shintaro-ozaki/entity-explanation huggingface dataset:
Title: 地球 (Earth)
Section: 物理的性質
Subsection: 大きさ・質量・密度

=地球の形や大きさは、その使用目的によって必ずしも一意ではない。測量や地図を作成するときの基準（これを測地系と呼ぶ。）としての地球を考えるとき、回転楕円体を想定する。この回転楕円体を特に地球楕円体という。様々な地球楕円体のうち、個々の測地系が準拠すべき地球楕円体を特に準拠楕円体と呼ぶ。日本だけでなく国際的にもっともよく使われている準拠楕円体はGRS80楕円体と呼ばれているものであり、したがって地球の形・大きさとして最もよく引用されている。このGRS80の定義によれば、地球は赤道半径が正確に6378137 m、扁平率が正確に1/298.257222101の回転楕円体である。極半径は約 6356752.314 m（GRS80地球楕円体の定義からの誘導値）である。赤道半径のほうが極半径よりも約 21384.686 m 大きい。
Title: 地球 (Earth)
Section: 物理的性質
Subsection: 大きさ・質量・密度

=前項の値は、準拠楕円体を定義する場合の地球の大きさである。実際に観測される地球の大きさとしては、国際測地学協会が次の値を最良推定値として採用している。赤道半径 = 6378136.62±0.1 m（地球時（TT）準拠によるもの）この値はGRS80楕円体と比べて、0.4 m ほど小さい。扁平率の逆数 = 298.25642± 1 × 10−5上記の2つの数値から、極半径 = 6356751.9±0.1 m （赤道半径、扁平率からの誘導値）この値は、GRS80楕円体と比べて、0.4 m ほど小さい。
Title: 地球 (Earth)
Section: 物理的性質
Subsection: 大きさ・質量・密度

=現実の地球の形状をもっと詳細に考えるとき、平均的な海水面を大陸にも延長した仮想的な形状（ジオイド）を想定する。ジオイドは回転楕円体に近いとはいえ、地球内部の物質の分布が均一でないため、ずれが生じる。測地学では、地球楕円体とジオイドの違いをジオイドの高さと表現する。なお、地球表面は、天体間の引力、特に月による潮汐力による弾性変形によって、常に数cmから数十cmの伸縮があることに注意する必要がある。
Title: 地球 (Earth)
Section: 物理的性質
Subsection: 大きさ・質量・密度

=地球の質量は5.972×1024 kgである。万有引力定数と地心重力定数から計算される。体積と質量から平均密度が求まり、5.51×103 kg/m3 (5.51 g/cm3) である。これは水の5.5倍、花崗岩の2倍、鉄の0.7倍程度に相当する。地球は太陽系で最も密度の高い惑星である。逆に、一番密度が低いのは土星である。水星や金星の密度は地球に近い。地球を構成する物質の種類と分布を探るには、地球内部での圧力上昇によって圧縮される程度を考慮して、1気圧下の密度に直す必要がある。このような補正を加えると地球の平均密度は約4100 kg/m3になる。地球以外の惑星の内部構造は観測データがないのでモデルに依存するが、モデルによる補正平均密度の違いはそれほど大きくない。推定された補正平均密度は、水星は約5400 kg/m3、金星は地球とほぼ同じで約4000 kg/m3、火星は約3800 kg/m3である。これら補正された平均密度の違いは金属の含有量の違いを反映している。一見、金属量は太陽から離れるにしたがって減少するように見えるが、その理由はわかっていない。
Title: 地球 (Earth)
Section: 物理的性質
Subsection: 大きさ・質量・密度

=近代的な測量により最初に計算された地球楕円体は、ピエール・ルイ・モーペルテュイが1738年に公表した、北極圏内のトルネ谷における子午線弧長の測量結果によるものであり、この測量結果と別途実施されていたフランスでの測量結果との突合により地球は扁球状であると結論づけているが、測量誤差の影響のため現代の値より扁平率が大きく見積もられている。現代の値に相当程度近い結果で初期のものとしては、ジョージ・エベレストによるインド地方の子午線弧長測量によるもので、1830年に公表された。この地球楕円体構造により、地球の中心点からの距離が最も大きいのはエベレスト山頂（北緯28° 標高8,848 m）ではなく南米のチンボラソ山頂（南緯01° 標高6,267 m）である（アフリカ大陸赤道直下のキリマンジャロは南緯03° 標高5,895 m）。
Title: 地球 (Earth)
Section: 構造

以下に、地表からの距離に応じた領域の名称を示す。境界の高度（深度）に幅があるのは、位置又は時間によって境界が変化するためである。100 km– : カーマン・ライン が示す宇宙の始まりの高度。80・90 km–10地球半径 : 外圏。概ね 500 km 以下が地球大気圏である。80・90–1,000 km : 上層大気。熱圏。10–80・90 km : 中層大気。50–80・90 km : 中間圏17–50 km : 成層圏。オゾン層がある。0–17 km : 下層大気。対流圏。0 km : 地表0–150 km : 岩石圏0–30・35 km : 地殻6・35–2,891 km : マントル6・35–670 km : 上部マントル670–2,891 km : 下部マントル2,891–6,371 km : コア2,891–5,151 km : 外核5,151–6,371 km : 内核地球内部の構造は地表面での観測で得るしかない。その中で最も優れた方法は地震波の分析である。地震波解析によると、地球は外側から、岩石質の地殻、岩石質の粘弾性体であるマントル、金属質流体の外核、金属質固体の内核という大構造に分けられる。岩石質とはいっても、地殻とマントルでは化学組成が違う。外核と内核も金属質とはいうが、若干化学組成が異なると推定されている。上部マントルには、地表面からの深さ100km付近に、地震波が低速になる層（低速度層、アセノスフェア）がある。この層は部分的に溶融していると考えられ、上部の相対的に冷たく硬い層とは物理的に区別される。アセノスフェアの上にあり、上部マントルの一部と地殻とから成るこの層を岩石圏（リソスフェア）という。岩石圏は10数枚のプレートと呼ばれる板に分かれている。プレートには2種類ある。大陸を含む大陸プレートと、海洋地域のみを含む海洋プレートである。海洋プレートは中央海嶺で生産され、マントル対流に運ばれて中央海嶺から離れる。その間にも中央海嶺では次々にプレートが生産されるので、海洋底が拡大する。大陸プレートは海洋プレートより相対的に軽いため、海洋プレートが大陸プレートとぶつかるとその境界でマントル中に沈み込み、日本海溝のような沈み込み帯を造る。海洋プレートには海溝を伴うものと伴わないものとがあるが、これは海洋底拡大の期間の違いによると考えられる。海溝があるものは、海洋底拡大が始まってから年月が経っている。前記のように、プレートはマントル対流によって運ばれる。海溝を伴う海洋プレートはそうでないものより拡大速度が速い。これは、マントル対流の他に、沈み込んだプレートに引っ張られる効果が加わるためとされている。海洋底の年代は、放射性元素による年代測定によると2億年以内である。これは海洋プレートがこの程度の期間を経た後、地球内部に潜り込んでしまうためである。これに対して、大陸プレートは大部分が現代から30億年前までの間に形成されており、地球の歴史を通じて形成・成長してきたものと考えられている。特に古いものは安定陸塊とも呼ばれ、最も古い部分は約44億年前に形成された。
Title: 地球 (Earth)
Section: 構造
Subsection: 核

中心核、コアとも言う。外核と内核に分かれ、液相の外核の半径は3480km、固相の内核の半径は1220kmである。外核は鉄とニッケルが主成分であると推定されているが、水素や炭素などの軽元素を10%以上含んでいるとしなければ、地震波速度と密度の説明ができない。内核は、地球内部の冷却に伴い、外核の鉄とニッケルが析出・沈降してできたとされており、現在でも成長が続いていると考えられている。ただし、内核の環境である320万気圧では金属鉄はその性質上固相を取るためともされる。地球中心部の圧力は約400万気圧、温度は物質組成とエネルギー輸送過程に依存するため正確にはわからないが、約5000K - 8000Kと推定されている。対流や地球自転などに起因する外核の金属流体の動きによって電流が生じ、この電流により磁場が生じると考えられている。これが地球磁場である。このように地球の力学的な運動と結びついた磁場発生・維持機構を、ダイナモ機構という。
Title: 地球 (Earth)
Section: 構造
Subsection: マントル

珪酸塩鉱物のマントルは深さ約2900kmまで存在し、地球の体積の83%を占めている。マントル全体の化学組成は、必ずしもわかっているわけではない。上部マントルは、かんらん岩または仮想的な岩石であるパイロライトから成るとする考えが主流であるが、下部マントルについては輝石に近い組成であるとする説もあり、定まっていない。マントルは核によって暖められ、また自らの内部にも熱源を持つ。そのため固相のマントルはゆっくりと対流（プルームテクトニクス）をしながら熱を地殻に運んでいる。地殻に近い位置ではこのマントル対流は起こらず、地殻と一体化するようなふるまいをしておりプレートテクトニクスという水平運動を起こす。マントルの動きは解明しきれず不明瞭な点が多い。深発地震が700kmより深いところではほとんど起こらない点から、対流運動が二層で独立している説も提唱されている一方で、観測技術の向上に伴い、従来の定説では地震が起こらないと考えられてきた深さ900km付近でも地震が起きていることが判明したほか、岩石圏の沈み込みが核付近まで起こっているとの報告もあり、地震学的トモグラフィー法などにて構造推定が行われている。地殻との境には地震波速度が不連続に変化する層があり、モホロビチッチ不連続面（モホ面）という。
Title: 地球 (Earth)
Section: 構造
Subsection: 地殻

地殻とは地球の固体表面を指し、マントルと同じく珪酸塩成分から成る。地殻は熱伝導でしか地球内部の熱を伝えないため、マントルの対流と比べると効率が悪く、結果的に核やマントルの冷却を遅延させている。組成差や構造から大陸地殻と海洋地殻に分類される。表面の55%を占める海洋地殻は玄武岩質で、厚さは平均6km、平均密度は3.0g/cm3である。固化形成は2億年以内となる。対して大陸地殻は花崗岩質で、厚さ20–70km（平均35km）、平均密度2.8g/cm3以下と厚く軽い。地殻表面の構造は、プレート運動による造山運動や火山活動、大気と水による風化や浸食、堆積などによって決まる。
Title: 地球 (Earth)
Section: 構造
Subsection: 水圏

地球の地殻上に存在する水は、川や湖、氷河や極氷、海など多様な形態を取っており、総量は13億8900万km3に相当する。そのほとんどは塩水である海で、13億5000万km3に当たる。海水の平均温度は3.9℃だが、緯度による差が大きい上に、季節や層によっても変化を持ちながら大規模な流動を起こす。これは蒸発や降水などとともに水循環をもたらす。
Title: 地球 (Earth)
Section: 構造
Subsection: 大気圏

地球を取り囲む大気は酸素を20.9%含み、これは他の太陽系惑星には見られない特徴である。大気圧は海面上を1気圧と定義され、上空に行くほど低くなる。水循環を担いほとんどの気象現象が生じる対流圏は、上空になるにつれ温度と大気密度は低下する。しかし約17kmを境に水蒸気が凝結を起こす領域（コールドトラップ）に入り、これより上空は非常に乾燥した成層圏となる。ここでは上空に行くにつれ気温は-60℃から上昇に転じる。また、水が無い環境のため紫外線によって酸素からオゾンが作られる領域（オゾン層）が20–50km付近に広がる。これが太陽紫外線の短波長を吸収し、地表の生命を護る役目と成層圏を暖める機能を持つ。また、成層圏は水を拡散させないため、地表の水が宇宙空間に拡散し失われることを防ぐ機能を持つ。上空90kmの成層圏上域からは高度につれて温度が下がる中間圏に入り、ここからは電離層に当たる。温度低下は上空90kmで再び上昇を始め、この領域は熱圏と呼ばれる。
Title: 地球 (Earth)
Section: 構造
Subsection: 磁気圏

地球磁場は平均3–7/105kTであり、地球の外側まで展開している。この磁場は太陽から吹き付けるプラズマの風（太陽風）とぶつかり、干渉する面（衝撃波面–磁気圏境界面）を形成しながら太陽方向では押しつぶされて地球半径の約10倍、夜側では1000倍程度の閉じた領域を持つ。20世紀になり、地殻上空約100kmに電波を反射する層（電離層）が発見され、これが長距離通信を可能としたことから磁気圏の研究が進んだ。電離層は大気がイオンと電子に分離している層であり、90–300kmの領域ではオーロラが発生する。
Title: 地球 (Earth)
Section: 地球の生命

地球は21世紀初頭において、知られている中で唯一生物（生命体）の確認されている天体である。生命は地表だけではなく、地下10km程度から上空100kmに至る広い範囲に存在する。大気の組成（酸素の濃度）は植物によって維持されている。（例えば水が液体として存在できるような）生命に必須と思われる環境が成立している天文学的領域をハビタブルゾーンと呼ぶ。地球は、このハビタブルゾーンの中に存在している星である。動物や植物、微生物といった生物が住む領域全体を生物圏と呼ぶ。生物圏全体を一つの巨大な生命体と見なすガイア理論もある。人類の活動が惑星地球、特に生物圏へ与える影響は大きく、悲観的な意見も少なくない。地球を地殻、海洋や大気などのシステムの集合体として捉え、これらシステム相互の物質循環、エネルギー循環によって地球という惑星を捉える考え方もある。このような捉え方では、人類が狩猟採集の生活様式を取り、自然界の一要素として存在している間は、人類を生物圏というシステム内部の要素として考えておけばよいとする。しかし人類が農耕など自らのために環境を改変するようになった時点で、人間圏という新しいシステムが地球に誕生したとみなし、新システムと既存のシステムとの相互作用によって地球表層環境が定まるという見方をする。このような見方に立つと、現在の地球は新しいシステムが誕生し、システム相互の新たな均衡に向かって変化しつつある時代に入ったということもできるのである。
Title: 地球 (Earth)
Section: 衛星

太陽系惑星のほとんどは衛星を伴っている。しかし、地球の月は惑星に対する直径の比率が4分の1強、質量比では81分の1と、後者を見れば小さいように思えるが、惑星に限ればこれに次ぐものは海王星-トリトン系の800分の1であり、これを超えるものは準惑星である冥王星-カロン系の7分の1だけである。月の起源についてはさまざまな説が提案されているが、多くの支持を集めているものはジャイアント・インパクト説である。月の公転軌道は地球半径の約60倍であり、毎年約3cmずつ遠ざかっている。地球と月は互いに重力の影響を与え合う潮汐作用が働いて変形し、長軸方向を向ける。このため誕生から長い期間をかけ、月は常に長軸方向の面を地球に向けるようになった。しかし地球は相対的に大きいため変形に時間がかかり、自転によって長軸方向が月の公転方向よりも先を向くようになる。すると地球自転の角運動量が月の公転へ輸送され、加速された月は遠心力で遠ざかり、対して地球の自転は遅くなる。この輸送は地球自転と月の公転が一致するまで続き、約100億年後には月軌道が地球半径の約85倍になったところで止まると考えられ、地球と月は常に同じ面を向け合うようになるといわれている。惑星に対して大きな衛星が存在する事は、地球の自転軸を安定させる。潮汐力で結びついた地球と月は一つの角運動系である。すると、地球は月軌道までを含めた大きな独楽と扱え、回転軸は非常に安定したものになる。自転軸の変動は、地球では3度程のゆれに収まるが、金星や火星では数十度の変動が起こると考えられる。自転軸変動の大きさにつれて惑星気候への影響も大きくなるため、地球のように大きな衛星を持つことが惑星環境を穏やかにする働きを持ち、生命進化を可能とする必要条件の一つとする意見もある。地球の恒常的な自然衛星は月のみである。しかし、地球は近くに接近した地球近傍小惑星を捕獲し、一時的な衛星とする場合があり、そのような小惑星は常時50個ほどあるとするシミュレーションもある。実際の観測例は、2006年9月から2007年6月までの間に地球を3回周回した、直径3mから6mの2006 RH120がある。
Title: 地球 (Earth)
Section: 地理

地球の総面積は510.066×106 km2で、そのうち海が362.822×106 km2（地球表面の71.1%）、陸地が147.244×106 km2（同28.9%）である。陸地は地球表面全体に均等にではなく北半球に偏って分布しており、陸地の多い側を陸半球（りくはんきゅう）、海の多い側を水半球（すいはんきゅう）と呼ぶ。陸地には面積の大きい大陸と小さい島がある。海洋も深度の分布にはっきりした偏りがあり、深度4000 - 5000mに全海洋の31.7%の面積を占める海洋底という構造がある。1000m単位で深度ごとの分布面積を区分すると、深度3000mから6000mにいたる部分が全海洋面積の73.8%を占める。
Title: 地球 (Earth)
Section: 地熱

地球は内部に地熱を持ち、約44.2兆ワットの熱を宇宙空間に放出している。この熱源は2つが考えられる。1つは内部に存在する放射性元素が放つ崩壊熱であり、主にウラン・トリウム・カリウムである。もう1つは溶けた地球内部で重いものが沈んでゆく際に生じる位置エネルギーである。東北大学ニュートリノ科学研究センターのチームは放射性元素の影響を測定した。地殻に存在するウランとトリウムが生じる崩壊熱は7兆ワット、地球全体でカリウムが生じる崩壊熱は4兆ワットと計算されている。また地球の核に放射性元素はほとんど無いと考えられているため、マントル中のウランとトリウム崩壊熱が判れば全体を推計できる。東北大学は元素崩壊の際に生じる反ニュートリノを観測装置カムランドで測定し、地殻発生のものを除いた個数からマントルでの崩壊熱量を10兆ワットと試算した。この結果から、放射性元素の崩壊がほぼ半分の21兆ワット、残りの半分が位置エネルギーによるものとの結論を得た。
Title: 地球 (Earth)
Section: 歴史
Subsection: 形成

地球の形成は、イマヌエル・カント（『天界の一般的自然史と理論』）やピエール＝シモン・ラプラス（『宇宙体系解説』）の星雲説を皮切りに太陽系形成説の一環としてさまざまな考えが提示されている。現在最も有力な説は、原始惑星系円盤でガスや宇宙塵が膠着して微惑星が形成され、さらにこれらが衝突を繰り返しながら成長し原始惑星を経て惑星が形成されたというモデルである。誕生直後の地球は衝突エネルギーで暖められ、溶岩が一面に広がる状態、いわゆる｢火の玉地球｣状態だったと考えられている。
Title: 地球 (Earth)
Section: 歴史
Subsection: 分化

地球は構成物質などから、複数の「圏」に分けられる。誕生時には混在していたこれらが段階的に分かれ、地球システムが確立した。最初に、衝突する微惑星から脱ガスが起こり、原始大気が形成された。これは地球直径が現在の1/5程度の時点で始まったと考えられる。その主な成分は水蒸気と一酸化炭素である。衝突エネルギーの宇宙放出が続き、45億年前には地球温度は下がった。そのため水蒸気が凝縮して地上に降り注いで海が形成され、同時に原始的な地殻が分離した。太古の海は200℃を越える温度にあり、数十気圧の大気成分は窒素や一酸化炭素、そして二酸化炭素が占めた。大陸の形成は40億年以上前には始まった。当初は島程度の大陸だったが、これにより海水は中和され、大気中の二酸化炭素が海水に吸収され始めた。温室効果が抑えられ、地球は液体の水が広く表面を覆う惑星となった。39億年前頃には微惑星の衝突も収まり始め、地球環境の変動も激しいものではなくなった。コアとマントルの分化が起こった時期ははっきりしていないが、38億年前に形成された地球最古の岩石は枕状溶岩であり、残留磁気が観測されたことからこの時には既に海と地球磁場が存在していた。プレートテクトニクスは少なくとも27億年前には造山活動を行うまで稼動していた。光合成生物の大量発生は20億年前頃であり、その活動は大気成分中に酸素を蓄積させ、成層圏にオゾン層が作られた。これによって生物は浅い海や陸上への進出が可能となった。主に植物生命は死後に炭化して蓄積され、大気成分から二酸化炭素を減少させつつ酸素比率を増す作用を及ぼし、地球大気の組成を変化させた。これ以降、地球上には生物が繁殖し、生物圏が海洋から分化して陸上にまで進出した。さらに現代までには「人間圏」と言える全体に影響を及ぼす物質圏が分化したとも言えるが、これが安定したものと言えるか否かの判断はついていない。
Title: 地球 (Earth)
Section: 歴史
Subsection: 地球システム

複数の物質圏に分化した地球は（「人間圏」を除き）相互作用を及ぼしながら安定しており、これを取り扱う学問を「地球システム学」と言う。地球のシステムを動かす動力源は、地球内部の熱エネルギー（惑星形成時の重力エネルギーと放射性元素の崩壊による原子力エネルギー）と太陽から注ぐ光エネルギーである。これに、地球の自転や公転、および周辺の天体からも影響を受ける。地球の内部熱は外核の対流を起こし、ダイナモ運動から磁場が生じる。これは地表を突きぬけ宇宙空間に広がり、太陽風を防ぐ。このため地球大気は水素など軽い元素が宇宙空間に逃れることを防いでいる。一方でこの熱はマントル対流を起こし、これが地殻のプレート運動や造山活動につながり海と陸を形成している。この陸では雨に溶け込んだ二酸化炭素と珪素酸化物と結びつき、炭酸塩となって流れ込んだ海底に沈殿して石灰岩となる。これはプレート運動で移動し、一部はマントル内に回収されてゆき、火山活動でふたたび地上に供給されるという炭素循環システムを司る。この炭酸循環はある程度の広さを持った陸地、すなわち大陸が必要になる。光エネルギーが直接及ぼす影響には、地表のさまざまな気候や気象現象や、生態系の基礎になる光合成生物の生育に関わる点が挙げられる。地球に降り注ぐ太陽放射のうち反射される割合（アルベド）は31%になり、吸収される69%のうち大気が20%、地表が49%の割合となる。地表の熱は赤外線放射や水の潜熱や顕熱の形で大気に渡るが、一方の大気や雲も赤外線で地表を暖める。このような熱交換が地表で行われる一方、ほとんどの比率が大気から、一部は雲・地表から赤外線放射によって熱は宇宙に逃れ、全体として熱収支はバランスする。この太陽光は緯度によって異なり、また地軸の傾きから季節でも変化する。これに地球の自転効果（コリオリの力）も影響し、偏西風や貿易風などの大気循環や海洋循環を起こす。
Title: 地球 (Earth)
Section: 歴史
Subsection: 将来

現在の地球は、海に覆われ自然も豊かではある。しかし今後数十億年の間には、巨大隕石の衝突、あるいは大陸移動に伴う火山活動や気候変動などによる大量絶滅が起きる可能性もある。上の様な急激な変動以外にも、緩慢な変化も予想されている。地球は火星よりも大きく重力が大きかったため、また金星よりも太陽から適度に遠かったため惑星形成時の大気、特に水が散逸せず残されたが、長期的には宇宙空間への大気流出が地殻気象に影響を及ぼすと見込まれる。地球磁場は太陽風が大気を持ち去る現象（スパッタリング）を防ぎ、熱のバランスが程よく取れているため大気がまとまって加熱流出する現象（ハイドロダイナミックエスケープ）も現在ではほとんど無い。しかし低気圧下では分子単位の運動によって水素が脱出速度を超える現象（ジーンズエスケープ）や、荷電粒子が磁場に沿って脱出する現象などがある。現在、地球からは1秒当たり水素は3kg、ヘリウムは50gずつ宇宙へ散逸している。これが続き、約30億年後（学者によっては約10億年後や約20億年後）には地球の水分はかなり減少し、水循環は両極域に限定されると考えられている。ただし、太陽がどうやって膨張し地球がどのような影響を与えるのか正確に予測するのは困難とされることもある。
Title: 地球 (Earth)
Section: 研究史
Subsection: 球体説と平面説

太古の人類が認識する世界は自らが体験する環境に限られ、緒事物の根源を説く神話にある数々の創世物語の根拠はせいぜい身近な現象からの類推に限られていた。人類が住む大地の認識は、中国、インド、バビロニアなどほとんどが平面を想定していた。そのような中、地球を球体と捉える特殊な概念を成立させた歴史に残る最古の例は古代ギリシアであり、ピュタゴラスを嚆矢としアリストテレスが天動説体系での宇宙像を創り上げた。さらにローマのクラウディオス・プトレマイオスは各惑星の相互運動を理論化し、天文モデルを構築した。地球が球体という概念はギリシア哲学や数学同様、キリスト教が思想の中心を占めた中世のヨーロッパには伝わらなかったとしばしば言われるが、それは近代以降に生まれた伝説であり、実際には中世にも引き続き地球球体説が支配的であった。地球平面説神話を参照。キリスト教的世界観である普遍史を纏めたアウグスティヌスが著作『神の国』にて、球体地球を前提とした対蹠地に住む人々の存在を「根拠が無い」（16章-9）と否定して地球平面説を採ったと言われるがこれも実際には『神の国』中に地球球体説を否定する記述はない。地球平面説#初期のキリスト教会を参照。一方、8-9世紀のイスラム世界はギリシア・ローマの知識習得に組織的に努め、多くのギリシア語文献をアラビア語へ翻訳し、イブン＝スィーナーのような後継者も生んだ。地理学分野でもイドリースィーがプトレマイオスの地図を改良するなど、地球球体説を補強・強化した。
Title: 地球 (Earth)
Section: 研究史
Subsection: 全容の把握

大航海時代を迎えたヨーロッパ人は東西に向かい、1488年にバルトロメウ・ディアスが喜望峰を廻ってインド洋が内海でないことを知らしめ、1492年にクリストファー・コロンブスがアメリカ大陸を発見し、そして1522年にフェルディナンド・マゼランの一行が世界一周を成し遂げた。こうして16世紀には地表のほぼ全域についての知識が揃った。そして1539年、ニコラウス・コペルニクスが『天体の回転について』を発表して地動説を唱えると、ヨハネス・ケプラーやガリレオ・ガリレイが理論を補完し、地球は宇宙の中心の座を太陽に譲り渡し、惑星のひとつと認識されるようになった。次に疑問となったのは、地球が真球か否かという点だった。ルネ・デカルトやジョヴァンニ・カッシーニは南北に縦長な球（長球）との立場を取ったが、アイザック・ニュートンは、振り子時計をパリから赤道付近へ持ってゆくと遅くなるというジャン・リシェによる報告から推測し、地球は南北方向がややつぶれた楕円球（扁球）だと考えた。この問題はジョヴァンニの子息ジャック・カッシーニ（縦長派）とピエール・ルイ・モーペルテュイ（横長派）がアカデミー・デ・シアンスを舞台にした論争の主題となり、ルイ15世の指示で実測が行われることになった。1736年から10年間をかけた観測では、ラップランド（トルネ谷）の緯度差1度当たりの子午線弧長がペルーよりも約1km長いことが判明し、地球は南北側が短いことが明らかとなった。論争に敗れたジャックだが、後に孫の代まで続いた子午線の測定は地球の周長を知らしめ、メートル法制定に寄与した。
Title: 地球 (Earth)
Section: 研究史
Subsection: 理解の深化

19世紀には新しい元素の発見が相次ぎ、さらに光から元素を推定できる分光器が発明された。太陽光の分光から太陽には未知の元素「ヘリウム」がある可能性が示唆されていたが、1895年にウィリアム・ラムゼーがウラン鉱石から新しい元素を発見し、これがヘリウムであると同定した。この結論は、アリストテレス以来の第五元素（エーテル）説を葬り去り、地球も太陽も同じ物質から作られているということを証明した。20世紀初頭にアルフレート・ヴェーゲナーが提唱した大陸移動説では、なぜその運動が起こるかを説明できなかった。しかし第二次世界大戦で発達した音波を使用する技術を用いた海底地形の調査を通じて大西洋の中央海嶺が発見され、さらにそこから両側に海洋底が広がっていることが判明した。この発見を皮切りに様々な証拠が集められ、重力計測による大陸地殻と海洋地殻の存在、地震波計測による核とマントルの存在が明らかとなり、1960年代中ごろにマントル対流と地殻のさまざまな運動が理論的に構築され、プレートテクトニクスの概念が生まれた。これは1980年代頃までには大枠が出来上がり、さらに地震波トモグラフィーによるマントル構造の解析（マントルトモグラフィー）や対流状況とプレートの関連を解析（プルームテクトニクス）などへ研究段階は発展した。
Title: 地球 (Earth)
Section: 研究史
Subsection: 近年の研究

1957年の初の人工衛星の軌道投入以来、地球を宇宙空間の衛星軌道上から観測する手法が発達した。1961年、ソビエト連邦がユーリイ・ガガーリンの宇宙飛行を成功させ、全球写真は1968年にアポロ8号が撮影したものが公開された。宇宙から地球を観察分析する手法は多方面に渡って行われ、大気や気象、植生、海流や海水温度などの水状況、オゾンホールなど地球理解に寄与している。プレートの移動や沈み込み観測にはGPSが利用されている。宇宙探査機による太陽系の他の惑星探査は、地質学中心の地球物理学から比較惑星学そして惑星物理学へと地球理解の手法を発展させた。地球地殻上に存在する最古の地質は38億年前のものまでだったが、月を始めとする天体の詳細な分析は太陽系そして地球起源に関する情報を与えた。また、斉一説手段を取る地質学では得られない比較対象をもたらし、地球理解の深耕にも寄与した。また、地殻を掘り進む研究も進んだ。モホロビチッチ不連続面を貫通し資料を得ようとする活動は1950年代からあり、1975年からは国際深海掘削計画が進め、2004年には統合国際深海掘削計画 (IODP) が調印された。ここに日本での建造が進んでいた深海掘削船「ちきゅう」が投入され、2012年のマントル到達を目標にしている。
Title: 火星 (Mars)
Section: abstract

火星（かせい、羅: Mars、マールス、英: Mars、マーズ、希: Άρης、アレース）は、太陽系の太陽に近い方から4番目の惑星で、太陽系内では水星より大きく2番目に小さい惑星である。英語では火星はローマ神話の軍神の名を持ち、しばしば「赤い惑星(Red Planet)」と呼ばれる 。
Title: 火星 (Mars)
Section: 概要

火星は大気の薄い地球型惑星で、月の衝突クレーターや地球の谷、砂漠、極地の氷冠を思わせるような表面形状をしている。別名の赤い惑星とは、火星の表面に存在する酸化鉄の影響で、肉眼で見える天体の中でも独特の赤みを帯びた外観を持つことを指す。また、自転周期や黄道面に対する回転軸の傾きが似ているため、1日の長さ（火星日）や季節は地球と同等である。火星には、太陽系最大の火山であり、最も高い山として知られるオリンポス山や、太陽系最大の峡谷のひとつであるマリネリス峡谷がある。北半球にある滑らかなボレアリス盆地は、火星の40％を占めており、巨大な衝突現象の可能性がある。火星にはフォボスとダイモスという2つの衛星があり、小さくて不規則な形をしている。これらは、火星のトロヤ群である「5261 エウレカ」と同様に、捕獲された小惑星である可能性がある 。火星はいくつかの無人探査機によって探査されている。1964年11月28日にNASAによって打ち上げられたマリナー4号は、1965年7月15日に火星に最接近した、火星を訪れた最初の宇宙船である。マリナー4号は、地球の約0.1％という弱い火星の放射線帯を検出し、深宇宙から他の惑星を撮影した最初の画像となった。ソ連の火星探査機「マルス3号」は着陸船を搭載し、1971年12月にソフトランディングを果たしたが、タッチダウンの数秒後に連絡が途絶えた。1976年7月20日、「バイキング1号」が火星表面への着陸に初めて成功した。1997年7月4日、火星探査機「マーズ・パスファインダー」が火星に着陸し、7月5日には火星で活動した初のロボットローバー「ソジャーナー」を放出した。2003年12月25日には、欧州宇宙機関（ESA）が初めて火星を訪れた探査機「マーズ・エクスプレス」が軌道上に到着した。2004年1月には、スピリットとオポチュニティと名付けられたNASAのマーズ・エクスプロレーション・ローバーがともに火星に着陸し、スピリットは2010年3月22日まで、オポチュニティは2018年6月10日まで活動した。NASAは2012年8月6日、火星の気候と地質を調査する「マーズ・サイエンス・ラボラトリー（MSL）」ミッションの一環として、探査機「キュリオシティ」を着陸させた。2014年9月24日、インド宇宙研究機関（ISRO）は、初の惑星間ミッションである探査機「マーズ・オービター・ミッション」が軌道上に到着し、火星を訪れた4番目の宇宙機関となった。アラブ首長国連邦は、2021年2月9日に火星探査機を火星の大気圏に投入し、火星へのミッションを成功させた5番目の宇宙機関となった。また、NASAのローバー「パーサヴィアランス」が2021年2月18日に火星への着陸に成功した。火星の過去の居住性や現存する生命の可能性を評価する調査が行われている。欧州宇宙機関のロザリンド・フランクリン・ローバーのようなアストロバイオロジー・ミッションが計画されている   。火星の気圧は地球の1％以下と低いため、火星の地表に液体の水は存在しない。2つの極地の氷冠は、大部分が水でできているとされる。南極の氷冠に含まれる水の氷の量は、もし溶けた場合、惑星の表面を11メートルの深さまで覆うのに十分である。2016年11月、NASAはユートピア平原領域で大量の地下氷を発見したことを報告した。検出された水の量は、スペリオル湖の水の量に相当すると推定されている  。火星は、その赤みを帯びた色合いのように、地球から肉眼で簡単に見ることができる。火星の見かけの等級は-2.94で、これは金星、月、太陽に次ぐ明るさである。地上の光学望遠鏡では、地球の大気の影響を受けるため、地球と火星が最も接近したときに、300km程度の大きさのものしか見ることができない。
Title: 火星 (Mars)
Section: 物理的性質

火星は地球型惑星に分類される、いわゆる硬い岩石の地表を持った惑星である。火星には海が無く、酸化鉄（赤さび）を大量に含む赤い地表が広がっている。半径は地球の約2分の1、質量は地球の約10分の1であり、火星の地表での重力の強さは、地球の40パーセントほどである。火星の表面積は、地球の表面積の約4分の1であるが、これは地球の陸地の面積（約1.5億平方キロメートル）とほぼ等しい。火星の自転周期は地球のそれと非常に近く、火星の1日（1火星太陽日、1sol）は、24時間39分35.244秒である。また、地球と同じように太陽に対して自転軸を傾けたまま公転しているため、火星には季節が存在する。
Title: 火星 (Mars)
Section: 物理的性質
Subsection: 質量

地球や金星と比べて火星の質量は小さい。太陽系の惑星移動のモデルであるグランド・タック・モデルによると、木星は火星形成前に一度火星軌道程度まで太陽に近づき、のちに現在の軌道に落ち着いたとしている。その際、火星軌道付近の微惑星がはじき飛ばされ枯渇してしまったため、火星が大きく成長できなかった可能性を示唆している。
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Section: 物理的性質
Subsection: 大気

火星の大気は希薄で、地表での大気圧は約750Paと地球での平均値の約0.75パーセントに過ぎない。逆に大気の厚さを示すスケールハイトは約11キロに達し、およそ6キロである地球よりも高い。これらはいずれも、火星の重力が地球よりも弱いことに起因している。大気が希薄なために熱を保持する作用が弱く、表面温度は最高でも約20℃である。大気の組成は二酸化炭素が95パーセント、窒素が3パーセント、アルゴンが1.6パーセントで、ほかに酸素や水蒸気などの微量成分を含む。ただし、火星の大気の上層部は太陽風の影響を受けて宇宙空間へと流出していることが、ソビエト連邦の無人火星探査機のフォボス2号によって観測されている。したがって上記の火星の大気圧や大気組成は、長い目で見ると変化している可能性、そして今後も変化していく可能性が指摘されている。2003年に地球からの望遠鏡による観測で大気にメタンが含まれている可能性が浮上し、2004年3月のマーズ・エクスプレス探査機の調査による大気の解析でメタンの存在が確認された。現在観測されているメタンの量の平均値は体積比で約11±4 ppbである。火星の環境下では不安定な気体であるメタンの存在は、火星にメタンのガス源が存在する（または、少なくとも最近100年以内には存在していた）という興味深い事実を示唆している。ガスの生成源としては火山活動や彗星の衝突、あるいはメタン菌のような微生物の形で生命が存在するなどの可能性が考えられているが、いずれも未確認である。地球の海では、生物によってメタンが生成される際には同時にエタンも生成される傾向がある。一方、火山活動から放出されるメタンには二酸化硫黄が付随する。メタンは火星表面のところどころに局所的に存在しているように見えることから、発生したメタンは大気中に一様に分布するよりも短時間で分解されていることがうかがえる。それゆえ、おそらく持続的に大気中に放出されているとも推測される。発生源に関する仮説でどれがもっとも有力かを推定するために、メタンと同時に放出される別の気体を検出する計画も現在進められている。火星大気には大きく変化する面もある。冬の数か月間に極地方で夜が続くと、地表は非常に低温になり、大気全体の25パーセントもが凝固して厚さ数メートルに達する二酸化炭素の氷（ドライアイス）の層をつくる。やがて、極に再び日光が当たる季節になると二酸化炭素の氷は昇華して、極地方に吹き付ける時速400キロに達する強い風が発生する。これらの季節的活動によって大量の塵や水蒸気が運ばれ、地球と似た霜や大規模な巻雲が生じる。このような水の氷からなる雲の写真が2004年にオポチュニティによって撮影されている（NASA撮影画像へのリンク）。また、南極で二酸化炭素が爆発的に噴出した跡がマーズ・オデッセイによって撮影されている。火星は短い時間尺度では温暖化していることを示唆する証拠も発見されている。しかし21世紀初頭の火星は1970年代よりは寒冷である。火星の質量は地球の11％で、地球より太陽からの距離が離れているが、気候変動、観測可能な気候パターンなど、気候面では重要な共通点を持っている。
Title: 火星 (Mars)
Section: 物理的性質
Subsection: 温度

火星の有効温度は氷点下56℃であり、実際の温度の氷点下53℃とほとんど変わらないのは、二酸化炭素が0.006気圧であり水蒸気もほとんど存在せず温室効果が弱いからである。
Title: 火星 (Mars)
Section: 物理的性質
Subsection: 地質

火星の表面は主として玄武岩と安山岩からなっている。いずれも地球上ではマグマが地表近くで固まって生成する岩石であり、含まれる二酸化ケイ素（SiO2）の量で区別される。火星では多くの場所が厚さ数メートルあるいはそれ以上の滑石粉のような細かい塵で覆われている。マーズ・グローバル・サーベイヤー探査機による火星の磁場の観測から、火星の地殻が向きの反転を繰り返すバンド状に磁化されていることが分かっている。この磁化バンドは典型的には幅160キロ、長さ1,000キロにわたっている。このような磁化のパターンは地球の海底に見られるものと似ている。1999年に発表された興味深い説によると、これらのバンドは過去の火星のプレートテクトニクス作用の証拠かもしれないと考えられている。しかしそのようなプレート活動があった証拠はまだ確認されていない。2005年10月に発表された新たな発見は上記の説を支持するもので、地球で発見されている海底拡大によるテクトニクス活動と同様の活動が太古の火星にあったことを示している。もしこれらが正しければ、これらの活動によって炭素の豊富な岩石が地表に運ばれることによって地球に近い大気が維持され、一方で磁場の存在によって火星表面が宇宙放射線から守られることになったかもしれない。またこれらとは別の理論的説明も提案されている。オポチュニティによる発見の中に、メリディアニ平原で採取した岩石から小さな球形の赤鉄鉱（ヘマタイト）が発見された。この球体は直径わずか数ミリしかなく、数十億年前に水の多い環境の下で堆積岩として作られたものと考えられている。ほかにも鉄ミョウバン石など、硫黄、鉄、臭素を含む鉱物が発見されている。これらを含む多くの証拠から、学術誌『サイエンス』 2004年12月9日号において50名の研究者からなる研究グループは、「火星表面のメリディアニ平原では過去に液体の水が断続的に存在し、地表の下が水で満たされていた時代が何回かあった。液体の水は生命にとって鍵となる必要条件であるため、我々は火星の歴史の中でメリディアニでは生命の存在可能な環境が何度か作られていたと推測している」と結論している。メリディアニの反対側の火星表面では、コロンビア・ヒルズにおいてスピリットが針鉄鉱を発見している。これは（赤鉄鉱とは異なり）水が存在する環境で「のみ」作られる鉱物である。スピリットはほかにも水の存在を示す証拠を発見している。マーズ・グローバル・サーベイヤーが2006年に撮影した写真から、クレーター内壁の斜面を液体が流れた痕跡が見つかったが、1999年に同じ場所を撮影した写真には写っておらず、それ以降にできたものと思われる。1996年、火星起源であると考えられている隕石「ALH84001」を調査していた研究者が、火星の生命によって残されたと思われる微小化石がこの隕石に含まれていることを報告した。2005年現在、この解釈についてはいまだに議論があり、合意は得られていない。
Title: 火星 (Mars)
Section: 物理的性質
Subsection: 地形

火星の地形は大きく2通りに分かれており、特徴的である。北半球は溶岩流によって平らに均された平原（北部平原の成因としては大量の水による侵食説もある）が広がっており、一方、南半球は太古の隕石衝突による窪地やクレーターが存在する高地が多い。地球から見た火星表面もこのために2種類の地域に分けられ、両者は光の反射率であるアルベドが異なっている。明るく見える平原は赤い酸化鉄を多く含む塵と砂に覆われており、かつては火星の大陸と見立てられてアラビア大陸（Arabia Terra）やアマゾニス平原（Amazonis Planitia）などと命名されている。暗い模様は海と考えられ、エリトリア海（Mare Erythraeum）、シレーヌス（セイレーンたち）の海（Mare Sirenum）、オーロラ湾（Aurorae Sinus）などと名づけられている。地球から見えるもっとも大きな暗い模様は大シルチス（Syrtis Major）である。火星には水と二酸化炭素の氷からなる極冠があり、火星の季節によって変化する。二酸化炭素の氷は夏には昇華して岩石からなる表面が現れ、冬には再び氷ができる。楯状火山であるオリンポス山は標高27キロの太陽系最高の山である。この山はタルシス高地と呼ばれる広大な高地にあり、この地方にはいくつかの大きな火山がある。火星には太陽系最大の峡谷であるマリネリス峡谷も存在する。この峡谷は全長4,000キロ、深さ7キロに達する。火星には多くのクレーターも存在する。最大のものはヘラス盆地で、明るい赤色の砂で覆われている。火星の最高地点と最低地点の標高差は約31キロである。オリンポス山の山頂 27キロがもっとも高く、ヘラス盆地の底部、標高基準面の約4キロ下がもっとも低い。これと比べて地球の最高点と最低点（エベレストとマリアナ海溝）の差は19.7キロに過ぎない。両惑星の半径の差を考えると、火星が地球よりもおよそ3倍も凸凹であることを示している。21世紀初頭現在では、国際天文学連合（IAU）の惑星系命名ワーキンググループが火星表面の地形名の命名を担当している。
Title: 火星 (Mars)
Section: 物理的性質
Subsection: 座標の基準

火星には海がないため海抜という定義は使えない。したがって高度0の面、すなわち平均重力面を選ぶ必要がある。火星の基準測地系は4階4次の球面調和関数重力場で定義され、高度0は温度273.16Kでの大気圧が610.5Pa（地球の約0.6パーセント）となる面として定義されている。この圧力と温度は水の三重点に対応している。火星の赤道はその自転から定義されているが、基準子午線の位置は地球の場合と同様に任意の点が選ばれ、後世の観測者によって受け入れられていった。ドイツの天文学者ヴィルヘルム・ベーアとヨハン・ハインリッヒ・メドラーは1830年から32年にかけて最初の火星の体系的な地図を作成した際に、ある小さな円形の模様を基準点とした。彼らの選択した基準点は1877年に、イタリアの天文学者ジョヴァンニ・スキアパレッリが有名な火星図の作成を始めた際に基準子午線として採用された。1972年に探査機マリナー9号が火星の広範囲の画像を撮影したあと、子午線の湾のベーアとメドラーの子午線上にある小さなクレーター（のちにエアリー0と呼ばれる）がアメリカ、RAND社のメルトン・デーヴィスによって、惑星撮影時の制御点ネットワークを決める際により正確な経度0.0度の定義として採用された。
Title: 火星 (Mars)
Section: 物理的性質
Subsection: 「運河」

火星にはかつて生命が存在したという考えのために、火星は人類の想像の世界の中で重要な位置を占めている。こういった考えはおもに19世紀に多くの人々によって行われ、特にパーシヴァル・ローウェルやジョヴァンニ・スキアパレッリによる火星観測から生まれ、一般に知られるようになった、スキアパレッリは観測された模様をイタリア語: canali（溝）という語で記述した。これが英語: canal（運河）と誤訳され、ここから「火星の運河」という説が始まった。これらの火星表面の模様は「人工的な」直線状の模様のように見えたために運河であると主張された。またある領域の明るさが季節によって変化するのは植物の成長によるものだと考えられた。当初の観測時点でも自然地形とみなされたものが、翻訳（誤訳）によって「運河」と表現されたことで、人工物的な意味合いが付与されてしまった。そこから火星人に関連した多くの話が生まれた。だが火星探査が進むと、運河は無い（＝人工物ではなく自然地形である・知的生命体はいない・火星人の文明はない）ことがわかる。先述の色の変化は塵の嵐のためであると考えられている。
Title: 火星 (Mars)
Section: 衛星

火星にはフォボスとダイモスの2つの衛星が存在する。ともに1877年にアサフ・ホールによって発見され、ギリシア神話で軍神アレースの戦いに同行した息子のフォボス（「狼狽」の意）、ダイモス（「恐怖」の意）から名付けられた。アレースはローマ神話では戦争の神マルスとして知られている。
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Section: 探査

火星の地表や気候、地形を研究するために、ソ連、アメリカ、ヨーロッパ、日本によって今までに軌道探査機、着陸機、ローバーなどの多くの探査機が火星に送り込まれた。火星を目指した探査機のうち、約3分の1がミッション完了前に、またはミッション開始直後に何らかの失敗を起こしており、失敗率が高い。原因は技術上の問題によるものと考えられるが、また一方で原因不明の失敗や交信途絶も多くあり、研究者の中には冗談半分に地球・火星間の「バミューダトライアングル」と呼んだり、火星探査機を食べて暮らしている宇宙悪霊がいると言ったり、火星の呪いと言う人もいる。もっとも成功したミッションとしては、ソ連の火星探査機計画やアメリカのマリナー計画、バイキング計画、マーズ・グローバル・サーベイヤー、マーズ・パスファインダー、2001マーズ・オデッセイなどがある。グローバル・サーベイヤーは峡谷や土石流の写真を撮影し、帯水層と同様の液体の水が流れる水源が火星の地表または地表近くに存在する可能性を示唆した。2001マーズ・オデッセイは、火星の南緯60度以南の南極地方の地下約3メートル以内の表土には大量の水の氷が堆積していることを明らかにした。2003年、欧州宇宙機関（ESA）はマーズ・エクスプレス・オービタと着陸機ビーグル2からなるマーズ・エクスプレス探査機を打ち上げた。マーズ・エクスプレス・オービタは火星の南極に水と二酸化炭素の氷が存在することを確認した。NASA はそれ以前に北極について、同様の氷が存在することを確認していた。ビーグル2との交信には失敗し、2004年2月初旬にビーグル2が失われたことが宣言された。同じ2003年に NASA はスピリット（MER-A）、オポチュニティ（MER-B）と命名された2機のマーズ・エクスプロレーション・ローバーを打ち上げた。2機とも2004年1月に無事に着陸し、すべての探査目標を調査した。当初計画されたミッションは90日間だったが、ミッションは数回延長され、いくつかの機械的トラブルは起きたものの、2007年現在もなお科学的成果を地球に送り続けている。最大の科学的成果は、両方の着陸地点で過去のある時期に液体の水が存在した証拠を発見したことである。また、火星の地上で撮影された旋風（dust devil）が火星の地表を動いていく様子がスピリットによって検出された。この旋風はマーズ・パスファインダーで初めて撮影されていた。2012年にマーズ・サイエンス・ラボラトリーが火星に到着し、キュリオシティー着陸の過程を撮影した720p10fpsの高精細な動画が地球に送られた。キュリオシティーには、過去火星に投入された探査機の中では最高の解像度（1600×1200）のカメラが搭載されており、次々に高精細なパノラマ画像が送られている。2018年には、インサイトがエリシウム平原に着陸。搭載した地震計により、最初の15か月間の観測だけでも火星の地震（火震）活動を数百回観測。地球や月と同レベルの「生きた天体」であることが確認された。
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Section: 探査
Subsection: 有人探査

ヴェルナー・フォン・ブラウンをはじめ、多くの人々が有人月探査の次のステップは、有人火星探査であると考えてきた。有人探査の賛同者は、人間は無人探査機よりも幾分優れており、有人探査を進めるべきだと主張している。アメリカ合衆国のブッシュ大統領（父）は1989年に月および火星の有人探査構想を明らかにしたが、多額の予算を必要とするために断念された。また、ブッシュ大統領（息子）も2004年1月14日に「宇宙探査の将来」と題した新たな計画を発表した。これによると、アメリカは2015年までにもう一度月に有人探査機を送り、その後有人での火星探査の可能性を探ることとなっていた（コンステレーション計画）。また、ロシアも将来的に有人火星探査を行うことを予定しており、技術的・経済的に判断して2025年までには実現可能であるとしている。さらにESAも、2030年までに人間を火星に送る「オーロラ・プログラム」と呼ばれる長期計画を持っている。特にネックとなるのは、火星への往復と滞在期間の合計で1年強から3年弱という、月探査とは比較にならない長期間のミッションであることと、運ばなければならない物資の量である。このため、火星の大気から帰還用燃料を製造する無人工場を先行して送り込み、有人宇宙船は往路分のみの燃料で火星に到達し、探査後に無人工場で製造されていた燃料で帰還するというプラン「マーズ・ダイレクト」なども提案されている。2010年、オバマ大統領はコンステレーション計画の中止を表明したが、同時に予算を新型のロケットエンジン開発などの将来性の高い新技術開発に振り向けるとしており、より短期間で火星に到達できる航行手段が実用化されることが期待される。また、同計画の代わりにオバマ大統領は、2030年代半ばを目標にした新たな有人火星探査計画も発表している。
Title: 火星 (Mars)
Section: 探査
Subsection: 探査批判

火星探査は近年根強く実施されているが、前述のように探査計画の約3分の1が失敗に終わるうえに、莫大な予算がかかるとして批判する声も大きい。「火星に水がかつてあった。それがどうした。我々の生活に関係あるのか?予算を地球のために使うべきだ」というようなものである。実際には（アメリカ合衆国を例に取れば）国防費の20分の1以下のNASAの予算の、さらにごく一部が火星探査に割り当てられているに過ぎないのだが、こうした声を無視することもできず、探査計画の低コスト化が進められている。