火星

火星（英語：Mars；拉丁語：Martis；天文符號：♂），是距離太陽第四近的行星，也是太陽系中僅次於水星的第二小的行星，為太陽系裡四顆類地行星之一。

歐洲古稱火星為“馬爾斯”，古羅馬神話中的“戰神”，也被稱為“紅色星球”。古漢語中則因為它熒熒如火，位置和亮度時常變動而稱之為熒惑。

其橘紅色外表是因為地表被赤鐵礦（氧化鐵）覆蓋，火星的直徑約為地球的一半，自轉軸傾角和自轉周期則與地球相近，但公轉周期是地球的兩倍。火星亮度最高可達-2.9等，但在大部分時間裡比木星暗。

火星大氣以二氧化碳為主（95.3%），既稀薄又寒冷，遍布撞擊坑、峽谷、沙丘和礫石，沒有穩定的液態水。南半球是古老、充滿撞擊坑的高地，北半球則是較年輕的低地平原。火星上最大的火山—奧林帕斯山和最大的峽谷—水手號峽谷。火星有兩個天然衛星：火衛一和火衛二，形狀不規則，可能是捕獲的小行星。根據觀測的證據，在火星觀察到類似地下水湧出的現象，南極冰冠有部分退縮，雷達數據顯示兩極和中緯度地表下存在大量的水冰。

火星有美國宇航局和歐洲發射的四艘在軌環繞探測器，分別是奧德賽號、火星快車號、火星全球勘測者和MAVEN火星探測器。表面還有多個美國的火星車，如好奇號、洞察號以及結束任務的火星探路者號、鳳凰號、勇氣號和機遇號等等。

2021年5月15日，科研團隊根據“祝融號”火星車發回遙測信號確認，“天問一號”著陸巡視器成功著陸於預選著陸區，中國首次火星探測任務取得圓滿成功。

基本介紹

• 中文名：火星
• 外文名：Mars(英語)
  Martis(拉丁語)
• 別名：熒惑、瑪爾斯
• 分類：行星、類地行星
• 質量：6.4171✕10 kg
• 平均密度：3.9335 g/cm
• 直徑：6779 km
• 表面溫度：-63 ℃(210 K)
• 逃逸速度：5.027 km/s
• 反照率：0.25(球面，0.17 幾何)
• 視星等：-2.94 至 1.86 等
• 自轉周期：24小時37分22.7秒
• 距地距離：最近0.38 AU，最遠2.67 AU
• 半長軸：1.523679 天文單位
• 離心率：0.09341233
• 公轉周期：686.971 天
• 平近點角：19.412 度
• 軌道傾角：1.850 度
• 升交點經度：49.558 度
• 會合周期：779.96 天
• 表面重力：0.3794 g
• 同步軌道高度：17031.568 km
• 近日點：1.382 天文單位
• 遠日點：1.666 天文單位
• 平均公轉速度：24.007 km/s 
• 赤道半徑：3396.2 km
• 極半徑：3376.2 km
• 赤道自轉速度：868.22 km/h
• 轉軸傾角：25.19°

命名

古羅馬人稱火星為“瑪爾斯”，是羅馬神話中的“戰神”，古巴比倫人也稱為“紅色星球”，因其為紅色。

在中國，取其“熒熒如火、亮度與位置變化甚大使人迷惑”之意，命名“熒惑”。《尚書·舜典》記載：“在璿璣玉衡以齊七政。”孔穎達疏：“七政，其政有七，於璣衡察之，必在天者，知七政謂日月與五星也。木曰歲星，火曰熒惑星，土曰鎮星，金曰太白星，水曰辰星。”現今則取名“火星”。

自轉與公轉

公轉

火星與太陽平均距離為1.52AU（天文單位），近日點1.38AU，原地點1.67AU，紙祖腳祖公轉周期為687地球日，1.88地球年（以下稱年），或668.6火星日。平均火星日為24小時39分35.244秒，或1.027491251地球日。在地球，火星肉眼可見，亮度可達-2.9，只比金星、月球和太陽暗，但在大部分時間裡比木星暗。

自轉

火星自轉軸傾角為25.19度，和地球的相近，因此也有四季，只煉促拘是季節長度約為兩倍。由於火星軌道離心率大約為0.093（地球只有0.017），使各季節長度不一致，又因遠日點接近北半球夏至，北半球春夏比秋冬各長約40天。2009年10月26日為北半球春分，2010年5月13日為夏至，北半球處春季。

火星軌道和地球的一樣，受太陽系其他天體影響而不斷變動。軌道離心率有兩個變化周期，分別是9.6萬年和210萬年，於0.002至0.12間櫻墊元變化；而地球的是10萬年和41.3萬年等，采紙葛記於0.005至0.058間變化（見米蘭科維奇循環），火星與地球最短距離正慢慢減小。至於自轉軸傾角，火星是25.19度，但可由13度至40度間變化周期一千多萬年，不像地球的穩定處於22.1和24.5度間，是因為火星沒有如月球般的巨大衛星來維持自轉軸。也因沒有大衛星的潮汐作用，火星自轉周期變化小，不像地球的會被慢慢拉長，因此現今兩行星的自轉周期相近只是暫時現象。

火星

發現歷史

極地冰冠

2007年3月，NASA的一項研究表明南極冠的冰假如全部融化，可覆蓋整個星球。推論有更大量的水凍在厚厚的地下冰層（cryosphere），只有當火山活動時才有可能釋放出來。史上最大的一次是在水手谷形成時，大量水釋出，造成的洪水刻劃出眾多的河谷地形，流入克里斯平原。另一次較小的一次，是在五百萬年前科伯洛斯槽溝（Cerberus Fossae）形成時，釋出的水在埃律西姆平原（Elysium Planitia）形成冰海，至2019年仍能看見痕跡。

對於火星上有冰存在的直接證據在2008年6月20日被埋紙美國宇航局的鳳凰號發現，鳳凰號在火星上挖掘發現了八粒白色的物體，當時研究人員揣測這些物體不是鹽（在火星有發現鹽礦）就是冰，而四天后這些白粒就憑空消失，因此這些白粒一定升華了，鹽不會有這種現象。火星全球勘測者所照的高解析度照片顯示出有關液態水的歷史。儘管有很多巨大的洪水道和具有樹枝狀支流的河道被發現，還是沒發現更小尺度的洪水來源。推測這些可能已被風化侵蝕，表示這些河道是很古老的。

火星全球勘測者高解析照片也發現數百個在隕石坑和峽谷邊緣上的溝壑。它們趨向坐落於南方高原、面向赤道的隕石坑壁上。因為沒有發現部分被侵蝕或被隕石坑覆蓋的溝壑，推測他們應是非常年輕的。有個特別引人注目的例子。短短6年，這個溝壑又出現新的白色沉積物。NASA火星探測計畫（Mars Exploration Program）的首席科學家麥克·梅爾（Michael Meyer）表示，只有含大量液態水才能形成這樣的樣貌。而水是出自降水、地下水或其他來源仍是一個疑問。不過有人提議，這可能是二氧化碳霜或是地表塵埃移除造成的。11米深。另外，地下的水冰永凍土可由極區延伸至緯度約60°的地方。

探索生命

2000年，一塊火星隕石在美國於南極洲發現，編號為ALH84001的碳酸鹽隕石。美國國家航空航天局聲稱在這塊隕石上發現了一些類似微體化石結構，有人認為這可能是生命存在的證據，但有人認為這只是自然生成的礦物晶體。但直到2004年，爭論的雙方仍然沒有任何一方占據上風。海盜號（Viking）探測器曾做實驗檢測火星土壤中可能存在的微生物。實驗限於維京號的著陸點並給出了陽性的結果，但隨後即被許多科學家所否定。這是正在進行中的爭議。

現存生物活動也是火星大氣中存在微量甲烷的解釋之一，但通常人們籃祖危更定朵舟認同其它與生命無關的解釋。將來人類若對外星殖民，由於火星的友善條件（同其他行星相比，火星最像地球），火星很可能是首選目的地。太空存活藻類或幫助人類在火星耕作。國際空間站實驗倖存的水藻分別是源於挪威斯瓦爾巴群島的球囊藻和來自南極的念珠藻。

2022年9月，據英國《新科學家》雜誌網站報導，美國國家航空航天局（NASA）的“毅力”號火星探測器在火星上發現了大量有機分子——被認為是生命組成部分的含碳分子，這些物質的發現或使火星乾涸的河流三角洲地區成為尋找生命的理想之地。NASA和歐洲空間局將在2026年向火星發射兩台太空飛行器，其中一台將於2028年在火星著陸。

2022年12月，施普林格·自然旗下專業學術期刊《自然-天文學》最新發表一篇行星科學論文稱，火星北部平原底下可能有一個直徑約4000千米的活躍地幔柱，該地幔柱會引起火星殼抬升，並將熱岩漿送到火星表面。這個地幔柱位於火星的埃律西昂平原(Elysium Planitia)，或許解釋了該地區的火山和地震活動。

2022年12月26日，火星的北半球進入春季，南半球進入秋季，蔓延火星全球的沙塵暴季節也宣告結束。開啟了火星第37個新年。

2023年4月，中國地質大學（武漢）研究團隊首次在火星橫向風成脊表面識別出小型多邊形裂隙。

2023年6月14日，一個由多國行星科學家組成的研究團隊，從“洞察”號火星探測器探測到的數據中發現，火星內部質量存在異常，或許其有一個全液態的核心。相關研究結果發表在《自然》雜誌上。

位置信息

火星距離地球最近時約為5500萬公里，最遠時距離則超過4億公里。兩者之間的近距離接觸大約每15年出現一次。1988年火星和地球的距離曾經達到約5880萬公里，而在2018年兩者之間的距離達到5760萬公里。但在2003年的8月27日火星與地球的距離僅為約5576萬公里，是6萬年來最近的一次。不過據天文學家推算，在從公元1600年到2400年這800年間，火星與地球的近距離只能排在第三位。根據推算結果，到2366年9月2日，兩者之間的距離將為約5571萬公里。而到2287年8月28日，兩者將更為接近，距離為約5569萬公里。一般來說，火星和地球距離近的年份是最適合登入火星和在地面對火星觀測的時機。

天文數據

衛星光環

火星有兩個天然衛星：火衛一，和火衛二，形狀不規則，可能是捕獲的小行星。火衛一（Phobos，英語發音“FOH bus”中譯：弗鉑斯）呈土豆形狀，一日圍繞火星3圈，距火星平均距離約9378公里。它是火星的兩顆衛星中較大也是離火星較近的一顆。火衛一與火星之間的距離也是太陽系中所有的衛星與其主星的距離中最短的，從火星表面算起只有6000千米。它是太陽系中最小的衛星之一，也是太陽系中反射率最低的天體之一。火衛一上有一個巨大的撞擊坑，叫斯蒂克尼撞擊坑，由於軌道離火星很近，火衛一的轉動快於火星的自轉。因此從火星表面看火衛一從西邊升起，在4小時15分鐘或更短的時間內划過天空在東邊落山。由於軌道周期短以及潮汐力的作用火衛一的軌道半徑在逐漸變小，最終它將撞到火星表面，或者破碎形成火星環。

火衛二（Deimos，中譯：戴摩斯）是火星最小的一顆衛星，平均半徑為6.2千米（3.9英里），逃逸速度為5.6m/s（20km/h）。它是火星較小和較外側的已知衛星，另一顆是火衛一。火衛二與火星的距離是23460千米（14580英里）以30.3小時的周期環繞火星，軌道速度為每秒1.35公里。在希臘神話中Deimos是阿瑞斯（Ares）與阿芙羅狄蒂（Aphrodite）的另一個兒子。“Deimos”在希臘語中意味著“驚慌”。

火星環境

溫度

火星的軌道是橢圓形。因此，在接受太陽照射的地方，近日點和遠日點之間的溫差將近160攝氏度。這對火星的氣候產生巨大的影響。火星上的平均溫度大約為218K（開爾文，溫度單位，即從絕對零度-273.15℃開始的攝氏度）（-55℃，-67℉），但卻具有從冬天的140K（-133℃，-207℉）到夏日白天的將近300K（27℃，80℉）的跨度。儘管火星比地球小得多，但它的表面積卻相當於地球表面的陸地面積。

2008年7月31日，美國航空航天局科學家宣布，鳳凰號火星探測器在火星上加熱土壤樣本時鑑別出有水蒸氣產生。

2013年3月初，美國宇航局“好奇”號火星車發現火星岩石中存在含水礦物質的可靠證據，該岩石樣本位於之前“好奇”號挖掘發現黏土層的鄰近位置。“好奇”號科學小組宣稱，科學家對該火星車挖掘的泥岩岩石粉末樣本分析表明，火星遠古時期的環境狀況適宜微生物生存。3月18日（美國東部時間），美國德州月球和行星科學會議發布的一份新聞簡報證實了另一項發現，表明挖掘地點之外的區域也存在著含水物質。研究人員使用“好奇”號火星車上的紅外觀測相機，以及能夠釋放中子至火星表面的勘測儀器，他們發現之前“好奇”號抵達的含黏土岩層地點鄰近區域也存在著更多的水合礦物質。

水合礦物質分布

2013年12月9日，NASA公布“火星好奇號”機器人拍攝到火星蓋爾環形山圖片。科學家表示，好奇號在附近進行勘探並且發現可能存在水的可能；雖然沒有直接找到水，但科學儀器表明可能性非常大。

2015年03月06日，科學家稱火星表面曾非常濕潤，含水量超過北冰洋。美國宇航局行星科學部門主管吉姆·格林（Jim Green）指出，對火星大氣開展的一項研究顯示這顆行星的幾乎整個北半球在歷史上都曾經被深度達到1英里左右的水體所覆蓋。這項研究還發現火星地表直到大約12億年前還存在著大量的水體。

2015年9月29日，美國宇航局稱最新證據表明此前在火星表面一些隕坑坑壁上觀察到的神秘暗色條紋可能與間歇性出現的液態水體有關。來自衛星的數據表明這些坑壁上的暗色條紋可能是含鹽水體沉積過程產生的結果。尤為關鍵的一點在於，這種含鹽水體將能夠改變火星表面水體的冰點與沸點，從而使得液態水體在火星地表的存在成為可能。

2018年7月25日，法新社訊息稱，火星上發現了第一個液態水湖。報導稱，科學家們在火星上發現了巨大的地下蓄水層，這增加了火星上存在生命的期望。

2019年10月，美國航天局表示，“好奇”號火星車在火星蓋爾隕石坑內發現了富含礦物鹽的沉積物，表明坑內曾有鹽水湖，顯示出氣候波動使火星環境從曾經的溫潤、潮濕演化為如今冰凍、乾燥的氣候。

湖泊遺蹟

環繞火星的衛星證實了照片上巨大的隕石坑曾經是一個火山湖。火星車在一個水流的沉積物成扇形的三角洲著陸而發現了它。這個65千米寬的隕石坑雖然已經徹底乾枯了，但是這種跡象表明古老的火星上曾經很濕潤。圖片上的三角洲位於火星南部高地的厄伯斯華德隕石坑，看起來像是一個向右邊凹進的半圓。它是在37億年前一次小行星的猛烈撞擊下形成的。

隕坑只有右邊是完整的，其餘的被一個由後來隕石猛烈撞擊形成的更大的霍爾登隕坑所掀起的碎屑覆蓋。在圖片上看，霍爾登隕坑在圖片的左邊。

這就是原始的火山湖，火星探測器在一處水流的沉積物成扇形的三角洲著陸而拍攝到的奇觀。這個巨大的火星隕石曾是一個火山湖，完全處於潮濕的狀態，而如今由於無數次的隕石撞擊，它早已乾枯。隕石坑的右邊保存完整，然而其餘部分由後來隕石猛烈撞擊形成的更大的霍爾登隕坑所掀起的碎屑覆蓋。如今可以看來這個河口三角洲顯示火星曾是水世界。狹長，彎曲的河道，用於湖水的流淌和沉積物的儲存。由於多年的侵蝕作用和行星的碰撞，沉積物掩埋堆積而促使表面乾枯。厄伯斯華德隕坑被完整的保留，只有警示性的115㎞的三角洲可見。在隕石坑上部附近有一條狹長，彎彎曲曲的河道用來蓄水和儲存沉積物的。三角洲的特殊性描繪出了一個曾充滿水的火山湖，清晰有力的證據顯示火星表面曾有液態水流淌過。厄伯斯華德和霍爾登隕坑都曾很自然的被認定為美國宇航局下一個火星車“好奇號”的著陸點的候選者。

美國國家航空暨太空總署宣布，“好奇號”火星探測車在火星發現了一處早已乾涸的遠古淡水湖，並且找到了碳、氫、氧、硫、氮等關鍵的生命元素。科學家表示，理論上這個湖泊曾經支持過一些簡單的微生物存活。

遠古海洋

火星上可能曾有過海洋，但是在地質歷史上僅存在過一瞬間，這一分析讓這顆紅色星球上曾存在生命的觀點受到挫折。這是美國宇航局（NASA）加州帕薩迪納市噴氣推進實驗室的Tim Parker提出的一項新理論。在2016年3月他爭論稱，小行星連環撞擊早期火星可能曾讓水涌到該行星表面，至少暫時如此。

Parker一直認為，海洋曾蔓延至火星北半球一半的面積，有跡象表明火星的表面一度被水覆蓋，如果火星一直像當前看到的那樣乾燥、被灰塵覆蓋，那么其大量地質特徵就很難解釋。

這些特徵包括由NASA“機遇”號漫遊者在火星上漫步十多年發現的多邊形裂縫。在地球上，這些裂縫需要水蒸氣才能形成，因此Parker認為它們強烈表明，漫遊者行走的地方曾是海洋的邊緣。“（‘機遇’號行走過的）超過43公里的火星表面的均勻特徵非常容易解釋，那裡一度曾是淺海。”他說。然而，問題在於古火星氣候模型很難匹配讓液體水留在火星表面的狀態，這需要更厚的大氣層。這些大氣層可能曾很快消失，留下了當今的火星。

據美國太空網報導，科學家們已經掌握更多證據證明在數十億年前火星表面的大部分地區曾經被廣闊的海洋覆蓋有關這項發現的文章已經刊載於7月12日出版的《地球物理學報》上。

這些最新的證據來自正圍繞火星運行的強大飛船“火星勘測軌道器”（MRO）拍攝的圖像。根據這些圖像科學家們識別出一個巨大的沖積三角洲這個三角洲所在的河流最終注入一個面積幾乎覆蓋1/3火星表面的巨型海洋。

幾十億年前的火星地表被水覆蓋的想像圖

論述這項發現的論文作者之一是美國加州理工學院地質學助理教授麥克·蘭博（Mike Lamb），他表示：“科學家們長期以來一直認為火星北半球廣闊的低地平原是一片乾涸的古代海洋，但是苦於缺乏確鑿的證據。”

此次的研究結果儘管距離給出直接的證據仍然有距離，但它的確進一步支持了這一理論。研究小組仔細審視由火星勘測軌道器搭載的HiRise相機拍攝的火星北半球低地地區一小片區域的高解析度圖像。該設備可以識別火星地表10英寸（約合25厘米）直徑的物體。更加具體而言，科學家們仔細觀察了一個名為“Aeolis Dorsa”的區域中的一部分，面積約100㎞，這片地區距離蓋爾隕石坑約620英里（約合1000公里）。蓋爾隕坑便是美國好奇號火星車登入的地方，它正在這一地區開展地質考察。

火星地形

這一小塊區域中分布有很多隆起的脊線，這主要是長期流水沉積下來的一些較粗礫石堆積形成的這種脊線在其所在的河流乾涸很久之後仍然能夠繼續存在，從而告訴科學家們這裡曾經存在過的水系的情況。HiRise相機的圖像讓科學家們得以以極高的解析度查看這一小塊地區的地表情況。研究人員發現這些高起的脊線呈放射狀擴散而地形上朝向脊線末端逐漸降低高度，這就像是地球上的河流三角洲——即河流入海口附近的情況。

在此之前在火星上便已經發現過河流三角洲遺蹟。但是其中絕大部分都位於隕石坑或其它地質學上封閉的區域內，因此那些案例所提示的是火星過去存在的湖泊，而不是一個全球性的海洋。但是這次的發現不同。研究論文的第一作者，加州理工的博士後羅曼·迪比爾斯（Roman DiBiase）表示：“這可能是最具說服力的證據之一證明存在一個注入火星北部廣闊水域的河流三角洲遺蹟。”

但是至於這個位於火星北半球的巨大水體究竟規模幾何，仍然是一個開放性的問題但是它至少曾經完全淹沒了Aeolis Dorsa地區，覆蓋面積至少為3.86萬平方英里（約合10萬平方公里）。甚至很有可能這就是長期以來科學家們苦苦尋找證據的火星全球海洋的證據有一部分科學家甚至認為這個海洋有可能覆蓋了火星1/3的面積。

火星上類似沖積平原的地形

研究組也指出，這一三角洲所在的位置不排除在過去可能曾經也是位於一個隕石坑內部，但是後來這個隕石坑被完全侵蝕殆盡了。如果是這種情況那么就說明火星上的地質活動要比原先構想的複雜得多。

接下來研究人員打算繼續沿著這一地區附近的“海岸線”搜尋古代海洋存在的證據，從而為揭示這顆紅色星球過去更加溫暖潮濕的氣候環境提供證據蘭博表示：“在人類和其他人的工作中，包括好奇號火星車所做的研究都已經在火星上發現了豐富的沉積紀錄這些沉積紀錄反映了火星過去環境的線索，包括降水，地表水體，河流三角洲以及可能存在的海洋”：“火星的古代環境以及這些環境下產生的沉積紀錄，都和地球非常相似。

2015年9月28日，科學家稱火星上不但只有位於兩極、已經凝固成凍的水，更有隻會在和暖季節時出現、流動的液態水。科學家指他們的最新發現，強烈支持在火星表面上，有鹽水於夏季時分在部分斜坡上流動的理論。報告指，這些又窄又黑、猶如手指的痕跡，只會在火星最和暖的季節時出現，但於其餘時節就會消失。出現這種季節性的情況，是因為鹽降低了水的凝固點。不過，這次發現的最重要意義，是因為水是生命的起源，因此今次發現火星存有流動水，令科學家下一個目標，就是要在火星上作進一步的探索，以調查火星現時是否有任何微生物形態的生命。

2022年10月，美國賓夕法尼亞大學的科學家們在火星上發現了遠古海洋的痕跡。結果刊登在《地球物理研究雜誌：行星》上。

水資源

2014年4月19日，科學家發現火星內部存在龐大的水資源，酷似巨型“地下水庫”，在某些地方的水資源儲量甚至與地球內部相當。這個發現可能顛覆了之前科學家對火星的研究，因為科學家曾經估計火星內部的水資源相當貧乏。專家稱：“人類對之前的研究感到困惑，因為現階段的發現意味著以往對火星內部環境的認識存在錯誤，認為火星內部並不存在如此大量的‘水資源’。”此外，火星內部的大量“水資源”應該如何滲透進入火星表面的呢。研究人員認為火山是一個主要通道，可以將內部的“水資源”轉移到火星表面。科學家研究了兩顆火星隕石，它們形成於火星的地幔中，其位於火星地殼下方。這些隕石之所以能在大約250萬年前墜落到地球上，是因為火星曾經發生過一次猛烈的撞擊事件。

水合礦物

美國宇航局的“好奇”號火星車發現更多證據，證明這顆紅色星球一度有水存在。科學家表示“好奇”號碾過的一塊火星岩裂開後暴露出內部的白色結構，說明含有水合礦物，在有水流過時形成。

“好奇”號對蓋爾隕坑內的一個區域進行了勘察。這個區域被稱之為“黃刀灣”。科學家認為數十億年前水曾經從這個隕坑的邊緣往下流淌，形成深度可達到3英尺（約合90厘米）的溪流。這些新發現是藉助“好奇”號桅桿相機的紅外成像能力以及一台可以向地面發射中子，用以探測氫的儀器得出的。近紅外光之間的亮度差異能夠揭示水合礦物的存在。這些礦物在水的作用下發生變化。藉助於桅桿相機，在狹窄的紋理內發現了強度提高的水合作用信號這些紋理穿過這一區域的很多岩石。這些明亮的紋理含有水合礦物，不同於在周邊岩層中發現的粘土礦物。

俄羅斯製造的中子動態反照率測量儀能夠探測土壤礦物中的水分子中的氫。研究結果顯示黃刀灣曾經擁有的水數量超過“好奇”號此前造訪的其他地區。“在黃刀灣發現的水存在跡象超過‘好奇’號勘探過的其他地區。即使在黃刀灣內也發現了水存在跡象數量的巨大差異。”

美國國家航空航天局宣布，好奇號對一個岩石樣本分析時發現了重要的化學元素，證明火星一度出現可支持生命存在的環境。在一個古代河床的沉積岩中的岩石粉末樣本中，發現了硫、氮、氫、氧、磷和碳，其中一些是形成生命所需的要素。數據顯示，“好奇”號當前勘探的黃刀灣可能是一個古代河系的盡頭，或者是一個間歇濕潤湖床，能夠為微生物提供化學能量以及其他必要條件。2018年1月，美國研究人員傳出了一個重大好訊息，在火星地下，發現了更容易開採的水源。

2004年，機遇號火星車在“奮進”隕石坑附近發現彈珠形藍色奇異物體，被形象地稱之為“火星藍莓”。科學家表示：“這些物體的外部似乎易碎，中部則較為柔軟。它們的密度、結構和構成均存在差異，分布也不同。這是一個非常有趣的地質學謎團。”一種理論認為火山噴出的岩漿形成了這些小球，而不是在水的作用下形成。在“火星藍莓”內，科學家發現大量赤鐵礦，說明它們在地下水穿過多孔岩過程中形成。水流能夠導致一系列化學反應，促使鐵礦變成小球。不過，這一理論無法解釋“藍莓”的尺寸為何較小。研究發現，“火星藍莓”只是小隕石在穿過火星大氣層過程中分裂後留下的殘餘，無法證明火星古代曾出現流水。隕石撞擊是一種更令人信服的解釋，能夠解釋“火星藍莓”的外形和構成。科學家稱：“這些小球的任何一種物理特性都與凝固模型不匹配，但隕石理論能夠解釋它們的所有特性。”

在火星赤鐵礦石一致性方面，絕大多數“火星藍莓”的直徑都在0.16英寸（約合4毫米）左右，通常不超過0.24英寸（約合6.2毫米）。米斯拉教授指出“火星藍莓”的尺寸差異可以用隕石撞擊解釋。研究人員發現一顆直徑1.6英寸（約合4厘米）的隕石能夠產生1000顆直徑0.16英寸（約合4毫米）的小球，分布在面積廣闊的區域內。隕石殘餘理論同樣引發爭議。一些科學家指出這一理論未能參考一些關鍵因素。有專家稱：“雖然某些物體會在穿過火星大氣層過程中熔化，但這些小球並非在一些高溫事件中形成。”格洛奇指出“機遇”號對“火星藍莓”進行的分析顯示這些小球在低溫過程中形成。

中國科學院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室劉洋研究員團隊，利用祝融號火星車獲取的短波紅外光譜和導航與地形相機數據，在著陸區發現了岩化的板狀硬殼層，通過分析光譜數據發現，這些類似沉積岩的板狀硬殼層富含含水硫酸鹽等礦物。這標誌著祝融號實現了國際上首次利用巡視器上的短波紅外光譜儀在火星原位探測到含水礦物。這一發現對理解火星的氣候環境演化歷史具有重要意義，該成果於5月11日發表在國際學術期刊 Science Advances上。

行星特徵

大氣層

火星的大氣密度只有地球的大約1%，非常乾燥，溫度低，表面平均溫度零下55℃，水和二氧化碳易凍結。在火星的早期，它與地球十分相似。像地球一樣，火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉化為含碳的岩石。但由於缺少地球的板塊運動，火星無法使二氧化碳再次循環到它的大氣中，從而無法產生意義重大的溫室效應。因此，即使把它拉到與地球距太陽同等距離的位置，火星表面的溫度仍比地球上的冷得多。

MAVEN探測器拍攝的二氧化碳、氧氣、氫氣逃逸出火星的紫外照

火星的大氣主要是由遺留下的二氧化碳（95.3%）加上氮氣（2.7%）、氬氣（1.6%）和微量的氧氣（0.15%）和水汽（0.03%）組成的。火星表面的平均大氣壓強僅為大約7毫巴（不足地球上的1%），但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達9毫巴，而在奧林帕斯山脈的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席捲整顆行星的颶風和大風暴。火星那層薄薄的大氣層雖然也能製造溫室效應，但那些僅能提高其表面5℃的溫度，比金星和地球的溫室效應少得多。

1998年7月席捲火星全球的沙塵暴（風暴前為左，風暴時在右）

火星的兩極永久地被固態二氧化碳（乾冰）覆蓋著。這個冰罩的結構是層疊式的，它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升華，留下剩餘的冰水層。由於南部的二氧化碳從沒有完全消失過，所以無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層（左圖）。這種現象的原因還不知道，但或許是由於火星赤道面與其運行軌道之間的夾角的長期變化引起氣候的變化造成的。或許在火星表面下較深處也有水存在。這種因季節變化而產生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右。（由海盜號測量出）。但是通過哈勃望遠鏡的觀察卻表明海盜號當時勘測時的環境並非是典型的情況。火星的大氣似乎比海盜號勘測出的更冷、更乾。美國國家航空航天局於2015年11月5日公布了關於火星大氣的觀測結果，並闡述了其大氣層為何如此之薄。觀測顯示，太陽風可能是剝奪火星大氣的罪魁禍首。太陽風每秒鐘仍在帶走約100克的火星大氣。太陽風是來自太陽的高速粒子流，當它抵達失去磁場保護的火星後，會產生一個電場，加速火星大氣中被稱為離子的帶電原子，令其逃逸至太空中。

地平線上火星薄弱的大氣層

內部結構

火星的內部情況只是依靠它的表面情況資料和有關的大量數據來推斷的。一般認為它的核心是半徑為1700千米的高密度物質組成；外包一層熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外層是一層薄薄的外殼。相對於其他固態行星而言，火星的密度較低，這表明，火星核中的鐵（鎂和硫化鐵）可能含帶較多的硫。如同水星和月球，火星也缺乏活躍的板塊運動；沒有跡象表明火星發生過能造成像地球般如此多褶皺山系的地殼平移活動。由於沒有橫向的移動，在地殼下的巨熱地帶相對於地面處於靜止狀態。再加之地面的輕微應力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是，人們卻未發現火山有過活動的跡象。雖然，火星可能曾發生過很多火山運動，可它看來從未有過任何板塊運動。

火星是太陽系由內往外數的第四顆行星，直徑約是地球的一半，體積為15%，質量為11%，表面積相當於地球陸地面積，密度則比其他三顆類地行星（水星、金星、地球）還要小很多。以半徑、質量和表面重力說，火星約介於地球和月球中間；火星直徑約為月球的兩倍、地球一半；質量約為月球九倍、地球的1/9，表面重力約為月球的2.5倍、地球的2/5。火星自轉軸傾角、自轉周期與地球相近，公轉周期則為兩倍左右。其橘紅色外表是因為地表被赤鐵礦（氧化鐵）覆蓋，英文裡前綴areo-即為火星，火星曾經被認為是太陽系中最有可能存在地外生命的行星。

火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布，沒有穩定的液態水體，以二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。與地球相比，地質活動不活躍，而另一個獨特的地形特徵是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原。火星兩極皆有主要以水和冰組成的極冠，而且上面覆蓋的乾冰會隨季節消長。

火表形貌

火星和地球一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布。由於重力較小等因素，地形尺寸與地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有著強烈的對比：北方是被熔岩填平的低原，南方則是充滿隕石坑的古老高地，而兩者之間以明顯的斜坡分隔；火山地形穿插其中，眾多峽谷亦分布各地，南北極則有以乾冰（固態的二氧化碳）和水冰組成的極冠，風成沙丘亦廣布整個星球。

2018年12月9日洞察號著陸器拍攝的火星地表全景照

高原火山

火星的火山和地球的不太一樣，除了重力較小使山能長的很高之外，缺乏明顯的板塊運動，使火山分布是以熱點為主，不像地球有火環的構造。火星的火山主要分布於塔爾西斯高原、埃律西姆地區和零星分布於南方高原上，例如希臘平原東北的泰瑞納山（Tyrrhena Patera）。

火星地形圖中，在西半球聳立一個醒目的特徵，中央即為塔爾西斯高原，高約14公里，寬過6500公里，伴隨著盛行火山作用的遺蹟，包含五座大盾狀火山，包括太陽系最大的奧林帕斯山，有27公里高，600公里寬。其他四座包括艾斯克雷爾斯山、帕弗尼斯山、阿爾西亞山和亞拔山——以體積和1600公里的直徑來看是太陽系最大的山。艾斯克雷爾斯山高度大約18225米，曾被誤認為是火星最高的山，帕弗尼斯山高度也超過14千米，阿爾西亞山高度大約17.7千米，火山口直徑大約116千米，亞拔山在塔爾西斯高原最北邊，基座寬達1600千米，但是最高點只有6000米，不過火山口直徑卻有136千米，是五大火山中最大的一個。在大火山之間亦散布著零星的小火山。火星的另一端還有一個較小的火山群，以14.127公里高的埃律西姆山為主體，北南各有較矮的赫克提斯山和歐伯山。奧林匹斯山在地表上的高度有27千米（88600英尺），是太陽系中最大的山脈。它的基座直徑超過600千米，中心的火山口直徑超過80千米，並由一座高達6千米（20000英尺）的懸崖環繞著。

海盜1號拍攝的奧林帕斯山

Tharsis：火星表面的一個巨大凸起，有大約4000千米寬，10千米高。Valles Marineris：深2至7千米，長為4000千米的峽谷群。Hellas Planitia：處於南半球，6000多米深，直徑為2000千米的衝擊環形山。火星的表面有很多年代已久的環形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。環形山的成因有很多：如隕石撞擊坑，火山口。

火星地形

在火星的南半球，有著與月球上相似的曲型的環狀高地（左圖）。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原組成。這些平原的形成過程十分複雜。南北邊界上出現幾千米的巨大高度變化。形成南北地勢巨大差異以及邊界地區高度劇變的原因還不得而知（有人推測這是由於火星外層物增加的一瞬間產生的巨大作用力所形成的）。一些科學家開始懷疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。這個疑點將由火星全球勘測者來解決。

火星軌道雷射測高儀繪製的地形圖，南半球為高地，北半球為低地

峽谷

一提到火星的峽谷，可能會認為是由水造成的，但事實不只如此。除了水，還有由火山活動形成的。由水造成的又可能是洪水短時間沖刷成的、穩定的流水侵蝕成的、或由冰川侵蝕而成；但火山活動所噴發的熔岩流亦可造成熔岩渠道（Lava Channel）。另一個例子則是地殼張裂造成，如水手峽谷。

2001火星奧德賽號拍攝的水手峽谷

撞擊坑

歐洲航天局（ESA）公布了火星奧爾庫斯隕石坑（Orcus Patera）的最新照片，這是一個狹長形隕坑地形，位於火星赤道附近，看上去如同火星表面的一道“傷疤”。

奧爾庫斯隕坑位於火星東半球的埃律西昂火山（Elysium Mons）和奧林匹斯火山（Olympus Mons）之間，科學家認為該隕坑形成的最佳解釋是該區域遭受了一次小行星傾斜碰撞，一顆小行星以非常小的角度划過火星表面。這個隕坑長約380公里，寬約140公里，隕坑邊緣突起高度比周邊平原高1600米以上。隕坑底部比周邊平原低大約800米。“patera”通常用於描述深遂、複雜或者不規則外形的火星隕坑，雖然奧爾庫斯隕坑以此命名，但科學家並不知道它的真實來歷。

也許，奧爾庫斯隕坑最初是一個較大的圓形碰撞隕坑，隨著多年以來的地質結構變化和擠壓作用，使得該隕坑發生了變形；或者這個隕坑是由於一系列的不同小行星碰撞所導致的。奧爾庫斯隕坑存在地質構造作用力的證據來自大量的“地塹”，在隕坑邊緣有像峽谷裂縫一樣的結構。這些“地塹”最大寬度為2.5公里，方向呈東西走勢，僅存在於隕坑邊緣和周邊環繞區域。靠近隕坑底部中心的暗色陰影是凹地形成的，這或許是形成於風力作用過程，一些較小的碰撞事件所濺起的暗色物質經風力作用在凹地進行了重新分配。

在Bonneville撞擊坑旁的勇氣號火星車

火山口

2015年5月21日，科學家們在火星表面發現巨型火山遺蹟，這個火山口長40公里，寬30公里，深度達1750米。專家們認為，它可能由30億年前的火山噴發形成，其規模可與地球上的黃石（Yellowstone）火山相當。

歐洲航天局（ESA）的“火星快車”號（Mars Express）上的高解析度立體相機於2014年11月26日拍攝了照片，重點是火星北部“阿拉伯高地”（Arabia Terra）的Siloe Patera地區。這些類似火山坑的地區發現於火星北部高地，科學家們認為，30多億年前，火星可能曾發生大規模火山噴發，火山灰和岩漿湧出地面，留下諸多痕跡。Siloe Patera地區由兩個巨大的嵌套式火山坑組成。外面的火山坑長40公里，寬30公里，最深處達1750米。歐洲航天局稱，科學家們認為Siloe Patera以及阿拉伯高地的很多地方都是火山口，即火山坍塌的中心，並且這些火山可能都是超級火山。

火山口

洞穴

火星勘測軌道飛行器和機遇號火星車分別發現火星表面曾有水以及火星可能有地下水的線索。日前，美國科學家藉助奧德賽火星探測器又在火星上發現了7個奇特洞穴。這七個洞穴分布在火星阿爾西亞火山的側面。洞口寬度在100米到252米之間。由於洞口基本觀測不到洞底，科學家們只能估算出這些洞至少有80米到130米深。這些洞穴的發現具有重要意義。首先，如果火星上曾有原始生命形式存在，這些可能是火星上僅有的能為生命提供保護的天然結構。其次，如果條件適宜，這些洞穴將來可能作為人類登入火星之後的居住點。每當夏季，這些洞穴里就會冒出甲烷，更增加了洞穴中存在生命體的可能性。

火星表面7個奇特洞穴

板塊運動

根據一項研究表明，板塊運動在火星地質歷史中可能占有重要地位，這一觀點和傳統看法相悖。此前科學界一般認為由於火星太小，其較快的內部冷卻速度不允許它存在板塊活動。

在這項研究中，科研人員認為火星奧林匹斯火山西北側的一大片區域可能保存著板塊活動的證據。這片區域存在大量的山脊和斷崖。專家認為“這是火星在過去25萬年間存在板塊活動的證據”。傳統觀點認為火星由於體積質量均遠小於地球，內部會很快冷卻，因此在較近的歷史時期不應當存在需要靠岩漿驅動的板塊活動。

但專家稱已找到切實的證據來證明火星表面的很多地貌特徵和板塊活動有關，甚2019仍在發生作用，他的研究主要藉助於兩艘美國火星探測飛船拍攝的圖像，即火星奧德賽和火星勘測軌道器。他表示，很多的圖像之前都沒有得到詳細的研究。這些圖像中顯示大量的斷崖、褶皺和階地構造，如果這些構造放到地球上，將是地質學家眼中經典的板塊運動特徵。另外一些照片中有彎彎曲曲的溝槽，這同樣和構造運動有關係。他說：“這是典型的活躍構造活動的表現。所有這一切，如果放在地球上，也會毫不猶豫地指出，說它是活躍的。”如果這一研究結果獲得證實，它將大大增加火星上存在生命的可能性。因為板塊運動將有助於碳循環的進行，而碳是構成生命必不可少的元素。

美國地質調查局繪製的火星地質地圖

一般，研究人員傾向於將這些地貌特徵歸結於諸如滑坡等事件，但尹安教授絕非僅有的一位認為火星存在板塊運動的科學家。他們中有一部分專家認為火星表面那一長串筆直的火山錐就是板塊活動的表現。其中最明顯的一處就是位於奧林匹斯山附近的三座巨型火山，它們一起構成了火星塔爾西斯高原的主體。這也是尹安教授重點關注的區域。研究中，尹安教授同樣注意到了火星表面巨大的水手谷，這是太陽系中最大的峽谷系統，長2800英里（4500公里），深達7英里（11000米）。此項研究同樣將其視作一處構造地貌。

觀測資料

火星的火紅色，自古就吸引著人們，而古希臘更是稱之為戰神。此時人們觀測火星就和其他天體般，大部分是為了占星，而為了科學目的主要在17世紀之後，如克卜勒探索行星運動定律時就是依據了第谷積累的大量而精密的火星運行的觀測資料。

喬瓦尼·斯加帕雷里所繪之火星地圖。望遠鏡發明後，人們對火星可以進行更進一步的觀測。第一個使用望遠鏡觀測星空的伽利略所見的火星只是一個橘紅小點，然而隨著望遠鏡的發展，觀測者開始辨別到一些明暗特徵。惠更斯依此測出火星自轉周期約為24.6小時，他亦為首次紀錄火星南極冠的人。一開始由於各人各自觀測，意見亦不一致，地名也未統一（例如用繪製者名字命名）。後來義大利的喬瓦尼·斯加帕雷里（Giovanni Schiaparelli）統合了各家說法而繪製了一個較可信的地圖，地名取自地中海、中東等的地名和聖經等作為來源，而其餘則依照舊有的觀念：暗區被認為是湖（lacus）海（mare）等水體，如太陽湖（Solis Lacus——Lake of the Sun）、塞壬海（Mare Sirenum——the Sea of Sirens）、最明顯的暗大三角——大塞地斯（Syrtis Major）；而亮區則是陸地，如亞馬遜（Amazonis）。這個命名系統一直延續下來。

當時，斯加帕雷里和同期觀測者一樣，觀察到了火星表面似乎有一些從暗區延伸出的細線，因為對於暗區是水體的傳統，這些細線命名為水道（canali）。而後來觀察到暗區會在冬季時縮小、夏季時擴張，有人提出暗區是植物覆蓋、而暗區的擴大縮小則是消長所引起的，改變以往認為暗區是水的說法。帕西瓦爾·羅威爾（Percival Lowell）亦觀察到，並宣稱那些“水道”其實是人工挖掘的“運河”，用來灌溉植物，因為水道應太細不可見，而看到的細線應是灌溉出的大片植物。風靡大眾的火星科幻和火星人即源於此。不過這些細線大多已證明是不存在的，部分則是峽谷或隕石坑後延伸出的深色沙子。而火星表面顏色的改變則是因為沙被風吹移，或發生火星塵暴。

2020年7月，太空愛好者組織ElderFox Documentaries將NASA幾個火星探測器從火星表面捕捉到的數千張圖片拼接在一起，創造出了4K全景圖，並通過平移來創造出類似於實時視頻的效果。

2021年3月4日，國家航天局發布3幅由中國首次火星探測任務天問一號探測器拍攝的高清火星影像圖，包括2幅黑白圖像和1幅彩色圖像。3月26日，國家航天局發布2幅由中國首次火星探測任務天問一號探測器拍攝的南、北半球火星側身影像。圖像中，火星呈“月牙”狀，表面紋理清晰。南半球影像由天問一號中解析度相機於台北時間2021年3月16日拍攝，此時環繞器軌道高度約1.12萬公里；北半球影像由天問一號中解析度相機於台北時間2021年3月18日拍攝，此時環繞器軌道高度約1.15萬公里。

2021年12月24日，在火星表面部署的SEIS地震儀，監聽到了發生的特殊事件導致的4級地震。

2022年4月18日晨，木星、金星、火星和土星從左到右，由低到高，幾乎等距排成一條直線，上演“四星連珠”。以北京同經度地區為例，這裡的公眾在凌晨4點30分左右向東方地平線附近觀看，如果沒有遮擋的話，用肉眼就能看到剛剛升起的木星（亮度-2.1等），右上方是異常明亮的金星（亮度-4.2等），再往右上方是紅色的火星（亮度1.0等），在最右邊可以看到土星（亮度0.9等）。而北京同經度地區以外，也可以看到這幕“四星連珠”，只是時間點上有些差別。

火星

2022年12月1日10時，火星將運行至本次會合周期內最接近地球的地點。中國公眾可以欣賞到近兩年來視直徑最大的火星。

2023年4月24日，在2023年“中國航天日”主場活動啟動儀式上，國家航天局和中國科學院聯合發布了中國首次火星探測火星全球影像圖。天問一號任務環繞器中解析度相機，於2021年11月至2022年7月曆時8個月，實施了284軌次遙感成像，對火星表面實現了全球覆蓋。地面套用系統對獲取的14757幅影像數據進行處理後得到火星全球彩色影像圖。

中國地名

平樂、西柏坡、文家市、窯店、古絳、胡襄、周莊、鄭集、齊都、天柱山、馬集、古田、五星、楊柳青、魯克沁、漠河、窯店穹丘、文家市穹丘、漠河穹丘、窯店溝、齊都溝、文家市方山。

火星影像圖

2023年5月，中國地質大學 (武漢) 地球科學學院肖龍教授領導的國際研究團隊，通過綜合分析“祝融號”火星車搭載的多光譜相機獲取的科學數據，首次在火星表面發現海洋沉積岩的岩石學證據，證明了火星北部曾經存在過海洋。

探測理由

1996年，著名天文學家卡爾·薩根在應NASA（美國宇航局）要求而寫的報告中列舉了探測火星的理由：

1．火星是地球上人類可以探索的距離較近的行星之一。

2．大約40億年以前，火星與地球氣候相似，也有河流、湖泊甚至可能還有海洋，未知的原因使得火星變成這個模樣。探索使火星的氣候變化的原因，對保護地球的氣候條件具有重大意義。

3．火星有一個巨大的臭氧洞，太陽紫外線沒遮攔地照射到火星上。可能這就是海盜1號、海盜2號未能找到有機分子的原因。火星研究有助於了解地球臭氧層一旦消失對地球的極端後果。

4．在火星上尋找歷史上曾經有過的生命的化石，這是行星探測中最激動人心的目的之一，如果找到，就意味著只要條件許可生命就能在宇宙中行星上崛起。

5．查明火星上有無綠洲，綠洲上有無生命以及生命存在的形式類型。

6．火星探測是許多新技術的試驗場地，這些技術包括大氣制動利用火星資源產生氧化劑和燃料返程用遙控自動儀和取樣遠程通訊等。

7．雖然南極隕石提供了火星上少數未知地域的樣本，但只有空間探測才能窺其全貌。

8．從長期來看，火星是一個可供人們移居的星球。

9．由於歷史的原因，火星探測是進行國際合作的理想項目。

星體探測

蘇聯、美國、歐洲、日本、印度、中國共已發射數十艘太空船研究火星表面、地質和氣候，包括軌道衛星、登入器和漫遊車總計大約有三分之二的任務在完成前或是才要開始時就因種種原因而失敗，將物體由地球地表送往火星約要花費每公斤30900美元。

探測歷史

隨著水手4號傳回的充滿隕石坑的火星照片粉碎了人們對火星文明的幻想，認為火星只是一處如月球般布滿隕石坑的死寂星球。但隨著往後水手9號等的巨大峽谷、火山和疑似流水遺蹟的發現，火星的獨特性、液態水和生命的可能又重新引起人們的興趣。

2010年6月3日，俄羅斯開始在莫斯科進行世界首個模擬火星之旅實驗，6名來自俄羅斯、中國、法國等國的志願者將在狹小的模擬密封艙內生活520個日夜。

2014年6月28日，美國宇航局成功發射低密度超音速減速器，用來測試未來大型太空飛行器著陸火星所需要的多項技術。

2015年1月3日，據美聯社報導，NASA著眼於在本世紀晚些時候把人類送入深層太空，而讓大型太空飛行器在這枚紅色星球上安全著陸是眾多工程挑戰之一。科學家一直致力於研發一種充氣式防熱罩，它看起來很像是嬰兒玩的層層圈，不過是超大尺寸的。工程技術人員認為，可以展開一個重量輕的充氣式防熱罩來降低太空飛行器進入火星大氣的速度。火星大氣要比地球大氣稀薄得多。

充氣式防熱罩

這樣一種充氣式防熱罩可幫助太空飛行器到達在現有技術條件下無法企及的火星高海拔南部平原和其他區域。專家指出，與在沒有大氣層的月球上不同，僅僅用火箭是無法讓一枚大型太空飛行器在火星上著陸的，而對於把人類送往火星所需的大型太空飛行器來說，降落傘也不行。所以研究人員設計了一些充氣環。環內充滿氮氣，上面覆蓋著隔熱層。在著陸展開時，它們就像一朵巨大的蘑菇一樣立在太空飛行器頂部。

專家說，這項充氣技術還可用於探索其他具有大氣層的行星和星體的太空飛行器，比如金星、木星、土星最大的衛星土衛六等。由於充氣環是由輕質材料製成，而且內部充有氮氣，在太空飛行器上就能為科學實驗和太空人所需的其他東西留出更多空間。充氣環上面覆蓋著由一層層耐熱材料構成的隔熱層。

2021年2月5日20時，“天問一號”探測器發動機點火工作，順利完成地火轉移段第四次軌道中途修正，以確保按計畫實施火星捕獲。國家航天局同步公布了“天問一號”傳回的首幅火星圖像。

2021年4月24日上午，中國第一輛火星車命名揭曉，名稱為“祝融”。

2021年5月15日，國家航天局訊息，科研團隊根據“祝融號”火星車發回遙測信號確認，天問一號著陸巡視器成功著陸於火星烏托邦平原南部預選著陸區，中國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。

2023年1月16日，央視新聞發布訊息，祝融號火星車已行駛1900多米，留下了近4000個“中”字。

2023年4月24日，國家航天局和中國科學院聯合發布中國首次火星探測火星全球影像圖。

本次發布的影像圖為彩色，包括按照製圖標準分別製作的火星東西半球正射投影圖、魯賓遜投影圖和墨卡托投影加方位投影圖，空間解析度為76米，將為開展火星探測工程和火星科學研究提供質量更好的基礎底圖。

2023年7月6日，國際科學期刊《自然》發表了中國天問一號的最新研究成果，中國科學院國家天文台領導的國際合作研究團隊在祝融號著陸區發現火星古風場改變的沉積層序的證據，證實風沙活動記錄了火星古環境隨火星自轉軸和冰川期的變化。

未來任務

2004年美國總統布希宣布載人火星任務為太空探索展望中的長期目標。NASA和洛克希德·馬丁已開始研究獵戶座太空船，計畫於2020年以前送人類到月球，作為人類登入火星的準備。2007年9月28日，NASA執行長麥可·D·格里芬聲明NASA預計於2037年以前送人類到火星。歐洲航天局希望於2030至2035年間送人類上火星。而在這之前有其他探測任務，包括ExoMars和火星樣本取回任務。直達火星是羅伯·祖賓——火星協會的創始人和主席——提出的極低成本載人火星任務，使用重製的土星五號火箭或太空探索技術公司（SpaceX）的獵鷹九號，省略軌道組裝、低地軌道會合和月球燃料補給站而直接用小的太空船前往火星。芬蘭、俄羅斯的合作計畫MetNet包括數十個登入器組成觀測網，以研究大氣結構、物理和天氣。這任務的前導任務將會於2011年先發射一至數個登入器，有可能是和火衛一-土壤號並在一起發射。往後的發射會持續到2019年。

地球軌道低上的雙核動力轉換推進器的飛船概念圖

火星上甲烷的可能來源和轉化機制

火星曾適合生命存在。火星上是否存在適合生命存在的物質，一直是人類試圖揭開的謎底。對於這個疑問，“好奇”號火星車在火星探索7個月後，科學家給出肯定的答案。美國航天局12日宣布，“好奇”號火星車對火星基岩樣品的分析顯示，火星古代環境曾適合生命存在。

好奇號利用機械臂末端的鑽頭鑽取了火星表面一塊基岩的樣品，這也是人類設計的機器人首次獲取火星岩石樣本。好奇號配備的火星樣本分板儀、化學與礦物學分析儀對其進行了分析，結果顯示，樣品中含有磷、氮、氫、氧、碳，這些都是支持生命存在的關鍵化學成分。

好奇號項目要回答的一個關鍵問題是火星是否支持宜居環境，美航天局火星探索項目首席科學家麥可·邁耶說，“從人類當前所知而言，答案是肯定的。”美國航天局介紹說，好奇號鑽探的這塊岩石含有黏土礦物和硫酸鹽礦物。岩石所在區域可能是一個古代河流系統或間歇性濕潤湖床的盡頭。與火星其他地方不同，這一濕潤系統的氧化、酸化及含鹽程度都不高。美國航天局表示，好奇號將在蓋爾隕擊坑停留數周，並鑽探第二塊岩石，隨後前往主要目的地——蓋爾鄖坑內的夏普山。不過，由於將發生“行星連珠”現象，在4月的大部分時間中，火星上空承擔信號中繼的探測器將與地面控制中心失去聯繫，因此好奇號的鑽探工作預計不會啟動。好奇號在蓋爾隕坑中心山脈的山腳下成功著陸，旨在探索火星是否有適宜生命存在的環境。

好奇號2018年拍攝的蓋爾隕石坑中蠕蟲狀化石，可能在水下形成

科學家對火星上分布的鉬礦物質調查顯示，其與生命的起源存在關鍵性的聯繫，該物質在遠古時期出現火星表面上，而不是地球上，通過火星隕石的研究也進一步暗示地球生命或來源於火星。史蒂文·本納認為這項新的調查發現表明地球上所有的生命或許起源於火星這顆紅色星球，而攜帶生命的種子通過火星隕石降落在地球上，當地球進入適合生命居住的環境時，這些生命種子便開始復甦。

Alga撞擊坑的玻璃沉積物（綠斑），是保存古生物的潛在地點

在2013年的哥德斯密特大會上史蒂文·本納教授揭示了鉬元素的氧化物如何在行星化學演化史上存在，它與生命的起源存在聯繫，該會議由歐洲地球化學協會和地球化學學會組織舉辦。史蒂文·本納教授認為鉬氧化物礦產是一種催化劑，有助於有機分子演化成第一個“生命結構”，只有當其被高度氧化時，可進一步作用於早期的有機分子，使後者完成最重要的一次“飛躍”，形成有生命的結構。在三十多億年前的火星上可存在這樣的物質，地球上的環境無法滿足鉬氧化物礦物的存在，因為地球上氧氣很少，無法將其氧化，但是火星可以，那時候的火星具有適合生命存在的環境，比如液態水。好奇號的調查已經發現遠古火星是個濕潤環境，科學家認為這些證據可指向太陽系生命的起源。

真實的火星地表景觀

在生命起源的研究中，科學家提出了一個“焦油悖論”，該理論認為早期生命物質都是由有機體組成的，在外部能量源的作用下，有機體並不會向生命分子方向演化，反而會變成焦油類物質。此外，火星隕石的研究還發現，早期火星上存在硼元素是生命分子啟動的關鍵因素，由此引發了第二個悖論，即某一時期的地球幾乎被液態水覆蓋，阻止了一定濃度的硼形成，該物質只發現一些非常乾燥的地方，比如死亡谷，由此科學家認為早期地球上不具備啟動生命進程的條件，反而在濕潤的火星更具有這樣的潛力。與此同時，科學家在地球上發現了火星隕石比之前認為的要年輕很多，這意味著火星上仍然在活躍的地質活動，加拿大安大略省皇家博物館的火星隕石樣本可追溯到2億年前的火星熔岩流，但也有研究稱一些火星岩石年齡或達到40億歲。

2013年12月9日，美國“好奇”號火星探測器有重大發現，在火星上發現了存在古湖泊的證據，湖裡的水可能是可以飲用的淡水。這是當地曾經長期存在濕潤環境，並有簡單生命出現的證據。“好奇”號探測任務的首席科學家格羅茨格爾（John Grotzinger）表示，如果將地球上的微生物放到火星上的湖泊里可以存活並生長。2015年科學家經過對火星隕石樣本的檢測，發現火星表面大氣甲烷濃度較高的地區或有微生物存在。但到了2016年1月，《國際微生物生態學會會刊》上稱，對地球上最類似火星北極的地方進行了長達4年的研究，沒有發現任何活躍生命存在的跡象。這一研究結果或許給那些試圖在火星找到生命的科學家潑了一盆冷水。然而，2019年前美國航空航天局科學家吉爾伯特·萊文稱，40多年前，火星上就發現了生命的痕跡。萊文說的這項研究是在1976年進行的，作為維京計畫的一部分，該計畫涉及在火星土壤樣品中尋找生命的痕跡。

文化

火星在西方被稱為戰神，這或許是由於它鮮紅的顏色而得來的，所以火星有時被稱為“紅色行星”。（在希臘人之前，古埃及人曾把火星作為農耕之神來供奉。後來的古希臘人把火星作為戰神阿瑞斯，而古羅馬人繼承了希臘人的神話，將其稱為“戰神瑪爾斯”。北歐神話里，火星是戰神提爾。而月份三月的名字也是得自於火星。）火星在中國古稱“熒惑”，這是由於火星呈紅色，螢光像火，在五行中象徵著火它的亮度常有變化；而且在天空中運動，有時從西向東，有時又從東向西，情況複雜，令人迷惑，所以中國古代叫它“熒惑”，有“熒熒火光、離離亂惑”之意。

羅威爾繪製的火星運河

世界紀錄

截至2022年1月24日，人類已向火星發射了26艘太空飛行器，其中包括5艘飛掠太空飛行器、14艘入軌太空飛行器，累計成功著陸11次。另有23艘在傳回科學數據之前就已經失敗，創造了探測次數最多的行星（金氏世界紀錄）。

發現歷史

極地冰冠

2007年3月，NASA的一項研究表明南極冠的冰假如全部融化，可覆蓋整個星球。推論有更大量的水凍在厚厚的地下冰層（cryosphere），只有當火山活動時才有可能釋放出來。史上最大的一次是在水手谷形成時，大量水釋出，造成的洪水刻劃出眾多的河谷地形，流入克里斯平原。另一次較小的一次，是在五百萬年前科伯洛斯槽溝（Cerberus Fossae）形成時，釋出的水在埃律西姆平原（Elysium Planitia）形成冰海，至2019年仍能看見痕跡。

對於火星上有冰存在的直接證據在2008年6月20日被美國宇航局的鳳凰號發現，鳳凰號在火星上挖掘發現了八粒白色的物體，當時研究人員揣測這些物體不是鹽（在火星有發現鹽礦）就是冰，而四天后這些白粒就憑空消失，因此這些白粒一定升華了，鹽不會有這種現象。火星全球勘測者所照的高解析度照片顯示出有關液態水的歷史。儘管有很多巨大的洪水道和具有樹枝狀支流的河道被發現，還是沒發現更小尺度的洪水來源。推測這些可能已被風化侵蝕，表示這些河道是很古老的。

火星全球勘測者高解析照片也發現數百個在隕石坑和峽谷邊緣上的溝壑。它們趨向坐落於南方高原、面向赤道的隕石坑壁上。因為沒有發現部分被侵蝕或被隕石坑覆蓋的溝壑，推測他們應是非常年輕的。有個特別引人注目的例子。短短6年，這個溝壑又出現新的白色沉積物。NASA火星探測計畫（Mars Exploration Program）的首席科學家麥克·梅爾（Michael Meyer）表示，只有含大量液態水才能形成這樣的樣貌。而水是出自降水、地下水或其他來源仍是一個疑問。不過有人提議，這可能是二氧化碳霜或是地表塵埃移除造成的。11米深。另外，地下的水冰永凍土可由極區延伸至緯度約60°的地方。

探索生命

2000年，一塊火星隕石在美國於南極洲發現，編號為ALH84001的碳酸鹽隕石。美國國家航空航天局聲稱在這塊隕石上發現了一些類似微體化石結構，有人認為這可能是生命存在的證據，但有人認為這只是自然生成的礦物晶體。但直到2004年，爭論的雙方仍然沒有任何一方占據上風。海盜號（Viking）探測器曾做實驗檢測火星土壤中可能存在的微生物。實驗限於維京號的著陸點並給出了陽性的結果，但隨後即被許多科學家所否定。這是正在進行中的爭議。

現存生物活動也是火星大氣中存在微量甲烷的解釋之一，但通常人們更認同其它與生命無關的解釋。將來人類若對外星殖民，由於火星的友善條件（同其他行星相比，火星最像地球），火星很可能是首選目的地。太空存活藻類或幫助人類在火星耕作。國際空間站實驗倖存的水藻分別是源於挪威斯瓦爾巴群島的球囊藻和來自南極的念珠藻。

2022年9月，據英國《新科學家》雜誌網站報導，美國國家航空航天局（NASA）的“毅力”號火星探測器在火星上發現了大量有機分子——被認為是生命組成部分的含碳分子，這些物質的發現或使火星乾涸的河流三角洲地區成為尋找生命的理想之地。NASA和歐洲空間局將在2026年向火星發射兩台太空飛行器，其中一台將於2028年在火星著陸。

2022年12月，施普林格·自然旗下專業學術期刊《自然-天文學》最新發表一篇行星科學論文稱，火星北部平原底下可能有一個直徑約4000千米的活躍地幔柱，該地幔柱會引起火星殼抬升，並將熱岩漿送到火星表面。這個地幔柱位於火星的埃律西昂平原(Elysium Planitia)，或許解釋了該地區的火山和地震活動。

2022年12月26日，火星的北半球進入春季，南半球進入秋季，蔓延火星全球的沙塵暴季節也宣告結束。開啟了火星第37個新年。

2023年4月，中國地質大學（武漢）研究團隊首次在火星橫向風成脊表面識別出小型多邊形裂隙。

2023年6月14日，一個由多國行星科學家組成的研究團隊，從“洞察”號火星探測器探測到的數據中發現，火星內部質量存在異常，或許其有一個全液態的核心。相關研究結果發表在《自然》雜誌上。

位置信息

火星距離地球最近時約為5500萬公里，最遠時距離則超過4億公里。兩者之間的近距離接觸大約每15年出現一次。1988年火星和地球的距離曾經達到約5880萬公里，而在2018年兩者之間的距離達到5760萬公里。但在2003年的8月27日火星與地球的距離僅為約5576萬公里，是6萬年來最近的一次。不過據天文學家推算，在從公元1600年到2400年這800年間，火星與地球的近距離只能排在第三位。根據推算結果，到2366年9月2日，兩者之間的距離將為約5571萬公里。而到2287年8月28日，兩者將更為接近，距離為約5569萬公里。一般來說，火星和地球距離近的年份是最適合登入火星和在地面對火星觀測的時機。

天文數據

• 衛星光環

火星有兩個天然衛星：火衛一，和火衛二，形狀不規則，可能是捕獲的小行星。火衛一（Phobos，英語發音“FOH bus”中譯：弗鉑斯）呈土豆形狀，一日圍繞火星3圈，距火星平均距離約9378公里。它是火星的兩顆衛星中較大也是離火星較近的一顆。火衛一與火星之間的距離也是太陽系中所有的衛星與其主星的距離中最短的，從火星表面算起只有6000千米。它是太陽系中最小的衛星之一，也是太陽系中反射率最低的天體之一。火衛一上有一個巨大的撞擊坑，叫斯蒂克尼撞擊坑，由於軌道離火星很近，火衛一的轉動快於火星的自轉。因此從火星表面看火衛一從西邊升起，在4小時15分鐘或更短的時間內划過天空在東邊落山。由於軌道周期短以及潮汐力的作用火衛一的軌道半徑在逐漸變小，最終它將撞到火星表面，或者破碎形成火星環。

火衛二（Deimos，中譯：戴摩斯）是火星最小的一顆衛星，平均半徑為6.2千米（3.9英里），逃逸速度為5.6m/s（20km/h）。它是火星較小和較外側的已知衛星，另一顆是火衛一。火衛二與火星的距離是23460千米（14580英里）以30.3小時的周期環繞火星，軌道速度為每秒1.35公里。在希臘神話中Deimos是阿瑞斯（Ares）與阿芙羅狄蒂（Aphrodite）的另一個兒子。“Deimos”在希臘語中意味著“驚慌”。

火星環境

溫度

火星的軌道是橢圓形。因此，在接受太陽照射的地方，近日點和遠日點之間的溫差將近160攝氏度。這對火星的氣候產生巨大的影響。火星上的平均溫度大約為218K（開爾文，溫度單位，即從絕對零度-273.15℃開始的攝氏度）（-55℃，-67℉），但卻具有從冬天的140K（-133℃，-207℉）到夏日白天的將近300K（27℃，80℉）的跨度。儘管火星比地球小得多，但它的表面積卻相當於地球表面的陸地面積。

2008年7月31日，美國航空航天局科學家宣布，鳳凰號火星探測器在火星上加熱土壤樣本時鑑別出有水蒸氣產生。

2013年3月初，美國宇航局“好奇”號火星車發現火星岩石中存在含水礦物質的可靠證據，該岩石樣本位於之前“好奇”號挖掘發現黏土層的鄰近位置。“好奇”號科學小組宣稱，科學家對該火星車挖掘的泥岩岩石粉末樣本分析表明，火星遠古時期的環境狀況適宜微生物生存。3月18日（美國東部時間），美國德州月球和行星科學會議發布的一份新聞簡報證實了另一項發現，表明挖掘地點之外的區域也存在著含水物質。研究人員使用“好奇”號火星車上的紅外觀測相機，以及能夠釋放中子至火星表面的勘測儀器，他們發現之前“好奇”號抵達的含黏土岩層地點鄰近區域也存在著更多的水合礦物質。

水合礦物質分布

2013年12月9日，NASA公布“火星好奇號”機器人拍攝到火星蓋爾環形山圖片。科學家表示，好奇號在附近進行勘探並且發現可能存在水的可能；雖然沒有直接找到水，但科學儀器表明可能性非常大。

2015年03月06日，科學家稱火星表面曾非常濕潤，含水量超過北冰洋。美國宇航局行星科學部門主管吉姆·格林（Jim Green）指出，對火星大氣開展的一項研究顯示這顆行星的幾乎整個北半球在歷史上都曾經被深度達到1英里左右的水體所覆蓋。這項研究還發現火星地表直到大約12億年前還存在著大量的水體。

2015年9月29日，美國宇航局稱最新證據表明此前在火星表面一些隕坑坑壁上觀察到的神秘暗色條紋可能與間歇性出現的液態水體有關。來自衛星的數據表明這些坑壁上的暗色條紋可能是含鹽水體沉積過程產生的結果。尤為關鍵的一點在於，這種含鹽水體將能夠改變火星表面水體的冰點與沸點，從而使得液態水體在火星地表的存在成為可能。

2018年7月25日，法新社訊息稱，火星上發現了第一個液態水湖。報導稱，科學家們在火星上發現了巨大的地下蓄水層，這增加了火星上存在生命的期望。

2019年10月，美國航天局表示，“好奇”號火星車在火星蓋爾隕石坑內發現了富含礦物鹽的沉積物，表明坑內曾有鹽水湖，顯示出氣候波動使火星環境從曾經的溫潤、潮濕演化為如今冰凍、乾燥的氣候。

湖泊遺蹟

環繞火星的衛星證實了照片上巨大的隕石坑曾經是一個火山湖。火星車在一個水流的沉積物成扇形的三角洲著陸而發現了它。這個65千米寬的隕石坑雖然已經徹底乾枯了，但是這種跡象表明古老的火星上曾經很濕潤。圖片上的三角洲位於火星南部高地的厄伯斯華德隕石坑，看起來像是一個向右邊凹進的半圓。它是在37億年前一次小行星的猛烈撞擊下形成的。

隕坑只有右邊是完整的，其餘的被一個由後來隕石猛烈撞擊形成的更大的霍爾登隕坑所掀起的碎屑覆蓋。在圖片上看，霍爾登隕坑在圖片的左邊。

這就是原始的火山湖，火星探測器在一處水流的沉積物成扇形的三角洲著陸而拍攝到的奇觀。這個巨大的火星隕石曾是一個火山湖，完全處於潮濕的狀態，而如今由於無數次的隕石撞擊，它早已乾枯。隕石坑的右邊保存完整，然而其餘部分由後來隕石猛烈撞擊形成的更大的霍爾登隕坑所掀起的碎屑覆蓋。如今可以看來這個河口三角洲顯示火星曾是水世界。狹長，彎曲的河道，用於湖水的流淌和沉積物的儲存。由於多年的侵蝕作用和行星的碰撞，沉積物掩埋堆積而促使表面乾枯。厄伯斯華德隕坑被完整的保留，只有警示性的115㎞的三角洲可見。在隕石坑上部附近有一條狹長，彎彎曲曲的河道用來蓄水和儲存沉積物的。三角洲的特殊性描繪出了一個曾充滿水的火山湖，清晰有力的證據顯示火星表面曾有液態水流淌過。厄伯斯華德和霍爾登隕坑都曾很自然的被認定為美國宇航局下一個火星車“好奇號”的著陸點的候選者。

美國國家航空暨太空總署宣布，“好奇號”火星探測車在火星發現了一處早已乾涸的遠古淡水湖，並且找到了碳、氫、氧、硫、氮等關鍵的生命元素。科學家表示，理論上這個湖泊曾經支持過一些簡單的微生物存活。

遠古海洋

火星上可能曾有過海洋，但是在地質歷史上僅存在過一瞬間，這一分析讓這顆紅色星球上曾存在生命的觀點受到挫折。這是美國宇航局（NASA）加州帕薩迪納市噴氣推進實驗室的Tim Parker提出的一項新理論。在2016年3月他爭論稱，小行星連環撞擊早期火星可能曾讓水涌到該行星表面，至少暫時如此。

Parker一直認為，海洋曾蔓延至火星北半球一半的面積，有跡象表明火星的表面一度被水覆蓋，如果火星一直像當前看到的那樣乾燥、被灰塵覆蓋，那么其大量地質特徵就很難解釋。

這些特徵包括由NASA“機遇”號漫遊者在火星上漫步十多年發現的多邊形裂縫。在地球上，這些裂縫需要水蒸氣才能形成，因此Parker認為它們強烈表明，漫遊者行走的地方曾是海洋的邊緣。“（‘機遇’號行走過的）超過43公里的火星表面的均勻特徵非常容易解釋，那裡一度曾是淺海。”他說。然而，問題在於古火星氣候模型很難匹配讓液體水留在火星表面的狀態，這需要更厚的大氣層。這些大氣層可能曾很快消失，留下了當今的火星。

據美國太空網報導，科學家們已經掌握更多證據證明在數十億年前火星表面的大部分地區曾經被廣闊的海洋覆蓋有關這項發現的文章已經刊載於7月12日出版的《地球物理學報》上。

這些最新的證據來自正圍繞火星運行的強大飛船“火星勘測軌道器”（MRO）拍攝的圖像。根據這些圖像科學家們識別出一個巨大的沖積三角洲這個三角洲所在的河流最終注入一個面積幾乎覆蓋1/3火星表面的巨型海洋。

幾十億年前的火星地表被水覆蓋的想像圖

論述這項發現的論文作者之一是美國加州理工學院地質學助理教授麥克·蘭博（Mike Lamb），他表示：“科學家們長期以來一直認為火星北半球廣闊的低地平原是一片乾涸的古代海洋，但是苦於缺乏確鑿的證據。”

此次的研究結果儘管距離給出直接的證據仍然有距離，但它的確進一步支持了這一理論。研究小組仔細審視由火星勘測軌道器搭載的HiRise相機拍攝的火星北半球低地地區一小片區域的高解析度圖像。該設備可以識別火星地表10英寸（約合25厘米）直徑的物體。更加具體而言，科學家們仔細觀察了一個名為“Aeolis Dorsa”的區域中的一部分，面積約100㎞，這片地區距離蓋爾隕石坑約620英里（約合1000公里）。蓋爾隕坑便是美國好奇號火星車登入的地方，它正在這一地區開展地質考察。

火星地形

這一小塊區域中分布有很多隆起的脊線，這主要是長期流水沉積下來的一些較粗礫石堆積形成的這種脊線在其所在的河流乾涸很久之後仍然能夠繼續存在，從而告訴科學家們這裡曾經存在過的水系的情況。HiRise相機的圖像讓科學家們得以以極高的解析度查看這一小塊地區的地表情況。研究人員發現這些高起的脊線呈放射狀擴散而地形上朝向脊線末端逐漸降低高度，這就像是地球上的河流三角洲——即河流入海口附近的情況。

在此之前在火星上便已經發現過河流三角洲遺蹟。但是其中絕大部分都位於隕石坑或其它地質學上封閉的區域內，因此那些案例所提示的是火星過去存在的湖泊，而不是一個全球性的海洋。但是這次的發現不同。研究論文的第一作者，加州理工的博士後羅曼·迪比爾斯（Roman DiBiase）表示：“這可能是最具說服力的證據之一證明存在一個注入火星北部廣闊水域的河流三角洲遺蹟。”

但是至於這個位於火星北半球的巨大水體究竟規模幾何，仍然是一個開放性的問題但是它至少曾經完全淹沒了Aeolis Dorsa地區，覆蓋面積至少為3.86萬平方英里（約合10萬平方公里）。甚至很有可能這就是長期以來科學家們苦苦尋找證據的火星全球海洋的證據有一部分科學家甚至認為這個海洋有可能覆蓋了火星1/3的面積。

火星上類似沖積平原的地形

研究組也指出，這一三角洲所在的位置不排除在過去可能曾經也是位於一個隕石坑內部，但是後來這個隕石坑被完全侵蝕殆盡了。如果是這種情況那么就說明火星上的地質活動要比原先構想的複雜得多。

接下來研究人員打算繼續沿著這一地區附近的“海岸線”搜尋古代海洋存在的證據，從而為揭示這顆紅色星球過去更加溫暖潮濕的氣候環境提供證據蘭博表示：“在人類和其他人的工作中，包括好奇號火星車所做的研究都已經在火星上發現了豐富的沉積紀錄這些沉積紀錄反映了火星過去環境的線索，包括降水，地表水體，河流三角洲以及可能存在的海洋”：“火星的古代環境以及這些環境下產生的沉積紀錄，都和地球非常相似。

2015年9月28日，科學家稱火星上不但只有位於兩極、已經凝固成凍的水，更有隻會在和暖季節時出現、流動的液態水。科學家指他們的最新發現，強烈支持在火星表面上，有鹽水於夏季時分在部分斜坡上流動的理論。報告指，這些又窄又黑、猶如手指的痕跡，只會在火星最和暖的季節時出現，但於其餘時節就會消失。出現這種季節性的情況，是因為鹽降低了水的凝固點。不過，這次發現的最重要意義，是因為水是生命的起源，因此今次發現火星存有流動水，令科學家下一個目標，就是要在火星上作進一步的探索，以調查火星現時是否有任何微生物形態的生命。

2022年10月，美國賓夕法尼亞大學的科學家們在火星上發現了遠古海洋的痕跡。結果刊登在《地球物理研究雜誌：行星》上。

水資源

2014年4月19日，科學家發現火星內部存在龐大的水資源，酷似巨型“地下水庫”，在某些地方的水資源儲量甚至與地球內部相當。這個發現可能顛覆了之前科學家對火星的研究，因為科學家曾經估計火星內部的水資源相當貧乏。專家稱：“人類對之前的研究感到困惑，因為現階段的發現意味著以往對火星內部環境的認識存在錯誤，認為火星內部並不存在如此大量的‘水資源’。”此外，火星內部的大量“水資源”應該如何滲透進入火星表面的呢。研究人員認為火山是一個主要通道，可以將內部的“水資源”轉移到火星表面。科學家研究了兩顆火星隕石，它們形成於火星的地幔中，其位於火星地殼下方。這些隕石之所以能在大約250萬年前墜落到地球上，是因為火星曾經發生過一次猛烈的撞擊事件。

水合礦物

美國宇航局的“好奇”號火星車發現更多證據，證明這顆紅色星球一度有水存在。科學家表示“好奇”號碾過的一塊火星岩裂開後暴露出內部的白色結構，說明含有水合礦物，在有水流過時形成。

“好奇”號對蓋爾隕坑內的一個區域進行了勘察。這個區域被稱之為“黃刀灣”。科學家認為數十億年前水曾經從這個隕坑的邊緣往下流淌，形成深度可達到3英尺（約合90厘米）的溪流。這些新發現是藉助“好奇”號桅桿相機的紅外成像能力以及一台可以向地面發射中子，用以探測氫的儀器得出的。近紅外光之間的亮度差異能夠揭示水合礦物的存在。這些礦物在水的作用下發生變化。藉助於桅桿相機，在狹窄的紋理內發現了強度提高的水合作用信號這些紋理穿過這一區域的很多岩石。這些明亮的紋理含有水合礦物，不同於在周邊岩層中發現的粘土礦物。

俄羅斯製造的中子動態反照率測量儀能夠探測土壤礦物中的水分子中的氫。研究結果顯示黃刀灣曾經擁有的水數量超過“好奇”號此前造訪的其他地區。“在黃刀灣發現的水存在跡象超過‘好奇’號勘探過的其他地區。即使在黃刀灣內也發現了水存在跡象數量的巨大差異。”

美國國家航空航天局宣布，好奇號對一個岩石樣本分析時發現了重要的化學元素，證明火星一度出現可支持生命存在的環境。在一個古代河床的沉積岩中的岩石粉末樣本中，發現了硫、氮、氫、氧、磷和碳，其中一些是形成生命所需的要素。數據顯示，“好奇”號當前勘探的黃刀灣可能是一個古代河系的盡頭，或者是一個間歇濕潤湖床，能夠為微生物提供化學能量以及其他必要條件。2018年1月，美國研究人員傳出了一個重大好訊息，在火星地下，發現了更容易開採的水源。

2004年，機遇號火星車在“奮進”隕石坑附近發現彈珠形藍色奇異物體，被形象地稱之為“火星藍莓”。科學家表示：“這些物體的外部似乎易碎，中部則較為柔軟。它們的密度、結構和構成均存在差異，分布也不同。這是一個非常有趣的地質學謎團。”一種理論認為火山噴出的岩漿形成了這些小球，而不是在水的作用下形成。在“火星藍莓”內，科學家發現大量赤鐵礦，說明它們在地下水穿過多孔岩過程中形成。水流能夠導致一系列化學反應，促使鐵礦變成小球。不過，這一理論無法解釋“藍莓”的尺寸為何較小。研究發現，“火星藍莓”只是小隕石在穿過火星大氣層過程中分裂後留下的殘餘，無法證明火星古代曾出現流水。隕石撞擊是一種更令人信服的解釋，能夠解釋“火星藍莓”的外形和構成。科學家稱：“這些小球的任何一種物理特性都與凝固模型不匹配，但隕石理論能夠解釋它們的所有特性。”

在火星赤鐵礦石一致性方面，絕大多數“火星藍莓”的直徑都在0.16英寸（約合4毫米）左右，通常不超過0.24英寸（約合6.2毫米）。米斯拉教授指出“火星藍莓”的尺寸差異可以用隕石撞擊解釋。研究人員發現一顆直徑1.6英寸（約合4厘米）的隕石能夠產生1000顆直徑0.16英寸（約合4毫米）的小球，分布在面積廣闊的區域內。隕石殘餘理論同樣引發爭議。一些科學家指出這一理論未能參考一些關鍵因素。有專家稱：“雖然某些物體會在穿過火星大氣層過程中熔化，但這些小球並非在一些高溫事件中形成。”格洛奇指出“機遇”號對“火星藍莓”進行的分析顯示這些小球在低溫過程中形成。

中國科學院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室劉洋研究員團隊，利用祝融號火星車獲取的短波紅外光譜和導航與地形相機數據，在著陸區發現了岩化的板狀硬殼層，通過分析光譜數據發現，這些類似沉積岩的板狀硬殼層富含含水硫酸鹽等礦物。這標誌著祝融號實現了國際上首次利用巡視器上的短波紅外光譜儀在火星原位探測到含水礦物。這一發現對理解火星的氣候環境演化歷史具有重要意義，該成果於5月11日發表在國際學術期刊 Science Advances上。

行星特徵

大氣層

火星的大氣密度只有地球的大約1%，非常乾燥，溫度低，表面平均溫度零下55℃，水和二氧化碳易凍結。在火星的早期，它與地球十分相似。像地球一樣，火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉化為含碳的岩石。但由於缺少地球的板塊運動，火星無法使二氧化碳再次循環到它的大氣中，從而無法產生意義重大的溫室效應。因此，即使把它拉到與地球距太陽同等距離的位置，火星表面的溫度仍比地球上的冷得多。

MAVEN探測器拍攝的二氧化碳、氧氣、氫氣逃逸出火星的紫外照

火星的大氣主要是由遺留下的二氧化碳（95.3%）加上氮氣（2.7%）、氬氣（1.6%）和微量的氧氣（0.15%）和水汽（0.03%）組成的。火星表面的平均大氣壓強僅為大約7毫巴（不足地球上的1%），但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達9毫巴，而在奧林帕斯山脈的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席捲整顆行星的颶風和大風暴。火星那層薄薄的大氣層雖然也能製造溫室效應，但那些僅能提高其表面5℃的溫度，比金星和地球的溫室效應少得多。

1998年7月席捲火星全球的沙塵暴（風暴前為左，風暴時在右）

火星的兩極永久地被固態二氧化碳（乾冰）覆蓋著。這個冰罩的結構是層疊式的，它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升華，留下剩餘的冰水層。由於南部的二氧化碳從沒有完全消失過，所以無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層（左圖）。這種現象的原因還不知道，但或許是由於火星赤道面與其運行軌道之間的夾角的長期變化引起氣候的變化造成的。或許在火星表面下較深處也有水存在。這種因季節變化而產生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右。（由海盜號測量出）。但是通過哈勃望遠鏡的觀察卻表明海盜號當時勘測時的環境並非是典型的情況。火星的大氣似乎比海盜號勘測出的更冷、更乾。美國國家航空航天局於2015年11月5日公布了關於火星大氣的觀測結果，並闡述了其大氣層為何如此之薄。觀測顯示，太陽風可能是剝奪火星大氣的罪魁禍首。太陽風每秒鐘仍在帶走約100克的火星大氣。太陽風是來自太陽的高速粒子流，當它抵達失去磁場保護的火星後，會產生一個電場，加速火星大氣中被稱為離子的帶電原子，令其逃逸至太空中。

地平線上火星薄弱的大氣層

內部結構

火星的內部情況只是依靠它的表面情況資料和有關的大量數據來推斷的。一般認為它的核心是半徑為1700千米的高密度物質組成；外包一層熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外層是一層薄薄的外殼。相對於其他固態行星而言，火星的密度較低，這表明，火星核中的鐵（鎂和硫化鐵）可能含帶較多的硫。如同水星和月球，火星也缺乏活躍的板塊運動；沒有跡象表明火星發生過能造成像地球般如此多褶皺山系的地殼平移活動。由於沒有橫向的移動，在地殼下的巨熱地帶相對於地面處於靜止狀態。再加之地面的輕微應力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是，人們卻未發現火山有過活動的跡象。雖然，火星可能曾發生過很多火山運動，可它看來從未有過任何板塊運動。

火星是太陽系由內往外數的第四顆行星，直徑約是地球的一半，體積為15%，質量為11%，表面積相當於地球陸地面積，密度則比其他三顆類地行星（水星、金星、地球）還要小很多。以半徑、質量和表面重力說，火星約介於地球和月球中間；火星直徑約為月球的兩倍、地球一半；質量約為月球九倍、地球的1/9，表面重力約為月球的2.5倍、地球的2/5。火星自轉軸傾角、自轉周期與地球相近，公轉周期則為兩倍左右。其橘紅色外表是因為地表被赤鐵礦（氧化鐵）覆蓋，英文裡前綴areo-即為火星，火星曾經被認為是太陽系中最有可能存在地外生命的行星。

火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布，沒有穩定的液態水體，以二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。與地球相比，地質活動不活躍，而另一個獨特的地形特徵是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原。火星兩極皆有主要以水和冰組成的極冠，而且上面覆蓋的乾冰會隨季節消長。

火表形貌

火星和地球一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布。由於重力較小等因素，地形尺寸與地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有著強烈的對比：北方是被熔岩填平的低原，南方則是充滿隕石坑的古老高地，而兩者之間以明顯的斜坡分隔；火山地形穿插其中，眾多峽谷亦分布各地，南北極則有以乾冰（固態的二氧化碳）和水冰組成的極冠，風成沙丘亦廣布整個星球。

2018年12月9日洞察號著陸器拍攝的火星地表全景照

高原火山

火星的火山和地球的不太一樣，除了重力較小使山能長的很高之外，缺乏明顯的板塊運動，使火山分布是以熱點為主，不像地球有火環的構造。火星的火山主要分布於塔爾西斯高原、埃律西姆地區和零星分布於南方高原上，例如希臘平原東北的泰瑞納山（Tyrrhena Patera）。

火星地形圖中，在西半球聳立一個醒目的特徵，中央即為塔爾西斯高原，高約14公里，寬過6500公里，伴隨著盛行火山作用的遺蹟，包含五座大盾狀火山，包括太陽系最大的奧林帕斯山，有27公里高，600公里寬。其他四座包括艾斯克雷爾斯山、帕弗尼斯山、阿爾西亞山和亞拔山——以體積和1600公里的直徑來看是太陽系最大的山。艾斯克雷爾斯山高度大約18225米，曾被誤認為是火星最高的山，帕弗尼斯山高度也超過14千米，阿爾西亞山高度大約17.7千米，火山口直徑大約116千米，亞拔山在塔爾西斯高原最北邊，基座寬達1600千米，但是最高點只有6000米，不過火山口直徑卻有136千米，是五大火山中最大的一個。在大火山之間亦散布著零星的小火山。火星的另一端還有一個較小的火山群，以14.127公里高的埃律西姆山為主體，北南各有較矮的赫克提斯山和歐伯山。奧林匹斯山在地表上的高度有27千米（88600英尺），是太陽系中最大的山脈。它的基座直徑超過600千米，中心的火山口直徑超過80千米，並由一座高達6千米（20000英尺）的懸崖環繞著。

海盜1號拍攝的奧林帕斯山

Tharsis：火星表面的一個巨大凸起，有大約4000千米寬，10千米高。Valles Marineris：深2至7千米，長為4000千米的峽谷群。Hellas Planitia：處於南半球，6000多米深，直徑為2000千米的衝擊環形山。火星的表面有很多年代已久的環形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。環形山的成因有很多：如隕石撞擊坑，火山口。

火星地形

在火星的南半球，有著與月球上相似的曲型的環狀高地（左圖）。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原組成。這些平原的形成過程十分複雜。南北邊界上出現幾千米的巨大高度變化。形成南北地勢巨大差異以及邊界地區高度劇變的原因還不得而知（有人推測這是由於火星外層物增加的一瞬間產生的巨大作用力所形成的）。一些科學家開始懷疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。這個疑點將由火星全球勘測者來解決。

火星軌道雷射測高儀繪製的地形圖，南半球為高地，北半球為低地

峽谷

一提到火星的峽谷，可能會認為是由水造成的，但事實不只如此。除了水，還有由火山活動形成的。由水造成的又可能是洪水短時間沖刷成的、穩定的流水侵蝕成的、或由冰川侵蝕而成；但火山活動所噴發的熔岩流亦可造成熔岩渠道（Lava Channel）。另一個例子則是地殼張裂造成，如水手峽谷。

2001火星奧德賽號拍攝的水手峽谷

撞擊坑

歐洲航天局（ESA）公布了火星奧爾庫斯隕石坑（Orcus Patera）的最新照片，這是一個狹長形隕坑地形，位於火星赤道附近，看上去如同火星表面的一道“傷疤”。

奧爾庫斯隕坑位於火星東半球的埃律西昂火山（Elysium Mons）和奧林匹斯火山（Olympus Mons）之間，科學家認為該隕坑形成的最佳解釋是該區域遭受了一次小行星傾斜碰撞，一顆小行星以非常小的角度划過火星表面。這個隕坑長約380公里，寬約140公里，隕坑邊緣突起高度比周邊平原高1600米以上。隕坑底部比周邊平原低大約800米。“patera”通常用於描述深遂、複雜或者不規則外形的火星隕坑，雖然奧爾庫斯隕坑以此命名，但科學家並不知道它的真實來歷。

也許，奧爾庫斯隕坑最初是一個較大的圓形碰撞隕坑，隨著多年以來的地質結構變化和擠壓作用，使得該隕坑發生了變形；或者這個隕坑是由於一系列的不同小行星碰撞所導致的。奧爾庫斯隕坑存在地質構造作用力的證據來自大量的“地塹”，在隕坑邊緣有像峽谷裂縫一樣的結構。這些“地塹”最大寬度為2.5公里，方向呈東西走勢，僅存在於隕坑邊緣和周邊環繞區域。靠近隕坑底部中心的暗色陰影是凹地形成的，這或許是形成於風力作用過程，一些較小的碰撞事件所濺起的暗色物質經風力作用在凹地進行了重新分配。

在Bonneville撞擊坑旁的勇氣號火星車

火山口

2015年5月21日，科學家們在火星表面發現巨型火山遺蹟，這個火山口長40公里，寬30公里，深度達1750米。專家們認為，它可能由30億年前的火山噴發形成，其規模可與地球上的黃石（Yellowstone）火山相當。

歐洲航天局（ESA）的“火星快車”號（Mars Express）上的高解析度立體相機於2014年11月26日拍攝了照片，重點是火星北部“阿拉伯高地”（Arabia Terra）的Siloe Patera地區。這些類似火山坑的地區發現於火星北部高地，科學家們認為，30多億年前，火星可能曾發生大規模火山噴發，火山灰和岩漿湧出地面，留下諸多痕跡。Siloe Patera地區由兩個巨大的嵌套式火山坑組成。外面的火山坑長40公里，寬30公里，最深處達1750米。歐洲航天局稱，科學家們認為Siloe Patera以及阿拉伯高地的很多地方都是火山口，即火山坍塌的中心，並且這些火山可能都是超級火山。

火山口

洞穴

火星勘測軌道飛行器和機遇號火星車分別發現火星表面曾有水以及火星可能有地下水的線索。日前，美國科學家藉助奧德賽火星探測器又在火星上發現了7個奇特洞穴。這七個洞穴分布在火星阿爾西亞火山的側面。洞口寬度在100米到252米之間。由於洞口基本觀測不到洞底，科學家們只能估算出這些洞至少有80米到130米深。這些洞穴的發現具有重要意義。首先，如果火星上曾有原始生命形式存在，這些可能是火星上僅有的能為生命提供保護的天然結構。其次，如果條件適宜，這些洞穴將來可能作為人類登入火星之後的居住點。每當夏季，這些洞穴里就會冒出甲烷，更增加了洞穴中存在生命體的可能性。

火星表面7個奇特洞穴

板塊運動

根據一項研究表明，板塊運動在火星地質歷史中可能占有重要地位，這一觀點和傳統看法相悖。此前科學界一般認為由於火星太小，其較快的內部冷卻速度不允許它存在板塊活動。

在這項研究中，科研人員認為火星奧林匹斯火山西北側的一大片區域可能保存著板塊活動的證據。這片區域存在大量的山脊和斷崖。專家認為“這是火星在過去25萬年間存在板塊活動的證據”。傳統觀點認為火星由於體積質量均遠小於地球，內部會很快冷卻，因此在較近的歷史時期不應當存在需要靠岩漿驅動的板塊活動。

但專家稱已找到切實的證據來證明火星表面的很多地貌特徵和板塊活動有關，甚2019仍在發生作用，他的研究主要藉助於兩艘美國火星探測飛船拍攝的圖像，即火星奧德賽和火星勘測軌道器。他表示，很多的圖像之前都沒有得到詳細的研究。這些圖像中顯示大量的斷崖、褶皺和階地構造，如果這些構造放到地球上，將是地質學家眼中經典的板塊運動特徵。另外一些照片中有彎彎曲曲的溝槽，這同樣和構造運動有關係。他說：“這是典型的活躍構造活動的表現。所有這一切，如果放在地球上，也會毫不猶豫地指出，說它是活躍的。”如果這一研究結果獲得證實，它將大大增加火星上存在生命的可能性。因為板塊運動將有助於碳循環的進行，而碳是構成生命必不可少的元素。

美國地質調查局繪製的火星地質地圖

一般，研究人員傾向於將這些地貌特徵歸結於諸如滑坡等事件，但尹安教授絕非僅有的一位認為火星存在板塊運動的科學家。他們中有一部分專家認為火星表面那一長串筆直的火山錐就是板塊活動的表現。其中最明顯的一處就是位於奧林匹斯山附近的三座巨型火山，它們一起構成了火星塔爾西斯高原的主體。這也是尹安教授重點關注的區域。研究中，尹安教授同樣注意到了火星表面巨大的水手谷，這是太陽系中最大的峽谷系統，長2800英里（4500公里），深達7英里（11000米）。此項研究同樣將其視作一處構造地貌。

觀測資料

火星的火紅色，自古就吸引著人們，而古希臘更是稱之為戰神。此時人們觀測火星就和其他天體般，大部分是為了占星，而為了科學目的主要在17世紀之後，如克卜勒探索行星運動定律時就是依據了第谷積累的大量而精密的火星運行的觀測資料。

喬瓦尼·斯加帕雷里所繪之火星地圖。望遠鏡發明後，人們對火星可以進行更進一步的觀測。第一個使用望遠鏡觀測星空的伽利略所見的火星只是一個橘紅小點，然而隨著望遠鏡的發展，觀測者開始辨別到一些明暗特徵。惠更斯依此測出火星自轉周期約為24.6小時，他亦為首次紀錄火星南極冠的人。一開始由於各人各自觀測，意見亦不一致，地名也未統一（例如用繪製者名字命名）。後來義大利的喬瓦尼·斯加帕雷里（Giovanni Schiaparelli）統合了各家說法而繪製了一個較可信的地圖，地名取自地中海、中東等的地名和聖經等作為來源，而其餘則依照舊有的觀念：暗區被認為是湖（lacus）海（mare）等水體，如太陽湖（Solis Lacus——Lake of the Sun）、塞壬海（Mare Sirenum——the Sea of Sirens）、最明顯的暗大三角——大塞地斯（Syrtis Major）；而亮區則是陸地，如亞馬遜（Amazonis）。這個命名系統一直延續下來。

當時，斯加帕雷里和同期觀測者一樣，觀察到了火星表面似乎有一些從暗區延伸出的細線，因為對於暗區是水體的傳統，這些細線命名為水道（canali）。而後來觀察到暗區會在冬季時縮小、夏季時擴張，有人提出暗區是植物覆蓋、而暗區的擴大縮小則是消長所引起的，改變以往認為暗區是水的說法。帕西瓦爾·羅威爾（Percival Lowell）亦觀察到，並宣稱那些“水道”其實是人工挖掘的“運河”，用來灌溉植物，因為水道應太細不可見，而看到的細線應是灌溉出的大片植物。風靡大眾的火星科幻和火星人即源於此。不過這些細線大多已證明是不存在的，部分則是峽谷或隕石坑後延伸出的深色沙子。而火星表面顏色的改變則是因為沙被風吹移，或發生火星塵暴。

2020年7月，太空愛好者組織ElderFox Documentaries將NASA幾個火星探測器從火星表面捕捉到的數千張圖片拼接在一起，創造出了4K全景圖，並通過平移來創造出類似於實時視頻的效果。

2021年3月4日，國家航天局發布3幅由中國首次火星探測任務天問一號探測器拍攝的高清火星影像圖，包括2幅黑白圖像和1幅彩色圖像。3月26日，國家航天局發布2幅由中國首次火星探測任務天問一號探測器拍攝的南、北半球火星側身影像。圖像中，火星呈“月牙”狀，表面紋理清晰。南半球影像由天問一號中解析度相機於台北時間2021年3月16日拍攝，此時環繞器軌道高度約1.12萬公里；北半球影像由天問一號中解析度相機於台北時間2021年3月18日拍攝，此時環繞器軌道高度約1.15萬公里。

2021年12月24日，在火星表面部署的SEIS地震儀，監聽到了發生的特殊事件導致的4級地震。

2022年4月18日晨，木星、金星、火星和土星從左到右，由低到高，幾乎等距排成一條直線，上演“四星連珠”。以北京同經度地區為例，這裡的公眾在凌晨4點30分左右向東方地平線附近觀看，如果沒有遮擋的話，用肉眼就能看到剛剛升起的木星（亮度-2.1等），右上方是異常明亮的金星（亮度-4.2等），再往右上方是紅色的火星（亮度1.0等），在最右邊可以看到土星（亮度0.9等）。而北京同經度地區以外，也可以看到這幕“四星連珠”，只是時間點上有些差別。

火星

2022年12月1日10時，火星將運行至本次會合周期內最接近地球的地點。中國公眾可以欣賞到近兩年來視直徑最大的火星。

2023年4月24日，在2023年“中國航天日”主場活動啟動儀式上，國家航天局和中國科學院聯合發布了中國首次火星探測火星全球影像圖。天問一號任務環繞器中解析度相機，於2021年11月至2022年7月曆時8個月，實施了284軌次遙感成像，對火星表面實現了全球覆蓋。地面套用系統對獲取的14757幅影像數據進行處理後得到火星全球彩色影像圖。

中國地名

平樂、西柏坡、文家市、窯店、古絳、胡襄、周莊、鄭集、齊都、天柱山、馬集、古田、五星、楊柳青、魯克沁、漠河、窯店穹丘、文家市穹丘、漠河穹丘、窯店溝、齊都溝、文家市方山。

火星影像圖

2023年5月，中國地質大學 (武漢) 地球科學學院肖龍教授領導的國際研究團隊，通過綜合分析“祝融號”火星車搭載的多光譜相機獲取的科學數據，首次在火星表面發現海洋沉積岩的岩石學證據，證明了火星北部曾經存在過海洋。

探測理由

1996年，著名天文學家卡爾·薩根在應NASA（美國宇航局）要求而寫的報告中列舉了探測火星的理由：

1．火星是地球上人類可以探索的距離較近的行星之一。

2．大約40億年以前，火星與地球氣候相似，也有河流、湖泊甚至可能還有海洋，未知的原因使得火星變成這個模樣。探索使火星的氣候變化的原因，對保護地球的氣候條件具有重大意義。

3．火星有一個巨大的臭氧洞，太陽紫外線沒遮攔地照射到火星上。可能這就是海盜1號、海盜2號未能找到有機分子的原因。火星研究有助於了解地球臭氧層一旦消失對地球的極端後果。

4．在火星上尋找歷史上曾經有過的生命的化石，這是行星探測中最激動人心的目的之一，如果找到，就意味著只要條件許可生命就能在宇宙中行星上崛起。

5．查明火星上有無綠洲，綠洲上有無生命以及生命存在的形式類型。

6．火星探測是許多新技術的試驗場地，這些技術包括大氣制動利用火星資源產生氧化劑和燃料返程用遙控自動儀和取樣遠程通訊等。

7．雖然南極隕石提供了火星上少數未知地域的樣本，但只有空間探測才能窺其全貌。

8．從長期來看，火星是一個可供人們移居的星球。

9．由於歷史的原因，火星探測是進行國際合作的理想項目。

星體探測

蘇聯、美國、歐洲、日本、印度、中國共已發射數十艘太空船研究火星表面、地質和氣候，包括軌道衛星、登入器和漫遊車總計大約有三分之二的任務在完成前或是才要開始時就因種種原因而失敗，將物體由地球地表送往火星約要花費每公斤30900美元。

探測歷史

火星探測任務列表

探測器名稱	發射時間	抵達時間	國家	結果
火星1A號（火星1960A）	1960年10月10日14時27分49秒	—	蘇聯	失敗
火星1B號（火星1960B）	1960年10月14日13時51分03秒	—	蘇聯	失敗
衛星22號（火星1962A）	1962年10月24日17時55分04秒	—	蘇聯	失敗
火星1號	1962年11月1日17時55分04秒	—	蘇聯	失敗
（衛星24號火星1962B）	1962年11月4日15時35分15秒	—	蘇聯	失敗
水手3號	1964年11月5日19時22分05秒	—	美國	失敗
水手4號	1964年11月28日14時22分01秒	—	美國	成功
探測器2號	1964年11月30日13時12分	—	蘇聯	失敗
探測器3號	1965年7月18日14時38分	—	蘇聯	失敗
水手6號	1969年2月24日	1969年7月31日	美國	成功
水手7號	1969年3月27日	1969年8月5日	美國	成功
火星2A號（火星1969A）	1969年	—	蘇聯	失敗
火星2B號（火星1969B）	1969年4月2日10時33分00秒	—	蘇聯	失敗
水手8號	1971年5月9日01時11分02秒	—	美國	失敗
水手9號	1971年5月30日22時23分04秒	1971年11月14日	美國	成功
宇宙419號	1971年5月10日16時58分42秒	—	蘇聯	失敗
火星2號	1971年5月19日16時22分44秒	—	蘇聯	部分成功
火星3號	1971年5月28日15時26分30秒	—	蘇聯	部分成功
火星4號	1973年7月21日19時30分59秒	—	蘇聯	失敗
火星5號	1973年7月25日18時55分48秒	—	蘇聯	失敗
火星6號	1973年8月5日17時45分48秒	—	蘇聯	失敗
火星7號	1973年8月9日17時00分17秒	—	蘇聯	失敗
海盜1號	1975年8月20日21時22分00秒	1976年7月20日著陸	美國	成功
海盜2號	1975年9月9日18時39分00秒	1976年9月3日著陸	美國	成功
火衛一1號	1988年7月7日17時38分04秒	—	蘇聯	失敗
火衛一2號	1988年7月12日17時01分43秒	—	蘇聯	失敗
火星觀察者	1993年8月21日	抵火星軌道前與地球失去聯繫	美國	失敗
火星全球勘測者	1996年11月7日17時00分49秒	1997年9月11日	美國	成功
火星96	1996年11月16日20時48分53秒	—	俄羅斯	失敗
火星探路者	—	1997年在火星著陸	美國	成功
希望號（行星-B）	1998年7月3日18時12分	—	日本	失敗
火星氣候探測器	1998年	—	美國	失敗
深空2號隨火星極地著陸者	1999年1月3日20時21分10秒	抵達火星前被墜毀	美國	失敗
奧德賽	2001年4月7日15時02分22秒	—	美國	成功
火星快車	2003年6月2日17時45分26秒	—	歐空局	部分成功
勇氣號火星漫遊車	2003年6月10日17時58分47秒	2004年1月4日著陸	美國	成功
機遇號火星探測車	2003年7月8日03時18分15秒	2004年1月25日著陸	美國	成功
火星勘測軌道飛行器	2005年5月18日	2006年3月10日入軌	美國	成功
鳳凰號火星極地探測器	2007年8月4日09時26分35秒	2008年5月25日著陸	美國	成功
火衛一-土壤搭載中國螢火一號	2011年11月8日	—	俄羅斯	失敗
好奇號火星車	2011年11月26日	2012年8月6日登入	美國	成功
火星大氣與揮發演化探測器 （即MAVEN火星探測器）	2013年11月18日	2014年9月22日成功抵達火星軌道	美國	成功
曼加里安號火星探測器	2013年11月5日	2014年9月24日7:42成功進入火星軌道	印度	成功
“洞察”號火星無人著陸探測器 鼴鼠”熱探測器鑽	2018年5月5日	2018年11月26日14:54著陸	美國	成功
毅力號探測器 機智號直升機	2020年7月30日19時50分	2021年2月19日4:55著陸	美國	成功
希望號探測器	2020年7月20日凌晨01:58分	2021年2月9日入軌	阿聯	成功
天問一號著陸巡視器“祝融號”火星車	2020年7月23日12時41分	2021年5月15日7時18分著陸	中國	成功

隨著水手4號傳回的充滿隕石坑的火星照片粉碎了人們對火星文明的幻想，認為火星只是一處如月球般布滿隕石坑的死寂星球。但隨著往後水手9號等的巨大峽谷、火山和疑似流水遺蹟的發現，火星的獨特性、液態水和生命的可能又重新引起人們的興趣。

2010年6月3日，俄羅斯開始在莫斯科進行世界首個模擬火星之旅實驗，6名來自俄羅斯、中國、法國等國的志願者將在狹小的模擬密封艙內生活520個日夜。

2014年6月28日，美國宇航局成功發射低密度超音速減速器，用來測試未來大型太空飛行器著陸火星所需要的多項技術。

2015年1月3日，據美聯社報導，NASA著眼於在本世紀晚些時候把人類送入深層太空，而讓大型太空飛行器在這枚紅色星球上安全著陸是眾多工程挑戰之一。科學家一直致力於研發一種充氣式防熱罩，它看起來很像是嬰兒玩的層層圈，不過是超大尺寸的。工程技術人員認為，可以展開一個重量輕的充氣式防熱罩來降低太空飛行器進入火星大氣的速度。火星大氣要比地球大氣稀薄得多。

充氣式防熱罩

這樣一種充氣式防熱罩可幫助太空飛行器到達在現有技術條件下無法企及的火星高海拔南部平原和其他區域。專家指出，與在沒有大氣層的月球上不同，僅僅用火箭是無法讓一枚大型太空飛行器在火星上著陸的，而對於把人類送往火星所需的大型太空飛行器來說，降落傘也不行。所以研究人員設計了一些充氣環。環內充滿氮氣，上面覆蓋著隔熱層。在著陸展開時，它們就像一朵巨大的蘑菇一樣立在太空飛行器頂部。

專家說，這項充氣技術還可用於探索其他具有大氣層的行星和星體的太空飛行器，比如金星、木星、土星最大的衛星土衛六等。由於充氣環是由輕質材料製成，而且內部充有氮氣，在太空飛行器上就能為科學實驗和太空人所需的其他東西留出更多空間。充氣環上面覆蓋著由一層層耐熱材料構成的隔熱層。

2021年2月5日20時，“天問一號”探測器發動機點火工作，順利完成地火轉移段第四次軌道中途修正，以確保按計畫實施火星捕獲。國家航天局同步公布了“天問一號”傳回的首幅火星圖像。

2021年4月24日上午，中國第一輛火星車命名揭曉，名稱為“祝融”。

2021年5月15日，國家航天局訊息，科研團隊根據“祝融號”火星車發回遙測信號確認，天問一號著陸巡視器成功著陸於火星烏托邦平原南部預選著陸區，中國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。

2023年1月16日，央視新聞發布訊息，祝融號火星車已行駛1900多米，留下了近4000個“中”字。

2023年4月24日，國家航天局和中國科學院聯合發布中國首次火星探測火星全球影像圖。

本次發布的影像圖為彩色，包括按照製圖標準分別製作的火星東西半球正射投影圖、魯賓遜投影圖和墨卡托投影加方位投影圖，空間解析度為76米，將為開展火星探測工程和火星科學研究提供質量更好的基礎底圖。

2023年7月6日，國際科學期刊《自然》發表了中國天問一號的最新研究成果，中國科學院國家天文台領導的國際合作研究團隊在祝融號著陸區發現火星古風場改變的沉積層序的證據，證實風沙活動記錄了火星古環境隨火星自轉軸和冰川期的變化。

未來任務

2004年美國總統布希宣布載人火星任務為太空探索展望中的長期目標。NASA和洛克希德·馬丁已開始研究獵戶座太空船，計畫於2020年以前送人類到月球，作為人類登入火星的準備。2007年9月28日，NASA執行長麥可·D·格里芬聲明NASA預計於2037年以前送人類到火星。歐洲航天局希望於2030至2035年間送人類上火星。而在這之前有其他探測任務，包括ExoMars和火星樣本取回任務。直達火星是羅伯·祖賓——火星協會的創始人和主席——提出的極低成本載人火星任務，使用重製的土星五號火箭或太空探索技術公司（SpaceX）的獵鷹九號，省略軌道組裝、低地軌道會合和月球燃料補給站而直接用小的太空船前往火星。芬蘭、俄羅斯的合作計畫MetNet包括數十個登入器組成觀測網，以研究大氣結構、物理和天氣。這任務的前導任務將會於2011年先發射一至數個登入器，有可能是和火衛一-土壤號並在一起發射。往後的發射會持續到2019年。

地球軌道低上的雙核動力轉換推進器的飛船概念圖

火星上甲烷的可能來源和轉化機制

火星曾適合生命存在。火星上是否存在適合生命存在的物質，一直是人類試圖揭開的謎底。對於這個疑問，“好奇”號火星車在火星探索7個月後，科學家給出肯定的答案。美國航天局12日宣布，“好奇”號火星車對火星基岩樣品的分析顯示，火星古代環境曾適合生命存在。

好奇號利用機械臂末端的鑽頭鑽取了火星表面一塊基岩的樣品，這也是人類設計的機器人首次獲取火星岩石樣本。好奇號配備的火星樣本分板儀、化學與礦物學分析儀對其進行了分析，結果顯示，樣品中含有磷、氮、氫、氧、碳，這些都是支持生命存在的關鍵化學成分。

好奇號項目要回答的一個關鍵問題是火星是否支持宜居環境，美航天局火星探索項目首席科學家麥可·邁耶說，“從人類當前所知而言，答案是肯定的。”美國航天局介紹說，好奇號鑽探的這塊岩石含有黏土礦物和硫酸鹽礦物。岩石所在區域可能是一個古代河流系統或間歇性濕潤湖床的盡頭。與火星其他地方不同，這一濕潤系統的氧化、酸化及含鹽程度都不高。美國航天局表示，好奇號將在蓋爾隕擊坑停留數周，並鑽探第二塊岩石，隨後前往主要目的地——蓋爾鄖坑內的夏普山。不過，由於將發生“行星連珠”現象，在4月的大部分時間中，火星上空承擔信號中繼的探測器將與地面控制中心失去聯繫，因此好奇號的鑽探工作預計不會啟動。好奇號在蓋爾隕坑中心山脈的山腳下成功著陸，旨在探索火星是否有適宜生命存在的環境。

好奇號2018年拍攝的蓋爾隕石坑中蠕蟲狀化石，可能在水下形成

科學家對火星上分布的鉬礦物質調查顯示，其與生命的起源存在關鍵性的聯繫，該物質在遠古時期出現火星表面上，而不是地球上，通過火星隕石的研究也進一步暗示地球生命或來源於火星。史蒂文·本納認為這項新的調查發現表明地球上所有的生命或許起源於火星這顆紅色星球，而攜帶生命的種子通過火星隕石降落在地球上，當地球進入適合生命居住的環境時，這些生命種子便開始復甦。

Alga撞擊坑的玻璃沉積物（綠斑），是保存古生物的潛在地點

在2013年的哥德斯密特大會上史蒂文·本納教授揭示了鉬元素的氧化物如何在行星化學演化史上存在，它與生命的起源存在聯繫，該會議由歐洲地球化學協會和地球化學學會組織舉辦。史蒂文·本納教授認為鉬氧化物礦產是一種催化劑，有助於有機分子演化成第一個“生命結構”，只有當其被高度氧化時，可進一步作用於早期的有機分子，使後者完成最重要的一次“飛躍”，形成有生命的結構。在三十多億年前的火星上可存在這樣的物質，地球上的環境無法滿足鉬氧化物礦物的存在，因為地球上氧氣很少，無法將其氧化，但是火星可以，那時候的火星具有適合生命存在的環境，比如液態水。好奇號的調查已經發現遠古火星是個濕潤環境，科學家認為這些證據可指向太陽系生命的起源。

真實的火星地表景觀

在生命起源的研究中，科學家提出了一個“焦油悖論”，該理論認為早期生命物質都是由有機體組成的，在外部能量源的作用下，有機體並不會向生命分子方向演化，反而會變成焦油類物質。此外，火星隕石的研究還發現，早期火星上存在硼元素是生命分子啟動的關鍵因素，由此引發了第二個悖論，即某一時期的地球幾乎被液態水覆蓋，阻止了一定濃度的硼形成，該物質只發現一些非常乾燥的地方，比如死亡谷，由此科學家認為早期地球上不具備啟動生命進程的條件，反而在濕潤的火星更具有這樣的潛力。與此同時，科學家在地球上發現了火星隕石比之前認為的要年輕很多，這意味著火星上仍然在活躍的地質活動，加拿大安大略省皇家博物館的火星隕石樣本可追溯到2億年前的火星熔岩流，但也有研究稱一些火星岩石年齡或達到40億歲。

2013年12月9日，美國“好奇”號火星探測器有重大發現，在火星上發現了存在古湖泊的證據，湖裡的水可能是可以飲用的淡水。這是當地曾經長期存在濕潤環境，並有簡單生命出現的證據。“好奇”號探測任務的首席科學家格羅茨格爾（John Grotzinger）表示，如果將地球上的微生物放到火星上的湖泊里可以存活並生長。2015年科學家經過對火星隕石樣本的檢測，發現火星表面大氣甲烷濃度較高的地區或有微生物存在。但到了2016年1月，《國際微生物生態學會會刊》上稱，對地球上最類似火星北極的地方進行了長達4年的研究，沒有發現任何活躍生命存在的跡象。這一研究結果或許給那些試圖在火星找到生命的科學家潑了一盆冷水。然而，2019年前美國航空航天局科學家吉爾伯特·萊文稱，40多年前，火星上就發現了生命的痕跡。萊文說的這項研究是在1976年進行的，作為維京計畫的一部分，該計畫涉及在火星土壤樣品中尋找生命的痕跡。

文化

火星在西方被稱為戰神，這或許是由於它鮮紅的顏色而得來的，所以火星有時被稱為“紅色行星”。（在希臘人之前，古埃及人曾把火星作為農耕之神來供奉。後來的古希臘人把火星作為戰神阿瑞斯，而古羅馬人繼承了希臘人的神話，將其稱為“戰神瑪爾斯”。北歐神話里，火星是戰神提爾。而月份三月的名字也是得自於火星。）火星在中國古稱“熒惑”，這是由於火星呈紅色，螢光像火，在五行中象徵著火它的亮度常有變化；而且在天空中運動，有時從西向東，有時又從東向西，情況複雜，令人迷惑，所以中國古代叫它“熒惑”，有“熒熒火光、離離亂惑”之意。

羅威爾繪製的火星運河

世界紀錄

截至2022年1月24日，人類已向火星發射了26艘太空飛行器，其中包括5艘飛掠太空飛行器、14艘入軌太空飛行器，累計成功著陸11次。另有23艘在傳回科學數據之前就已經失敗，創造了探測次數最多的行星（金氏世界紀錄）。