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南北半球的地貌差异
自1976年“海盗号”探测器和2。年后“全球勘探者”查明火星地形的全貌以来，我们知道火星南北半球表面的地貌有很大差异。北半球几乎是光滑的平地，环形山为数不多，而南半球由许多环形山覆盖。这个事实表明，南半球是比北半球更古老的地形。赤道一带有因大规模火山活动造成的塔尔西斯山区。火星南北半球地貌差异巨大，成因一直是未解之谜。美国科学家最近在《自然》杂志发表文章认为，小行星或彗星等外力猛烈撞击是造成火星南北差异的原因。他们认为，数十亿年前，小行星或彗星猛烈撞击年轻的火星，造成地表巨大差异，不过，也有一些科学家认为，最新研究成果虽然为撞击说提供了更多论据，但仍无法完全排除其他可能，如火星自身的地质运动。
巨大的沙尘暴之谜
人类通过“水手9号”和“海盗号”探测器观测到火星上巨大的沙尘暴，而且“全球勘探者”也于2001年观测到几乎覆盖火星的大规模沙尘暴。大规模沙尘暴大多是在南半球的冬春两季频繁发生。例如2001年6月发生的一场沙尘暴，一开始只是南半球赫拉斯盆地上空的一团尘云，接着它的体积稍微有所增大，但是到了6月27日那天，风暴开始肆虐，尘云也急速膨胀起来。到7月初，尘云已扩散到盆地之外，并蔓延到整个火星上空。沙尘暴直到9月底才结束，但是卷起在高层的沙尘还照样浮游在大气中，所以到11月火星看上去还是朦胧不清。
火星的大气很稀薄，只有地球的十几分之一。从理论上来说，大气大循环模型所表现的大规模的风，按火星上那样的条件不能轻易地刮起来，所以欲从表面扬起沙尘是困难的。尽管如此，实际上大规模沙尘暴还是发生了。这是为什么呢?
迄今为止，没有人能对“火星上的沙尘暴是如何迅速席卷全球”这一疑问做出正确解释，但是人们趋向于这样一种理论：由于空气中的尘埃颗粒吸收了太阳光，使它们周围的空气迅速升温。大风卷起火星表面更多尘土，导致气温进一步升高，这一循环机制使得小面积的尘云最终演化成了火星全球性的大沙尘暴。
与此相比，地球上没有全球性的大沙尘暴。这是因为地球上不存在火星那样全球蔓延的大沙漠，而沙尘暴是靠自我给养的。其次，地球的气温主要受制于水蒸气中所蕴含的热能，空气中的尘粒对气温的影响不大。而在火星上，情况则完全不同，因为尘土吸收了太阳光，能导致干燥的空气骤然升温，进而形成强风，扬起更多的尘土。
水的存在之谜
众所周知，人们探测火星最感兴趣的是是否存在水，因为水关系到生命的存在。从火星各地发现的称之“河谷网”这样的河流痕迹的地形推测火星上曾经有过大量的水。近期，美国宇航局“凤凰”号登陆器在火星极地冰帽以外的地方发现了水冰存在证据。对于了解火星地表是否适于居住，此次发现无疑是至关重要的第一步。
现在，科学家们确信火星上曾经有过大量的液态水。可是水是从哪里来的呢?最有可能的一种解释是来自富含硫酸的地下水。这是因为“勇气号”发回的岩石光谱图显示，岩石成分有多达40％是硫酸盐。地下水通过火山岩层渗透上来，有时会淹没火星表面，形成浅湖或浅海，然后，水蒸发了，地面留下一层薄薄的硫酸盐，这样的过程在火星上可能多次发生，于是就累积成了厚厚的含硫酸盐的岩层。
也有科学家认为北半球的低地曾经是海。另外，赫拉斯盆地或阿尔蒂雷平原还积存着水。那么说来，大量存在的水流到哪里去了呢?现在，确认火星上存在水仅是在两极的冰和大气中的一点点水蒸气。水是蒸发了，它是发散到宇宙空间中去了呢?还是渗入了地下呢?或者至今还作为冻土状态存在呢?
不少科学家认为水是渗入地下，这与“奥德赛”探测器的观测结果刚好不谋而合。事实上，这次“奥德赛”的观测目的之一是寻找火星上水的存在。在这个观测中使用了伽马射线分光仪。当“奥德赛”探测器在降低飞行轨道首次掠过火星时，伽马射线分光仪在南极以北区域的土壤中检测到放射的中于和伽马射线，由此知道地表和近地表层的氢浓度，这显示火星上存在水冰的迹象，并且知道永久冻土的量以及随季节的变化。
那么，我们从中子和伽马射线又是怎么知道氢原子存在的呢?众所周知，火星上没有稠密大气，当受到宇宙强射线撞击时，其地表就会释放很强的中子流。这些中子在穿越火星近地表层时，会与各种元素的原子核发少碰撞。当中子撞到水中的氢原子核时，会减速并释放部分热能的中子飞出，如果被氢等其他的原子吸收，则放射出伽马射线。所以，如果热中子的量少，伽马射线的量多时，则认为氢的浓度高。
从伽马射线分光仪发回的数据表明，在南半球南纬60度以南地区热中子的员少，而氢吸收中子时释放能量的伽马射线量上升。另外，北半球部分也有同样的地区。这些事实显示南纬60度以南地区有距地表1米左右的永久冻土，好像存在大量的冰。如果这个推断是正确的话，将来在永久冻土中探寻生命痕迹的使命中，这些地区将成为勘探的对象。
磁场消失之谜
1996年“全球勘探者”为了进入火星的圆轨道，采用大气进行制动的方式，没想到太阳电池板的一侧没能充分打开，导致了空气制动的时间延长。由于比预定的距离更接近火星表面，所以得以进行精密的磁测量，结果“全球勘探者”在南半球的某些地方发现了磁干涉条纹。
现在的火星不存在磁场，但是知道过去的磁场局部被保存在岩石中，而且根据不同的地方，磁性的方向发生逆转，产生干涉条纹。这样的磁干涉条纹在地球的海底也存在，并且作为板块构造理论的证据。
火星上残留磁性的存在，显示这个行星曾有过磁场。但是由于早期火星的核冷却，磁场消失了。因磁干涉条纹仅在南半球看到，北半球没有发现，所以科学家认为北半球的地形是在磁场消失后形成的或内部的热和水搅在一起造成的异常使磁性消失。综上所述，我们仅知道火星上存在过非常强的磁场，有什么东西制造了干涉条纹，以及在某个时期磁场消失了。至于为什么北半球没有磁干涉条纹，为什么在南半球仅是在某些地方有呢?这些问题人类还没有找到答案。
(文章代码：1503)
[责任编辑]蒲 晖
自1976年“海盗号”探测器和2。年后“全球勘探者”查明火星地形的全貌以来，我们知道火星南北半球表面的地貌有很大差异。北半球几乎是光滑的平地，环形山为数不多，而南半球由许多环形山覆盖。这个事实表明，南半球是比北半球更古老的地形。赤道一带有因大规模火山活动造成的塔尔西斯山区。火星南北半球地貌差异巨大，成因一直是未解之谜。美国科学家最近在《自然》杂志发表文章认为，小行星或彗星等外力猛烈撞击是造成火星南北差异的原因。他们认为，数十亿年前，小行星或彗星猛烈撞击年轻的火星，造成地表巨大差异，不过，也有一些科学家认为，最新研究成果虽然为撞击说提供了更多论据，但仍无法完全排除其他可能，如火星自身的地质运动。
巨大的沙尘暴之谜
人类通过“水手9号”和“海盗号”探测器观测到火星上巨大的沙尘暴，而且“全球勘探者”也于2001年观测到几乎覆盖火星的大规模沙尘暴。大规模沙尘暴大多是在南半球的冬春两季频繁发生。例如2001年6月发生的一场沙尘暴，一开始只是南半球赫拉斯盆地上空的一团尘云，接着它的体积稍微有所增大，但是到了6月27日那天，风暴开始肆虐，尘云也急速膨胀起来。到7月初，尘云已扩散到盆地之外，并蔓延到整个火星上空。沙尘暴直到9月底才结束，但是卷起在高层的沙尘还照样浮游在大气中，所以到11月火星看上去还是朦胧不清。
火星的大气很稀薄，只有地球的十几分之一。从理论上来说，大气大循环模型所表现的大规模的风，按火星上那样的条件不能轻易地刮起来，所以欲从表面扬起沙尘是困难的。尽管如此，实际上大规模沙尘暴还是发生了。这是为什么呢?
迄今为止，没有人能对“火星上的沙尘暴是如何迅速席卷全球”这一疑问做出正确解释，但是人们趋向于这样一种理论：由于空气中的尘埃颗粒吸收了太阳光，使它们周围的空气迅速升温。大风卷起火星表面更多尘土，导致气温进一步升高，这一循环机制使得小面积的尘云最终演化成了火星全球性的大沙尘暴。
与此相比，地球上没有全球性的大沙尘暴。这是因为地球上不存在火星那样全球蔓延的大沙漠，而沙尘暴是靠自我给养的。其次，地球的气温主要受制于水蒸气中所蕴含的热能，空气中的尘粒对气温的影响不大。而在火星上，情况则完全不同，因为尘土吸收了太阳光，能导致干燥的空气骤然升温，进而形成强风，扬起更多的尘土。
水的存在之谜
众所周知，人们探测火星最感兴趣的是是否存在水，因为水关系到生命的存在。从火星各地发现的称之“河谷网”这样的河流痕迹的地形推测火星上曾经有过大量的水。近期，美国宇航局“凤凰”号登陆器在火星极地冰帽以外的地方发现了水冰存在证据。对于了解火星地表是否适于居住，此次发现无疑是至关重要的第一步。
现在，科学家们确信火星上曾经有过大量的液态水。可是水是从哪里来的呢?最有可能的一种解释是来自富含硫酸的地下水。这是因为“勇气号”发回的岩石光谱图显示，岩石成分有多达40％是硫酸盐。地下水通过火山岩层渗透上来，有时会淹没火星表面，形成浅湖或浅海，然后，水蒸发了，地面留下一层薄薄的硫酸盐，这样的过程在火星上可能多次发生，于是就累积成了厚厚的含硫酸盐的岩层。
也有科学家认为北半球的低地曾经是海。另外，赫拉斯盆地或阿尔蒂雷平原还积存着水。那么说来，大量存在的水流到哪里去了呢?现在，确认火星上存在水仅是在两极的冰和大气中的一点点水蒸气。水是蒸发了，它是发散到宇宙空间中去了呢?还是渗入了地下呢?或者至今还作为冻土状态存在呢?
不少科学家认为水是渗入地下，这与“奥德赛”探测器的观测结果刚好不谋而合。事实上，这次“奥德赛”的观测目的之一是寻找火星上水的存在。在这个观测中使用了伽马射线分光仪。当“奥德赛”探测器在降低飞行轨道首次掠过火星时，伽马射线分光仪在南极以北区域的土壤中检测到放射的中于和伽马射线，由此知道地表和近地表层的氢浓度，这显示火星上存在水冰的迹象，并且知道永久冻土的量以及随季节的变化。
那么，我们从中子和伽马射线又是怎么知道氢原子存在的呢?众所周知，火星上没有稠密大气，当受到宇宙强射线撞击时，其地表就会释放很强的中子流。这些中子在穿越火星近地表层时，会与各种元素的原子核发少碰撞。当中子撞到水中的氢原子核时，会减速并释放部分热能的中子飞出，如果被氢等其他的原子吸收，则放射出伽马射线。所以，如果热中子的量少，伽马射线的量多时，则认为氢的浓度高。
从伽马射线分光仪发回的数据表明，在南半球南纬60度以南地区热中子的员少，而氢吸收中子时释放能量的伽马射线量上升。另外，北半球部分也有同样的地区。这些事实显示南纬60度以南地区有距地表1米左右的永久冻土，好像存在大量的冰。如果这个推断是正确的话，将来在永久冻土中探寻生命痕迹的使命中，这些地区将成为勘探的对象。
磁场消失之谜
1996年“全球勘探者”为了进入火星的圆轨道，采用大气进行制动的方式，没想到太阳电池板的一侧没能充分打开，导致了空气制动的时间延长。由于比预定的距离更接近火星表面，所以得以进行精密的磁测量，结果“全球勘探者”在南半球的某些地方发现了磁干涉条纹。
现在的火星不存在磁场，但是知道过去的磁场局部被保存在岩石中，而且根据不同的地方，磁性的方向发生逆转，产生干涉条纹。这样的磁干涉条纹在地球的海底也存在，并且作为板块构造理论的证据。
火星上残留磁性的存在，显示这个行星曾有过磁场。但是由于早期火星的核冷却，磁场消失了。因磁干涉条纹仅在南半球看到，北半球没有发现，所以科学家认为北半球的地形是在磁场消失后形成的或内部的热和水搅在一起造成的异常使磁性消失。综上所述，我们仅知道火星上存在过非常强的磁场，有什么东西制造了干涉条纹，以及在某个时期磁场消失了。至于为什么北半球没有磁干涉条纹，为什么在南半球仅是在某些地方有呢?这些问题人类还没有找到答案。
(文章代码：1503)
[责任编辑]蒲 晖