火星探秘

火星探秘

授课时间：2学时

授课对象：七下学生

学生学习第四章太阳系及八大行星相关知识后，对地球的行星，特别是火星特别感兴趣。为了拓展学生的知识面，提升他们学习科学的兴趣，所以本文对火星相关信息和发展前景作简单的介绍。

一、课程目标

1、使学生初步了解火星环境和开发的前景。

2、拓展学生的知识面，提升他们学习科学的兴趣。

二、活动过程

（一）、火星文化

火星在西方被称为战神，这或许是由于它鲜红的颜色而得来的，所以火星有时被称为“红色行星”。（在希腊人之前，古埃及人曾把火星作为农耕之神来供奉。后来的古希腊人把火星作为战神阿瑞斯，而古罗马人继承了希腊人的神话，将其称为“战神玛尔斯”。北欧神话里，火星是战神提尔。而月份三月的名字也是得自于火星。)

火星在中国古称“荧惑星”，这是由于火星呈红色，荧光像火，在五行中象征着火它

的亮度常有变化；而且

在天空中运动，有时从

西向东，有时又从东向

西，情况复杂，令人迷

惑，所以中国古代叫它

“荧惑”，有“荧荧火

光、离离乱惑”之意。

（二）、地形地貌

火星和地球一样拥

有多样的地形，有高山、

平原和峡谷，火星基本

上是沙漠行星，地表沙

丘、砾石遍布。由于重

力较小等因素，地形尺寸与地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有着强烈的对比：北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高地，而两者之间以明显的斜坡分隔；火山地形穿插其中，众多峡谷亦分布各地，南北极则有以干冰和水冰组成的极冠，风成沙丘亦广布整个星球。

（三）、火星环境

1、温度

火星的轨道是椭圆形。因此，在接受太阳照射的地方，近日点和远日点之间的温差将近160摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K（开尔文，温度单位，即从绝对零度-273.15℃开始的摄氏度）（-55℃，-67℉），但却具有从冬天的140K （-133℃，-207℉）到夏日白天的将近300K（27℃，80℉）的跨度。尽管火星比地球小得多，但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。

2、大气

星的大气密度只有地球的大约1%，非常干燥，温度低，表面平均火星温度零下55℃，水和二氧化碳易冻结。在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。

火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层。

3、水

（1）冰的存在

对于火星上有冰存在的直接证据在2008年6月20日被凤凰号发现，凤凰号在火星上挖掘发现了八粒白色的物体，当时研究人员揣测这些物体不是盐（在火星有发现盐矿）就是冰，而四天后这些白粒就凭空消失，因此这些白粒一定升华了，盐不会有这种现象。火星全球勘测者所照的高分辨率照片显示出有关液态水的历史。尽管有很多巨大的洪水道和具有树枝状支流的河道被发现，还是没发现更小尺度的洪水来源。推测这些可能已被风化侵蚀，表示这些河道是很古老的。

2008年7月31日，美国航空航天局科学家宣布，凤凰号火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生。

2013年3月初，美国宇航局“好奇”号火星车发现火星岩石中存在含水矿物质的可靠证据，该岩石样本位于之前“好奇”号挖掘发现黏土层的邻近位置。

2015年03月06日，科学家称火星表面曾非常湿润，含水量超过北冰洋。

（2）湖的遗迹

环绕火星的卫星证实了照片上巨大的陨石坑曾经是一个火山湖。火星车在一个水流的沉积物成扇形的三角洲着陆而发现了它。这个65千米宽的陨石坑虽

然已经彻底干枯了，但是这种迹象表明古老的火星上曾经很湿润。

图片上的三角洲位于火星南部高地的厄伯斯华德陨石坑，看起来像

是一个向右边凹进的半圆。它是在37亿年前一次小行星的猛烈撞击

下形成的。陨坑只有右边是完整的，其余的被一个由后来陨石猛烈

撞击形成的更大的霍尔登陨坑所掀起的碎屑覆盖。在图片上看，霍

尔登陨坑在图片的左边。

美国国家航空暨太空总署宣布，“好奇号”火星探测车在火星

发现了一个早已干涸的远古淡水湖，并且找到了碳、氢、氧、硫、氮等关键的生命元素。科学家表示，理论上这个湖泊曾经支持过一些简单的微生物存活。我们大胆的设想，这个距离地球至少有5576万公里的星球，说不定真有更高等级的生命。

（3）远古海洋

据美国太空网报道，科学家

们已经掌握更多证据证明在数

十亿年前火星表面的大部分地

区曾经被广阔的海洋覆盖有关

这项发现的文章已经刊载于7

月12日出版的《地球物理学报》

上。这些最新的证据来自正围绕

火星运行的强大飞船“火星勘测

轨道器”(MRO)拍摄的图像。根

据这些图像科学家们识别出一

个巨大的冲积三角洲这个三角洲所在的河流最终注入一个面积几乎覆盖1/3火星表面的巨型。

在此之前在火星上便已经发现过河流三角洲遗迹。但是其中绝大部分都位于陨石坑或其它地质学上封闭的区域内，因此那些案例所提示的是火星过去存在的湖泊，而不是一个全球性的海洋。但是这次的发现不同。研究论文的第一作者，加州理工的博士后罗曼·迪比尔斯(Roman DiBiase)表示：“这可能是最具说服力的证据之一证明存在一个注入火星北部广阔水域的河流三角洲遗迹。”但是至于这个位于火星北半球的巨大水体究竟规模几何，仍然是一个开放性的问题但是它至少曾经完全淹没了Aeolis Dorsa地区，覆盖面积至少为3.86

万平方英里(约合10万平方公里)。甚至很有可能，这就是长期以来科学家们苦苦寻找证据的火星全球海洋的证据。有一部分科学家甚至认为这个海洋有可能覆盖了火星1/3的面积。（四）、“殖民火星”可能吗

许多研究与理论都将火星当成一个可行的殖民地，它的表面状况与水份的来源使得火星成为太阳系除地球外最适合人类居住的星球。因为火星的环境与改造成适合生物生存的可能性，火星被许多科学家（其中也包括史蒂芬·霍金）认为是一个殖民的理想行星。

据报道，在即将于2016年9月27日在墨西哥瓜达拉哈拉举行的国际宇航大会（IAC）上，马斯克将发表题为“让人类成为多星球物种”（Making Humans a Multiplanetary Species）的致辞演说，将描述如何解决技术挑战和“殖民红色星球的可能建筑”。

换句话说，他的意思就是研发大型火箭、大型宇宙飞船。可以说没有人比马斯克更期待这次大会，14年前他怀揣将人类移民到其他星球的梦想，创立了太空探索（SpaceX）公司。4月在NASA（美国航空航天局）肯尼迪航天中心发布有关移民火星的演讲时，马斯克称：“我认为这听起来相当疯狂。”他当时是庆祝另一个以前听起来疯狂的成就：发射火箭进入太空然后在大西洋上一艘无人船上回收。此后SpaceX又进行了3次这种回收。

不过9月1日SpaceX遭到令人疑惑的挫折，在佛罗里达州卡纳维拉尔角，其火箭在发射架上爆炸解体，搭载的以色列通信卫星也被损毁。马斯克在Twitter上称：“这是我们14年来最难理解和最复杂的失败。”

移民火星不再是科幻内容，NASA制定了自己的“火星之旅”（Journey to Mars）计划，要求在2030年后让美国宇航员登陆火星。洛克希德马丁公司获得了NASA的建造火星轨道太空站的合同。民主党总统候选人希拉里称，如果当选她的政府将“发展使人类探索火星成为现实的能力”。2012年8月火星探索获得巨大推动，当时NASA好奇号火星车登陆火星。这辆机器人火星车持续向地球传送了令人激动的、高分辨率图片。