火星探测的主要

10W
2E 5N
6S
TES hematite abundance, is overlain on a daytime THEMIS Christensen et al., 2001, JGR
Mars Hematite
月球撞击作用的时间分布
重力场与撞击坑的直径
撞击坑密度与火星地貌年龄
Crater Age (billions of years) No. Of Craters ＜1 km/106 km2 Lunae Planum Chryse Planitia Sinai Planum Hellas Mare Acidalium Amazonis Planitia Noachis Hesperia Planum Utopia Planitia Syrtis Planitia 2400 2100 970 2640 830 1940 1740 2710 1270 2053 Minimum Likely 1.7 1.2 0.4 2.9 0.2 1.0 0.9 3.0 0.6 1.2 Best Likely 3.5 3.0 1.4 3.8 1.2 2.8 2.5 3.9 1.8 2.9 Maximum Likely 3.8 3.8 3.0 3.9 1.7 3.7 3.6 3.9 2.3 3.7
39.0°S, 166.1°W NASA/JPL, 2002-10-07
Gullies Formation mechanism
MGS_88923, 65°S,15° W, NASA/JPL, 1997-12-29
Recent (few Myr) outflow from Cerberus fossae Burr et al., GRL, 2002
Groundwater sapping – Nirgal vallis
Jaumann, Reiss, 2002
Colour nadir view of Nicholson Crater
(100Km wide, 0.0° S, 195.5°E, 15.3 m/pixel)
Hock, 2004
Partially-Exhumed Crater in Northern Terra Meridiani
火星大气层
火星大气成分 主要气体 CO2 N2 40Ar O2 CO H 2O ％ 95.3 2.7 0.6 0.13 0.07 0.03 微量气体
39Ar
10-6 5 2.5 3 0.08 0.04～0.2
Ne Kr Xe O3
火星大气层
大气压：6—10毫巴（相当于地面35Km高度 ） 大气运动：火星表面温度及气压快速波动，台风与尘暴经常发生。平均温度 33o，日温差大于100o，夏季达到17o-22o ，冬季-123o- -133o。
Eberswalde Delta, MGS MOC Release No. MOC2-1225, 2005-09-20 In northeast of Holden Crater near 24.0°S, 33.7°W
Water Alteration at Gusev Crater
Rocks in the Gusev Crater show evidence for interaction with water
侦察任务 （Scout）
侦察任务 （Scout）
深钻
侦察任务 （Scout）
寻找现在 生命
侦察任务 （Scout）
侦察任务
返回器样 品返回 （MSR with Rover） 上层圈气 流研究
侦察任务 （Scout）
深钻
研究火星 演化
侦察任务 （Scout）
Ground Breaking 火星样品 返回
Bandfield et al. (2000), Hamilton et al. (2001)
MGS TES Andesite Map
Andesite (type 2 spectra) appears concentrated in Northern Lowlands, but also intermixed with basalt in Southern Highlands.Bandfield et al. (2000), Hamilton et al. (2001)
火星表面土壤的化学成分特征
1997年美国的火 星探路者号的着 陆器用粒子激发X 射线谱仪对火星 表面物质进行了 就位分析，发现 土壤分析结果与 海盗号相同，岩 石成份近似地球 安山岩，接近地 球地壳的平均成 份。
small-scale cross bedding
Concentrations of Mg, Al, Cl and Br versus S in rocks and soils indicates water alteration
L. A. Haskin et al., 2005, Nature Letters, Vol. 436
自上世纪60年代首次实现火星探测开始，迄今为止，一共进行了38次火星探 测，成功17次。火星的探测取得了大量有价值的成果。 火星探测可以划分第一次高潮、宁静期、第二次高潮三个阶段： 第一次高潮（1960~1975年）：前苏联 “火星探测器”系列、 “火星号”系 列 和“宇宙号”系列；美 国1964~1971年“水手号”系列和1975年“海盗 -1、2”探测器。 火星探测宁静期（1976~1992年）：约17年时间内只有前苏联1988年进行了火 卫1的探测。 第二次高潮（1992年~现在）：1992年美国发射了“火星观察者”探测器，相 继于1996年发射了“火星全球勘测者”探测器和 “火星探路者” 探测器， 特别是进入21世纪以来，美国、欧空局等都实施了火星探测，并制定了详细 的探测规划，目前已经完成发射的有美国的火星奥德赛轨道器勇气号/机遇 号探测器，火星侦察轨道器以及欧空局的火星快车等探测器，掀起了火星探 测的又一次高潮。
2.23°, 356.75°, MOC Release No. MOC2-316, 2002-06-27
Terra Meridiani mesas, 16.87°, 331.23° MOC Release No. M20-01357, 2000-10-23
West Arabia Terra, 8°N, 7°W MOC Release No. MOC2-261, 2000-10-4
Parana Valles：具有明显的河流 排水系统。
2000-03-19
2001-02-15
Olympica Fossae, 25.98°N, 113.18°W , http://www.msss.com/moc_gallery/
Gullies in Newton Basin (MOC2-320 )
火星表面岩石类型分布图
Distribution of the HCPs and LCPs on Mars
(Bibring et al. Science, vol. 307, 2005)
OMEGA confirms the TES mapping of HCPs, obtained at moderate (>3 km) resolution, identifies LCPs at higher resolution (<1 km)
风的吹扬作用
水手峡谷地区出现的沙丘
水手峡谷 地区
整个谷壁坍 塌形成巨大 的滑坡，在 谷壁上留下 凹壁，在谷 底形成扇形 舌状体。
The change of CO2 and H2O ice in North Polar
MARS ICE
Martian north polar layered deposits
火星探测的主要 科学问题
目
录
一、火星探测的历程与未来计划 二、火星探测的主要成就 三、我国火星探测“探”阶段的规划建 议 四、2009年-中俄合作火卫-1探测
View Mars by Hubble Space Telescope
Flight into Mariner Valley
一、火星探测的 历程与未来计划
highly elevated levels of S, Cl, K, P,
Br
basaltic chemistry, but highly
Spirit landing site
oxidized and lacking in primary basaltic minerals, IR spectrum fit well by basaltic glass
火星的地形特征
火星地形分类略图
火星表面的成分
岩石碎块、沙尘及富铁黏土覆盖，属安山岩、玄武岩的风化产物。
源自文库
5°S, 297°E, 2004-03-26, by G. Neukum
Mössbauer spectra show jarosite
Opportunity/MRO, 2004-03-02
Fishbaugh, 2006, JGR
(70.5° N,103° E, 35 Km wide, 2 km depth, 15 m/pixel)
Colour view of crater with water ice
2 Feb. 2005, from G. Neukum
火星的极冠与干枯河网
Nanedi Vallis：具有 流水成因特点
火星探测的主题——类似地球的行星
（1）与地球进行比较行星学研究和太阳系起源与演 化研究；（2）探测水体和生命的信息；探索生命起 源。
二、火星探测的主要成就
通过40多年的火星探测，对火星基本物 理参数、火星空间与表面环境、大气层、电 离层、磁层、地形地貌与地质构造、火星表 面物质（岩石、矿物与化学元素）、火星内 部结构等方面取得了巨大的成就。
观测网
侦察任务 （Scout）
欧空局的火星探测计划
实施Aurora火星探测计划，预计于2033年实现载人登 陆火星。 ESA Aurora火星探测路线图
俄罗斯、日本及印度等国家也纷纷出台了火星探测计划
21世纪前半叶，深空探测的 主体走向：以月球与火星探测 为轴心的太阳系探测；主要的科 学问题是： （1）太阳系的起源和演化； （2）地外生命的探索与生命起 源； （3）地外资源、能源和特殊环 境的利用； （4）空间天气与空间环境； （5）探讨火星的长期改造与今 后大量移民的前景。 为人类社会的持续发展服务。
火星大气层的密度和温度随高度的变化
火星大气层的温度与水蒸气分布
火星的台风：北纬65度和85度之间，直径1600公里， 成份主要是水冰云（尘埃很少）
火星全球性尘暴
火星的地形探测
火星的地形面貌分布明显不对称，南半球绝大部分是撞击地形，北半球高纬度地区 多为撞击坑稀少的平原，与月海相似。火星给人印象最深刻的面貌是巨大的盾状火 山，Olympus山直径达550公里，比周围平原高25公里，是迄今发现的太阳系最大的 火山机构。
goethite ( FeO(OH), Hydrated Iron
Oxide )
fine to coarse layered sediments
MGS探测器遥感观 测解析得到的： 火星的地形图
火星重力分布图
火星地壳厚度图
MGS TES Basalt Map
Basalt (Type 1 spectra) concentrated in Southern Highlands
美国的火星探测计划
已实现对火星的飞越、环绕、着陆和巡视探测，获取了大 量探测成果。
美国NASA近期和中期火星探测任务
2009-2020年火星探测计划
时间 任务 主题 2009 2011 2013 2016 2018 2020 备注
寻找逝去 生命的迹 象 探索热液 生命环境
低纬度的 火星科学 实验室 （MSL） 热液沉积 区的火星 科学实验 室（MSL） 北极地区 的火星科 学实验室 （MSL） 低纬度的 火星科学 实验室（ MSL）
侦察任务 （Scout）
Ground Breaking 火星样品 采集 (GBMSR) 天体生物 学实验室
侦察任务 （Scout）
天体生物 学实验室 和深钻
侦察任务 （Scout）
所有的任 务集中在 中纬度地 区 任务集中 在活性或 灭绝的热 液沉积区 域 探索现代 生命存在 环境，风 险最大 建立在火 星不曾有 水的基础 上