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第9章 荒凉的火星表面

地球轨道外侧的近邻就是火星,是最典型的类地行星,肉眼看上去,荧荧如火,发出暗红色的光芒。天文学家对火星进行了多方面的观测研究,特别是近30多年来,空间探测器对火星进行逼近、环绕和着陆等多种实地考察探测,收集到极详细的火星资料,证实火星的表面异常荒凉。

火星表面干燥荒凉,其中75%布满了沙漠,土壤成分是硅酸盐、褐铁矿等铁氧化物,其中氧化硅约占45%,氧化铁约占18%,氧化镁约占8%,氧化钙约占6%等。火星表面的土壤和沙石中含有这么多红色的铁、硅酸盐和其他金属的氧化物,这些物质在阳光的照射下呈现出引人注目的红色光辉,所以远远看去,火星是一个橙红和棕红的世界。火星上环形山遍布,峭壁峡谷相互交织。最庞大的火山是奥林匹斯火山,火山口直径为600千米,高达26千米,是地球上珠穆朗玛峰的3倍。火星赤道以南有一条巨大的峡谷,名叫“水手谷”,它由许多峡谷组合而成,长4000千米以上,宽100~300千米,最深处达7千米。此外,火星表面到处可见沙丘和干枯的河床。奇特的河床纵横交错,有数千条之多,其中最长的达1500千米,宽60千米。这表明,大约30亿年前,火星上曾发生过特大洪水。

火星大气非常稀薄,表面气压只有地面气压的0.6%,在一些火山的顶峰上只剩下0.1%。由于空气稀薄,对外交换的热量小,所以昼夜温差常常超过100℃,远大于地球上昼夜温差的幅度。火星大气里由温差引起的气流速度很快,达到30~60米/秒,经常刮起表面的尘土形成强烈的沙尘暴,所以季节性、周期性的沙尘暴成为火星上奇异的景观。差不多一个火星年,即每当火星位于近日点附近时,南半球正值夏季,烈日形成的强大气流卷起沙尘,就要发生一次大的沙尘暴。尘暴开始于南半球,然后迅速蔓延,乃至席卷整个火星。大的尘暴来临时所形成的尘埃云,可持续数月之久。特大尘暴发生时,风速可达180米/秒,几乎是地球上12级台风的6倍。据估计,一次火星大尘暴扬起的尘埃总量可以达到100亿吨,火星上空数千米被滚滚黄尘所笼罩。1971年,“水手9号”在环绕火星运动时恰逢尘暴,无法观测火星表面,于是退居到轨道上等待。

火星南、北极区的白色覆盖物,称为“极冠”。它是荷兰学者惠更斯于17世纪发现的。用望远镜观测,极冠的大小随火星的季节而变化,冬天增大,夏天消融。空间探测表明,极冠主要由凝结的二氧化碳干冰和部分水冰构成,温度为-70~-139℃,而且有分层结构,每层厚度为10~50米。科学家认为,可能是因为火星气候的冷暖交替致使极冠的冻结和融化而形成的。

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