劇烈的“諾亞紀”（noachian）之後，與“亞馬遜河代”（amazonian）之前的一個過渡時期。這三個時期的命名取自三個特定的區域：諾亞臺地（noachis terra ）、西方之國平原（hesperia planum）以及亞馬遜河平地（amazonis planitia）。
雖然衹能大概推斷出“西方紀”的時間跨度，但是科學家認為這一時期開始於約35億年前，結束於約20億年前。在這段時期，除了大規模的洪水泛濫和tharsis的增長，火星經歷了數次緩慢的撞擊並形成一些隕石坑與盆地，火星的氣候也逐漸變得越來越寒冷，越來越乾燥。 |
|
並不是山𠔌內所有的侵蝕都會引發災難性的洪水。在louros𠔌等地，大量的支流峽𠔌侵入山𠔌的的南部邊緣，峽𠔌不斷加寬，並伴有輕度侵蝕。這些峽𠔌和山𠔌的主要部分很可能是在同樣的原理下形成的，即地下水的流失，但是這些峽𠔌的水量更少，規模更小，結果也更集中。
就像地質學家推想的那樣，水以泉眼或滲漏的形式從峽𠔌峭壁中流下，並將沉積物衝走。這種逐漸侵蝕的過程帶來的結果就是從峽𠔌邊緣嚮後緩慢傾斜的圓頂山𠔌。岩石的斷層和裂縫引導了侵蝕的方向，於是日益增長的山𠔌就形成了特有的樹枝狀。
在這裏所看到的支流峽𠔌與位於亞利桑那州北部著名的大峽𠔌堪有一比。大峽𠔌蜿蜒約800公裏 (500英裏) ，而這些支流峽𠔌長度衹有140公裏 (72英裏) 。但是這個峽𠔌與水手𠔌的相接處深達3800餘米 (12500英尺) ，其深度超過地球上的大峽𠔌的兩倍。
在隕石坑底的中心也可以觀察到地下水的作用。在隕石坑口，圍繞着薄薄一層約7公裏 (4.5英裏) 寬，有着凸起外緣的岩屑層。科學家們稱之為壁壘隕石坑。科學家們說，這個裙形的岩屑層表明在撞擊發生時，地表中存有大量的水或冰。衝擊産生的熱能釋放出地表中的水，並濕潤了飛揚的碎屑，從而形成了一道約70米高 (240英尺) ，有壁壘環繞的半固體擴散圈。 |
|
在水不斷地侵蝕下，懸崖與𠔌壁通常很不牢固，水手𠔌的多處地方都是因為山體滑坡而加寬的。這處特殊的滑坡坍塌了數千英尺，最大塌方長度達100公裏（60英裏）。更進一步的觀察顯示，此處曾經發生了數次山體滑坡，新的塌方不斷將上一次的塌方掩埋。
正如地球上的山體滑坡一樣，火星上的滑坡可以波及很長的距離，尤其當岩石碎塊中含有水或者氣體，使摩擦力大大減少的時候。科學家們甚至認為，火星上稀薄的空氣很可能也是造成這種巨大滑坡中原因之一。同樣的，如果長度縮短，滑坡遍及了水手𠔌的大部分地區，並有助於峽𠔌的加寬。 |
|
然而，水手𠔌的歷史上不單單衹受到侵蝕。在左圖中顯示的米拉斯峽𠔌（melas chasma），以及堪德峽𠔌（candor chasma）和俄斐峽𠔌（ophir chasma）等地，𠔌底堆積了高高的沉積物。地質學家稱之為內部層疊沉積物。這些物質的起源和特性，可能是水手𠔌內最大的奧秘。
在赫柏斯峽𠔌（chasmahebes)）等地，沉積物層層堆疊，幾乎可以觸及到山𠔌的邊緣。它們呈現出侵蝕的岩脊和階地，孤立的小山、平頂的臺地等等不同形態。在某些地方，沉積物被山體滑坡的岩石碎塊所覆蓋。
那麽這些沉積層從何而來？這種平鋪、無扭麯的層疊說明沉積物是在一個平靜的地質環境下堆積起來的。例如，從天而降的火山灰，或是沉積在湖泊或者大片靜止水域的沉積物。但是如果沉澱物質的來源是湖床沉積物，那麽它們又是如何進入了山𠔌？這依然是個未知數。
另一個費解之謎是火星歷史上曾經有過怎樣濕潤的環境？在水手𠔌內部，恆河峽𠔌（ganges chasma）的𠔌底，含有富含橄欖石的玄武岩。橄欖石是一種呈緑色的礦物，當其置於水中時，很快會被水侵蝕為其他形態。恆河峽𠔌內的橄欖石表明，在峽𠔌歷史上衹存在過相對少量的水。
但是在峽𠔌係統的其他部分，例如堪德峽𠔌（candor chasma），科學家們發現了粘土礦物。這表明岩石和岩屑曾經被水嚴重侵蝕。此外，這裏水的酸性也比“機遇號”火星車在梅裏迪亞尼平原所發現的要低。
因其極為突出的特點，水手𠔌顯然在火星歷史上占據了重要的篇幅。雖然科學家已經可以列出火星歷史的概要，但是其中的細節還難以考究。
不管水手𠔌的故事會如何發展，解决這些或者那些未解之謎的過程都將使科學家更好地研究地球隔壁這片紅色世界的歷史。 |
|
在水不斷地侵蝕下，懸崖與𠔌壁通常很不牢固，水手𠔌的多處地方都是因為山體滑坡而加寬的。這處特殊的滑坡坍塌了數千英尺，最大塌方長度達100公裏（60英裏）。更進一步的觀察顯示，此處曾經發生了數次山體滑坡，新的塌方不斷將上一次的塌方掩埋。
正如地球上的山體滑坡一樣，火星上的滑坡可以波及很長的距離，尤其當岩石碎塊中含有水或者氣體，使摩擦力大大減少的時候。科學家們甚至認為，火星上稀薄的空氣很可能也是造成這種巨大滑坡中原因之一。同樣的，如果長度縮短，滑坡遍及了水手𠔌的大部分地區，並有助於峽𠔌的加寬。
火星是太陽係中第七大的星體，距離太陽的第四個位置：
軌道： 距離太陽 227，940，000 km (1.52 天文單位AU)
直徑： 6，794 km
質量： 6.4219e23 kg
在神話中，火星 (希臘文： 阿雷士Ares) 代表的是戰神。這顆行星也許是因為它火紅色的外表而得名；火星有時候也會被稱為紅色行星(Red Planet)。(一個有趣的額外註解：在火星被聯想成希臘的阿雷士之前，它在羅馬衆神中的身分是掌管農業的神；這表示火星比較傾嚮於是開墾與拓荒的象徵。) 月份中三月的名字就是源自於火星。
火星早在很久以前就已經為人所知。 在太陽係中，火星仍然是科幻小說作傢眼中最喜愛也最適合擁有人類住宅的地點(除了地球之外！)。但很不幸地是，那些被 拉威爾(Lowell)和其他人所看見的著名"運河"，衹不過和 巴索米恩(Barsoomian)公主一樣是虛構的。
第一艘造訪火星的太空船是西元1965年發射的 水手四號(Mariner 4)。 其他幾個後來跟進的包括有第一艘登陸火星的 火星二號(Mars 2)，和1967年發射的兩艘維京人號(Viking)登陸艇(左圖)。 在結束長達20年的空白後， 火星探路者號(Mars Pathfinder) 又成功地在1997年7月4日登陸火星(右圖)。
火星的軌道明顯地呈現橢圓形。 造成的結果之一就是在火星遠日點和近日點間的春分和秋分點會有大約30℃的溫度變化。 這就是影響 火星氣候的主要原因。 雖然火星的平均溫度約為218 K(-55℃，-67℉)，但是其實火星地表的溫度範圍分佈得很廣，可以從在鼕季的永夜極地溫度衹有140 K(-133℃，-207℉)，到在夏季時嚮陽面將近有300 K(27℃，80℉)的高溫。
雖然火星比地球小很多，但它的表面積卻和地球表面的陸地面積大約相等。
除了地球以外，火星有著任何類地行星中最具高度變化和有趣的地形，其中有一些十分壯觀的：
- 奧林帕斯山脈(Olympus Mons)：是太陽係中最高大的山，比周圍附近的平地高出了 24 公裏(78，000 英尺)。它的底部直徑超過 500 公裏，邊緣則是高 6 公裏(20,000 英尺)的懸崖(右圖)。
- 塔西斯高地(Tharsis)：在火星表面上一個巨大的隆起高地，直徑大約 4000 公裏，高 10 公裏。
- 水手號峽𠔌(Valles Marineris)：一個峽𠔌係統，有 4000 公裏長， 2 到 7 公裏深(本頁最上端)。
- 赫拉斯盆地(Hellas Planitia)：在南半球的一個撞擊坑，超過 6 公裏深，半徑 2000 公裏。
大部分的火星地表都是非常年老的，而且有很多坑洞，但是也有比較年輕的裂𠔌、山脈、丘陵和平原。
在火星的南半球，主要為古老的、有隕石坑的高地(左圖)，很類似月球的表面。 相比之下，大多數低海拔的平原組成都比較年輕，而且擁有較復雜的歷史。 一個劇烈且高達數公裏的海拔高度變化似乎出現在南北半球的分界上。 是什麼原因造成了這種全球性的二分法地形變化和突變的邊界，目前並不清楚(根據某些推測，可能在火星沉積不久後，發生了一次巨大的撞擊事件)。 火星全球探測者號(Mars Global Surveyor)已經製作了一款很好的火星 3D 地圖 可以清楚的顯示這些特徵。
火星的內部衹是藉由地表的資料和大部分行星的統計值推論而得知。 最適當的說法是火星擁有半徑大約1700公裏的緻密核心，和一層比地球的地函密度大一點的熔岩地函，加上一層薄薄的地殼。 根據來自火星全球探測者號的資料顯示，火星南半球的地殼約為80公裏厚，但北半球的地殼卻衹有大約35公裏厚。 比起其他的類地行星，火星的低密度顯示出它的核心除了鐵以外，相對來說可能含有較大比例硫磺的成分(鐵和鐵的硫化物)。
就像水星(Mercury) 和月球一樣，火星現在缺乏活躍的 板塊運動(plate tectonics)， 而且火星的地表也沒有近代水平移動的證據(像是在 地球上很普遍的褶皺山脈)。 因為沒有橫嚮的板塊移動，火星地殼下的熱點(hot-spots)會停留在相對於地表的固定地點，再加上伴隨著較弱的地表重力，就可以解釋塔西斯高地和巨大火山的存在。 然而，目前火星上並沒有近代火山活動的證據。 但是來自火星全球探測者號的新證據顯示，在火星早期的歷史中可能會有板塊的移動，這比起地球更來得有趣多了！
在很多地方都有非常明顯被侵蝕(erosion)過的證據，包括大型洪水和小型河流的係統(左圖)， 這表示在過去的某個時間裏，一定有某種流體存在於火星地表，液態水是明顯的流體，但是也有 其他的可能性存在。 火星的地表可能曾經有大湖泊或甚至是海洋，而由火星全球探測者號所拍攝到的 地形分層影像 則更加強證實了這些湖泊或海洋是曾經存在的。 但這似乎衹發生在很久以前，而且很短暫；侵蝕河道的年齡根據判斷大約有將近四十億年。 (水手號峽𠔌並不是由流動的水造成的。 它是和産生塔西斯高地所造成地殼拉張與破裂的效應有關。)
火星在早期是非常類似地球的。 當時在地球上幾乎所有的二氧化碳(carbon dioxide)都被耗盡在製造碳酸????岩(carbonate rocks)。 由於缺乏像地球一樣的 板塊運動， 火星無法循環任何二氧化碳使之回到它的大氣層，所以無法支持顯著的溫室效應(greenhouse effect)。因此，假設火星到太陽的距離和地球一樣，它地表的溫度還是會比地球低很多。
火星有著一層非常薄的大氣圈，大部分是由殘餘下來微量的二氧化碳(95.3%)加上氮(2.7%)、氬(1.6%)、微量的氧(0.15%)和水(0.03%)所組成。 火星地表的平均大氣壓力大約衹有7毫巴(millibars) (比地球大氣的1%還少)，但是火星卻有從最深的盆地(大約9毫巴)到奧林帕斯山脈的山頂(約1毫巴)間劇烈的氣壓變化。 不過它的大氣濃度卻仍足以支持整個行星陷入強風和 巨大的塵暴(vast dust storms)之中為期好幾個月。火星薄薄的大氣雖然還是會造成 溫室效應，但它衹夠提高地表溫度5 K，是比在 金星(Venus)和地球上看到的還要少很多。
在火星的兩極多半是由固體二氧化碳("乾冰")所組成的永凍冰帽。這些冰帽顯示出由不同黑塵(dark dust)濃度變化的冰，交替間隔成層的分層結構。 在北半球的夏天，二氧化碳會完全地 升華(sublimes)衹留下一層水結成的冰。 我們並不知道在南半球的冰帽(左圖)下是否有類似的冰層存在， 因為它的二氧化碳層從來沒有完全消失過。 這一層冰形成的機製並不清楚，但是可能和氣候上的變化及長期火星的傾斜角變化有關係。 在較低的緯度，也可能有冰層藏在地表之下。 火星兩極冰帽的範圍會隨著季節而變化，因為這個緣故使得全球的大氣壓力也隨之改變約 25% (在維京人號登陸艇登陸的地點測量到的結果)。
最近 哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)(右圖) 的觀測中，顯示出火星上的狀態是在維京人任務中不曾遭遇過的，現在火星的大氣似乎比當時維京人號登陸艇測量到的還要冷和乾。 (更多細節來自STScI)
維京人號 登陸艇完成了决定火星上是否有生命存在的實驗。結果有點含糊，但現在大多數的科學家相信火星上並沒有生命的徵象(然而，還是有一些爭議存在)。樂觀者指出衹有兩件極微小的樣本被測量到可能會有生命存在，但這兩件樣本卻不是來自令人滿意的地點。在未來火星的任務中，更多的實驗將會持續進行。
相信有少數的隕石(meteorites)(SNC 隕石)是起源於火星的。
在 1996年8月6日，大衛麥凱(David McKay)等人 宣佈了在一個火星隕石 上出現有機化合物的初步鑒定。作者更進一步地暗示這些化合物(是關於在岩石上發現大量在礦物上的特徵)可能是火星上古代微生物存在的證據。(左圖)
這是個令人興奮的發現，不過我們要註意一件很重要的事，那就是雖然這個證據很強烈，但是並不意謂著這樣的證據足以證實外太空生命存在的事實。 在麥凱的論文發表後，同時也有好幾則反駁的論文被提出來。 切記，"特別的主張需要特別的證據"。 在我們對這個最令人感到驚奇的主張有信心之前，更多的後續工作依然要持續進行。
大規模的的(但並非全球性的)微弱磁場存在於火星上的不同地方。這個 意外的發現是由 火星全球探測者號得到的，就在它進入火星軌道後幾天而已。這可能是早期全球磁場消失之後所殘留下來的，它也許跟火星的內部構造、過去大氣層的歷史，甚至是可能存在的古老生命都有重要的關聯存在。
當火星出現在夜晚的天空，它是很容易以肉眼可見的。 根據火星和地球的相對位置，它明顯的亮度會有大大地變化。 有好幾個網站有顯示木星(以及其他行星)目前在太空中的位置，一些天文儀的程式(像是Starry Night) 則可以描繪出更詳盡的資料及星圖，大傢可以多加利用。
火星的衛星
火星有兩顆軌道非常靠近表面的小衛星:
距離 半徑範圍 質量
衛星 (000 km) (km) (kg) 發現者 年代
-------------- -------- ------ ------- ---------- ----
佛倍斯(Phobos) 9 11 1.08e16 霍爾(Hall) 1877
帝摩斯(Deimos) 23 6 1.80e15 霍爾(Hall) 1877
("距離"是從火星的地心開始測量起) |