# 火星

火星 | 火星外觀 |
| 軌道參數 |
| 曆元 J2000 |
| 遠日點 | 2.492 3×108 km 1.666 AU |
| 近日點 | 2.066 2×108 km 1.381 AU |
| 半長軸 | 2.279 366 4×108 km 1.523 662 31 AU |
| 離心率 | 0.093 412 33 |
| 會合週期 | 779.94 日
(2.135 儒略年) |
| 平均速度 | 24.13 km/s |
| 軌道傾角 | 1.850 61° (對太陽赤道5.65°) |
| 升交點黃經 | 49.578 54° |
| 衛星 | 2 |
| 物理特徵 |
| 平均半徑 | 3389.5 km (地球嘅0.532倍) |
| 赤道半徑 | 3396.2 km (地球嘅0.532倍) |
| 極半徑 | 3376.2 km (地球嘅0.531倍) |
| 表面積 | 1.441×108 km²
(144,798,465 km²)
(地球嘅0.282倍) |
| 體積 | 1.631 8×1011 km³ (地球嘅0.151倍) |
| 質量 | 6.418 5×1023 kg (地球嘅0.107倍) |
| 平均密度 | 3.94 g/cm³ |
| 表面重力 | 3.693 m/s²
(0.377*g*) |
| 逃逸速度 | 5.02 km/s |
| 恒星自轉週期 | 1.026 地球日 (24.622 9 h) |
| 赤道自轉速度 | 868.22 km/h |
| 轉軸傾角 | 25.19° |
| 北極赤經 | 21 h 10 min 44 s (317.681 43°) |
| 北極赤緯 | 52.886 50° |
| 反照率 | 0.15 |
|

| 表面溫度 | 最低 | 平均 | 最高 |
| --- | --- | --- | --- |
| 絕對溫標 | 130 K | 210 K | 308 K |
| 攝氏溫標 | −143  °C | −63 °C | 35 °C |

 |
| 視星等 | 最大：-2.91 衝：平均-2.0 |
| 角直徑 | 3.5″－25.1″ 衝：平均17.9″ |
| 大氣 |
| 表面氣壓 | 6.36 hPa (平均半徑) 0.4－8.7 hPa (季節變化) |
| 成分 | 95.32% 二氧化碳
2.7% 氮氣
1.6% 氬
0.13% 氧氣
0.08% 一氧化碳
210 ppm 水蒸氣
100 ppm 一氧化氮
2.5 ppm 氖
300 ppb 氪
130 ppb 甲醛
80 ppb 氙
30 ppb 臭氧
10 ppb 甲烷 |
|  |

**火星**係太陽系入面第四個近太陽嘅行星，係太陽系尾二細行星，有兩個衛星。響地球睇起嚟，佢係紅色嘅，令人諗起打仗。

火星有全太陽系最高嘅山，叫奧林帕斯山，有成 27 公里咁高。

喺1965年水手4號首次飛掠火星之前，好多人估火星上有液態水，因為望遠鏡觀測到嘅光暗特徵好似陸地同海洋，而一啲細長條紋就被認為係灌溉用嘅運河。雖然之後證實細線並唔存在，可能只係錯覺，但火星的確可能有液態水，甚至生命。火星快車號同火星偵察軌道器嘅雷達資料顯示兩極同埋中緯度地表下存在好多水冰。2008年7月31號，鳳凰號直接喺表土之下證實水冰嘅存在。

## 自然史

科學家推論話，喺太陽系嘅形成同演化嗰陣，火星係喺環繞太陽嘅原行星盤入面啲物質，透過隨機過程嘅失控吸積形成嘅。由於火星喺太陽系嘅位置，佢有好多獨特嘅化學特徵。一啲沸點相對較低嘅元素，例如氯、磷同硫，喺火星上面比地球常見好多；呢啲元素好可能係早期太陽嘅高能量太陽風將佢哋推出去嘅。

行星形成之後，太陽系內部可能經歷過所謂嘅後期重轟炸期。大約六成嘅火星表面都顯示出嗰個時期撞擊嘅記錄， 而剩低嘅大部分表面底下，好可能就係由嗰啲事件造成嘅巨大撞擊盆地。不過，近期嘅模型模擬對後期重轟炸期嘅存在提出咗質疑。 有證據顯示火星北半球有個巨大嘅撞擊盆地，範圍達到10,600乘8,500公里（6,600乘5,300英里），大約係月球南極-艾特肯盆地嘅四倍咁大，如果證實咗，就會係目前發現最大嘅撞擊盆地。 有假說認為，呢個盆地係大約四十億年前，火星受到一個冥王星咁大嘅天體撞擊嗰陣形成嘅。呢次事件，相信係造成火星兩分性嘅原因，形成咗覆蓋行星四成面積、平坦嘅北方盆地。

一份2023年嘅研究根據火星小衞星火衞二嘅軌道傾角提出證據，顯示火星可能喺35億到40億年前曾經有過一個環系。 呢個環系可能係由一個質量比火衞一大二十倍嘅衞星，喺數十億年前環繞火星嗰陣形成嘅；而火衞一就會係嗰個環嘅殘餘物。

火星嘅地質史可以劃分做多個時期，但主要係以下三個時期：

諾亞紀：火星最古老現存表面嘅形成時期，距今45億至35億年前。諾亞紀嘅表面佈滿好多大型撞擊坑。塔爾西斯高原呢個火山高地相信係喺呢個時期形成嘅，喺時期後期仲有液態水造成嘅大規模洪水氾濫。個名嚟自諾亞高地。

赫斯珀利亞紀：距今35億至33到29億年前。赫斯珀利亞紀嘅標誌係形成咗大範圍嘅熔岩平原。個名嚟自赫斯珀利亞高原。

亞馬遜紀：距今33到29億年前至今。亞馬遜區域有少量由撞擊事件造成嘅隕石坑，但其他方面就有好多變化。奧林帕斯山喺呢個時期形成，火星其他地方亦有熔岩流。個名嚟自亞馬遜平原。

火星上面而家仲有地質活動。阿薩巴斯卡谷有大約2億年前形成嘅片狀熔岩流。叫做刻耳柏洛斯塹溝群嘅地塹入面，喺少過2000萬年前曾經有水流活動，顯示同期亦有近期嘅火山侵入活動。 *火星偵察軌道器* 影到過山崩嘅相片。

## 大氣層

由*希望號*軌道探測器影嘅火星大氣層廣角圖
火星喺四十億年前冇咗個磁層， 可能係因為受到好多次小行星撞擊， 搞到太陽風直接同火星嘅電離層作用，透過大氣剝離將外層原子扯走，降低咗大氣密度。 *火星環球探勘者號*同*火星快車號*都探測到有啲離子化咗嘅大氣粒子喺火星後面飄走咗入太空， 而家MAVEN軌道探測器就研究緊呢種大氣流失。同地球比起嚟，火星嘅天體大氣層好稀薄。而家火星表面嘅大氣壓力由奧林帕斯山上面最低嘅30 Pa（0.0044 psi）到希臘平原超過1,155 Pa（0.1675 psi）都有，平均表面壓力係600 Pa（0.087 psi）。 火星最高嘅大氣密度等於地球表面以上35公里（22英里） 嘅密度。結果平均表面壓力只係地球101.3 kPa（14.69 psi）嘅0.6%。大氣層嘅標高大約係10.8公里（6.7英里）， 高過地球嘅6公里（3.7英里），因為火星表面嘅火星引力大概只係地球嘅38%。

火星大氣層大約有96%二氧化碳、1.93%氬同1.89%氮，仲有少量氧同水。 大氣層好多塵，有啲直徑約1.5微米嘅粒子，搞到由表面睇地球外天體天空#火星嗰陣，個天係黃褐色嘅。 因為懸浮住啲氧化鐵粒子，個天可能會變成粉紅色。 火星甲烷喺大氣中嘅濃度會變，北半球冬天大約係0.24 ppb，到夏天就大約係0.65 ppb。 估計佢嘅壽命由0.6到4年不等， 所以佢嘅存在顯示一定有個活躍嘅氣體來源。甲烷好可能係透過非生物過程產生嘅，例如涉及水、二氧化碳同埋已知喺火星好常見嘅橄欖石礦物嘅蛇紋石化過程， 不過亦可能係由火星生命產生嘅。

火星大氣層上面走失緊嘅大氣層（碳、氧同氫），由MAVEN軌道探測器用紫外可見光譜影低
同地球比，火星大氣入面嘅CO2濃度高啲，表面壓力又低啲，呢啲可能係聲音喺火星衰減得勁啲嘅原因，喺火星除咗風之外，好少有天然聲源。研究人員用*毅力號*探測車收集嘅聲音記錄，得出結論話，嗰度嘅聲速喺240 Hz以下嘅頻率大約係240 m/s，高過呢個頻率就係250 m/s。

喺火星探測到有火星極光。 因為火星冇全球性磁場，嗰度極光嘅類型同分佈同地球唔同； 唔似地球咁主要侷限喺極地地區，火星嘅極光可以覆蓋成個行星。 2017年9月，NASA報告話火星表面嘅輻射水平暫時加倍，而且同一次比之前觀測到嘅光25倍嘅極光有關，原因係嗰個月月中一次巨大而且意想不到嘅日冕物質拋射太陽風暴。

### 氣候

火星有季節，南北半球輪流交替，同地球相似。另外，同地球比，火星嘅軌道軌道離心率大好多，佢接近近拱點嗰陣係南半球夏天、北半球冬天，而接近遠拱點嗰陣就係南半球冬天、北半球夏天。結果，南半球嘅季節比原本應有嘅更加極端，而北半球嘅季節就比較溫和。南半球夏天嘅溫度可以比北半球同期嘅夏天溫度高成30 °C變化（54 °F變化）。

火星表面溫度由最低約−110 °C（−166 °F）到赤道夏天最高達35 °C（95 °F）不等。 溫度範圍咁闊係因為大氣層太薄，儲唔到幾多太陽熱力，大氣壓力低（大約係地球大氣層嘅1%），同埋火星土壤嘅熱慣性低。 呢粒行星離太陽嘅距離係地球嘅1.52倍，結果只收到相當於地球43%嘅陽光。

火星冇（左）同有2001年7月全球沙塵暴（右）嘅對比，包括可見嘅唔同水冰雲層覆蓋，由哈勃太空望遠鏡拍攝
火星有太陽系最大嘅沙塵暴，速度可以超過160 km/h（100 mph）。呢啲沙塵暴可以由小範圍風暴，變成覆蓋成個行星嘅巨型風暴。佢哋通常喺火星最接近太陽嗰陣出現，而且已經證明會令全球溫度升高。

火星北（左）南（右）兩極喺南北半球夏季之間乾冰（唔係水冰）覆蓋變化嘅渲染圖。
季節變化亦會產生乾冰覆蓋住火星極冠。

## 水文學

火星含有水，不過主要係以鋪滿塵嘅極地冰層形式存在，就好似呢幅圖所繪製嘅咁。
水作為表層喺火星某啲地方容易見到，例如呢個叫做科羅廖夫撞擊坑嘅極地撞擊坑，呢度係用三維投影展示。
雖然火星蘊藏大量太陽系類地行星水資源，大部分都係喺火星極冠度，鋪滿塵嘅水冰。
南極冰蓋嘅水冰體積，如果融化咗，足以用11米（36英尺）深嘅水覆蓋大部分行星表面。

液態水喺火星表面唔可以長期存在，因為火星大氣壓力太低，唔夠地球嘅1%， 只有喺最低海拔嘅地方，壓力同溫度先至夠高，可以令水喺短時間內維持液態。

大氣入面嘅水好少，但都夠形成較大嘅水冰雲同埋唔同情況嘅雪同霜，通常仲會夾雜住二氧化碳乾冰雪。

### 過往嘅水圈

火星上睇到嘅地貌學地貌強烈暗示液態水曾經喺行星表面存在過。大片線狀、受侵蝕嘅地貌，叫做溢出河道，喺大約25個地方橫越地表。呢啲被認為係地下含水層嘅水災難性釋放造成侵蝕嘅記錄，雖然有啲結構被假設係冰川或熔岩作用嘅結果。 其中一個較大嘅例子係馬丁谷，長700公里（430英里），闊20公里（12英里），有啲地方深達2公里（1.2英里），遠超大峽谷。相信係火星早期流水侵蝕而成。 呢啲河道中最年輕嘅相信只係喺幾百萬年前形成。

喺其他地方，尤其係火星最古老嘅區域，更精細、樹枝狀嘅河谷網絡遍佈大部分地貌。呢啲河谷嘅特徵同分佈強烈暗示佢哋係由火星早期降水造成嘅地表逕流侵蝕而成。地下水流同地下水潛蝕可能喺某啲網絡扮演重要嘅輔助角色，但幾乎所有情況下，降水都可能係侵蝕嘅根本原因。

沿住撞擊坑同峽谷壁，有成千上萬類似地球沖溝嘅地貌特徵。啲沖溝傾向出現喺南半球嘅高地，面向赤道；全部都喺緯度30°嘅極地方向。好多作者提出佢哋嘅形成過程涉及液態水，可能係融冰造成， 雖然都有人主張係涉及二氧化碳霜或者乾塵移動嘅形成機制。 冇發現因為風化而部分退化嘅沖溝，亦冇觀察到疊加嘅撞擊坑，顯示呢啲係年輕嘅地貌特徵，可能仲活躍緊。 其他地質特徵，例如保存喺撞擊坑入面嘅三角洲同沖積扇，進一步證明火星早期某個或某啲時期曾經有過更暖、更濕潤嘅環境。 呢啲環境必然要求大部分地表普遍存在火山口湖，關於呢點，有獨立嘅礦物學、沉積學同地貌學證據支持。 液態水曾經存在於火星表面嘅進一步證據，嚟自探測到特定礦物，例如赤鐵礦同針鐵礦，呢兩種礦物有時會喺有水嘅情況下形成。

### 水證據嘅觀察同發現歷史

2004年，*機遇號*探測到黃鉀鐵礬呢種礦物。佢只會喺酸性水存在下形成，證明水曾經喺火星存在過。 *勇氣號*探測車喺2007年發現咗富集嘅二氧化硅沉積物，顯示過去有濕潤環境，而喺2011年12月，同樣喺有水情況下形成嘅石膏礦物，畀NASA嘅火星探測車機遇號喺地表發現咗。 據估計，火星上地幔嘅水量，以火星礦物入面嘅氫氧根離子嚟代表，等於或者多過地球嘅水平，達到百萬分之50到300嘅水含量，呢個水量足以將成個行星覆蓋200～1,000米（660～3,280英尺）深。

2013年3月18號，NASA報告話，好奇號探測車上嘅儀器搵到礦物水合嘅證據，好可能係水合硫酸鈣，喺幾個岩石樣本入面搵到，包括丁蒂納岩同"薩頓內嶺"岩嘅碎片，仲有喺其他岩石例如"諾爾"岩同"韋尼克"岩嘅礦脈同結核入面都有。 用探測車嘅DAN儀器分析，提供咗地下水嘅證據，水量達到4%，深達60厘米（24英寸），係喺探測車由*布萊德伯里着陸點*前往*格萊內爾格*地形區嘅*黃刀灣*區域途中發現嘅。 2015年9月，NASA宣布佢哋喺季節性斜坡紋線搵到水合鹽水流動嘅強烈證據，係根據對斜坡變暗區域嘅光譜儀讀數得出嘅。 呢啲條紋喺火星夏天，當溫度高過-23 °C嗰陣會向下流，喺更低溫就會結冰。 呢啲觀察結果支持咗早期基於形成時間同生長速度嘅假設，即係呢啲暗色條紋係由地表下流動嘅水造成嘅。 不過，之後嘅研究提出，呢啲線狀地貌可能其實係乾嘅顆粒流，水喺引發呢個過程方面最多只係扮演有限嘅角色。 關於液態水喺火星表面嘅存在、範圍同作用，至今仲未有定論。

研究人員懷疑行星北部大部分低窪平原曾經畀幾百米深嘅火星海洋假說覆蓋過，不過呢個理論仍然有爭議。 2015年3月，科學家話呢個海洋可能同地球嘅北冰洋咁大。呢個發現係根據現代火星大氣中氕對氘嘅比例同地球上嘅比例比較得出嘅。火星嘅氘含量（D/H = 9.3 ± 1.7 × 10−4）係地球（D/H = 1.56 × 10−4）嘅五到七倍，顯示古代火星嘅水量明顯高好多。*好奇號*探測車之前嘅結果喺蓋爾撞擊坑發現咗高比例嘅氘，但未高到足以證明曾經存在過海洋。其他科學家提醒話呢啲結果仲未確認，而且指出火星氣候模型仲未顯示到呢個行星過去夠暖去支持液態水體嘅存在。 北極冠附近有個闊81.4公里（50.6英里）嘅科羅廖夫撞擊坑，火星快車號軌道探測器發現入面大約裝滿咗2,200立方公里（530立方英里）嘅水冰。

2016年11月，NASA報告話喺烏托邦平原地區發現大量地下冰。探測到嘅水量估計同蘇必略湖嘅水量（12,100立方公里）相當。 喺2018年到2021年嘅觀測期間，火星微量氣體任務衛星喺水手谷峽谷系統發現咗水嘅跡象，好可能係地下冰。

## 相關文化

以前喺中國，火星又叫做**熒惑**，因為星相學家認為佢係唔吉利嘅星。佢哋話入天蠍座嗰陣，變做「熒惑守心」，加埋天蠍座嘅紅色心宿二（又叫「大火」），兩紅撞埋，即係大事不妙。

火星嘅拉丁文同英文名「Mars」係源自羅馬神話入面嘅戰神瑪斯。

* 古羅馬嘅瑪斯壁畫，出自龐貝古城
* 唐朝《熾盛光佛並五星圖》入面代表火星嘅神靈

## 參考