火星科普系列之一——地球的“姊妹星”

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2019年11月14日，中国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验在河北怀来地外天体着陆综合试验场进行，试验圆满成功。这也是中国火星探测器的首次公开亮相，国家航天局邀请了一些外国驻华使馆及国际组织人员前来参观。

火星（Mars）是太阳系八大行星之一，我国古代将火星称为“荧惑星”，古罗马称为“战神玛尔斯星”。由于火星是太阳系中三个类地行星之一，再加上两者存在诸多相似特征，科学家将火星称为地球的“姊妹星”，并且也是深空探测和类地天体研究的热点对象。今天我们一起比较了解下地球在太阳系的“姊妹星”。

大小与质量

火星（Mars）是太阳系八大行星之一，是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星，直径约为地球的53%，质量为地球的14%。

自转与公转

地球与火星的轨道都是椭圆形，自转周期极为接近。火星平均自转周期为24小时39分35秒，约合1.03个地球日。火星公转周期为668.6个火星日，或687个地球日，相当于1.88个地球年。而且地球与火星都存在相近的自转轴倾角，地球自转轴倾角长期稳定于22.1和24.5度间，火星是25.19度，但在13度至40度之间以一千多万年为周期发生着变化，这是因为火星没有如月球般的巨大卫星来维持稳定的自转轴。

卫星系统

地球拥有一个天然卫星——月球，火星有两个天然卫星——火卫一和火卫二，两颗卫星形状不规则，质量与体积非常小，其中火卫二的平均半径仅为6.2千米。相较于地球与月球是比较稳定的行星—卫星系统，由于火卫一轨道周期短以及引力作用，火卫一的轨道半径在逐渐变小，最终将撞向火星表面，或者破碎形成火星环。

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。不同的是火星是颗“沙漠行星”，沙丘、砾石遍布。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。南北极则有以干冰（固态的二氧化碳）和水冰组成的极冠，在夏季，冰盖会缩小，冬天会扩大。由于重力较小等原因使得火星上的山体比地球高大很多，火星奥林匹斯山相对于火星表面达27千米高，基座直径超过600千米，是已知太阳系中最大的山脉。

火星奥林匹斯山同珠穆朗玛峰对比示意图

气象环境

地球与火星都有大气层。火星的大气密度相当于地球的约1%，主要由二氧化碳（95.3%）、氮气（2.7%）、氩气（1.6%）和微量的氧气（0.15%）和水汽（0.03%）组成。表面平均温度零下55℃，在火星接受太阳照射的地方，近日点和远日点时的温差将近160摄氏度。由于缺少地球的剧烈板块运动，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。

地球与火星都有四季更替。火星每个季节的时间相当于地球的两倍。另外，由于火星轨道更加扁圆，四季差异比地球上更为显著。

水资源

地球与火星都存在水资源。2008年在火星上首次发现固态水。NASA根据探测数据提出火星表面曾非常湿润，含水量超过北冰洋。目前，火星表面已发现许多古老的干涸洪水道和扇形三角洲，南极冠更是蕴藏了大量固态水资源

火星存在生命的课题尚未被证实，对火星的生命进化机制也在研究中。基于对火星基岩样品的分析显示，火星早期环境确曾适合生命存在。另外，探索火星的地质、气候等变化成因，对探索地球的演变与生命起源有巨大参考价值，对保护地球的环境气候稳定也具有重大意义。

2020年将出现火星探测的重要窗口期，美国、欧空局等多个国家和空间组织将发射火星探测器，迎来一个阶段的“火星热”。按照计划，我国将在2020年窗口期择机实施火星探测发射任务，于次年初抵达火星后将开展“绕”、“着”、“巡”三大科学任务，进行火星全球性综合探测，同时也会对火星表面重点地区开展精细巡视勘查，实现人类对邻居火星研究的又一次重大突破。

来源：中国探月工程