火星科學(xué)概論

第 1 章導(dǎo)言/ 1
第 2 章火星概況/ 5
2.1 認(rèn)識(shí)火星/ 5
2.2 火星的基本參數(shù)/ 6
2.3 火星地質(zhì)概況/ 8
2.4 人類的火星探測(cè)/ 9
2.5 火星上是否存在生命/ 10
2.6 火星的衛(wèi)星/ 11
第 3 章火星探測(cè)歷程/ 15
3.1 肉眼觀測(cè)火星/ 15
3.1.1 古代中國(guó)記載中的火星/ 15
3.1.2 國(guó)外早期對(duì)火星的觀測(cè)/ 16
3.2 天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)火星/ 17
3.3 探測(cè)器飛越探測(cè)火星/ 20
3.3.1“馬爾斯尼克”系列/ 20
3.3.2“斯普特尼克”系列/ 20
3.3.3“斯普特尼克23 號(hào)”/ 21
3.3.4“水手3 號(hào)”/ 21
3.3.5“水手4 號(hào)”/ 21
3.3.6“探測(cè)器2號(hào)”/ 22
3.3.7“探測(cè)器3 號(hào)”/ 22
3.3.8“水手6 號(hào)”和“水手7 號(hào)”/ 22
3.4 軌道器探測(cè)火星/ 23
3.4.1“火星1969A”和“火星1969B”/ 23
3.4.2“水手8 號(hào)”/ 23
3.4.3“水手9 號(hào)”/ 24
3.4.4“宇宙419 號(hào)”/ 24
3.4.5“火星4 號(hào)”/ 24
3.4.6“火星5 號(hào)”/ 25
3.4.7“火星觀察者”/ 25
3.4.8“火星全球勘測(cè)者”/ 26
3.4.9“希望號(hào)”/ 26
3.4.10“火星氣候軌道器”/ 26
3.4.11“火星奧德賽2001”/ 27
3.4.12“火星勘測(cè)軌道器”/ 28
3.4.13“曼加里安號(hào)”/ 30
3.4.14“火星大氣與揮發(fā)物演化”/ 32
3.5 軌道器+著陸器探測(cè)火星/ 34
3.5.1“火星2號(hào)”/ 34
3.5.2“火星3 號(hào)”/ 35
3.5.3“火星6 號(hào)”/ 35
3.5.4“火星7 號(hào)”/ 36
3.5.5“海盜計(jì)劃”/ 36
3.5.6 “火星94”/ 38
3.5.7“火星96”/ 38
3.5.8“火星快車”/ 39
3.5.9“鳳凰號(hào)”/ 42
3.5.10“深空2號(hào)”/ 43
3.5.11“火星極地著陸器”/ 43
3.5.12“火星生命探測(cè)計(jì)劃”/ 44
3.6 探測(cè)火星衛(wèi)星/ 45
3.6.1“火衛(wèi)一1 號(hào)”和“火衛(wèi)一2號(hào)”/ 45
3.6.2 “火衛(wèi)一—土壤號(hào)”和“螢火一號(hào)”/ 46
3.7 火星車巡視探測(cè)/ 46
3.7.1“火星探路者”/ 46
3.7.2“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”/ 47
3.7.3“好奇號(hào)”/ 48
第 4 章火星磁場(chǎng)與磁層/ 53
4.1 火星磁場(chǎng)探測(cè)/ 54
4.2 火星巖石圈磁場(chǎng)/ 56
4.2.1 火星巖石圈磁場(chǎng)空間分布/ 56
4.2.2 火星巖石圈磁場(chǎng)起源/ 56
4.2.3 火星巖石圈磁場(chǎng)模型/ 58
4.2.4 火星巖石圈磁場(chǎng)應(yīng)用/ 59
4.3 火星發(fā)電機(jī)/ 60
4.3.1 火星發(fā)電機(jī)的必要條件/ 60
4.3.2 火星發(fā)電機(jī)的發(fā)展模式/ 61
4.3.3 火星發(fā)電機(jī)的發(fā)展進(jìn)程/ 63
4.3.4 火星古磁場(chǎng)的長(zhǎng)期變化現(xiàn)象/ 64
4.3.5 火星磁場(chǎng)起源的數(shù)值模擬/ 64
4.3.6 火星古磁場(chǎng)與古大氣的關(guān)系/ 66
4.4 太陽(yáng)風(fēng)與火星的相互作用/ 66
4.4.1 火星弓激波和磁場(chǎng)堆積區(qū)/ 67
4.4.2 火星上的等離子體波動(dòng)/ 69
4.4.3 火星粒子逃逸和極光現(xiàn)象/ 71
第 5 章火星電離層/ 79
5.1 火星上層電離層/ 79
5.1.1 上層電離層探測(cè)/ 79
5.1.2 上層電離層的電離源/ 84
5.1.3 上層電離層中的化學(xué)過(guò)程/ 87
5.1.4 電離層模型/ 88
5.2 火星上層電離層擾動(dòng)/ 89
5.2.1 太陽(yáng)耀斑與上層電離層擾動(dòng)/ 90
5.2.2 日冕物質(zhì)拋射對(duì)上層電離層的影響/ 91
5.2.3 太陽(yáng)高能粒子事件對(duì)上層電離層的影響/ 93
5.2.4 極光電離層/ 95
5.2.5 擾動(dòng)條件下的上層電離層模型/ 95
5.3 火星下層電離層/ 96
5.3.1“火星4 號(hào)”和“火星5 號(hào)”觀測(cè)/ 97
5.3.2“火星全球勘測(cè)者”觀測(cè)與流星層/ 98
5.3.3“火星快車”觀測(cè)及流星層/ 100
5.3.4 流星離子的成分和化學(xué)反應(yīng)/ 101
第 6 章火星大氣層/ 109
6.1 火星大氣層結(jié)構(gòu)/ 109
6.2 火星大氣化學(xué)/ 110
6.3 火星大氣物理/ 111
6.4 火星大氣運(yùn)動(dòng)與塵暴/ 112
6.5 火星氣候/ 117
6.6 火星大氣的演化/ 118
第 7 章火星地形地貌/ 125
7.1 火星地形/ 125
7.2 火星主要地貌類型/ 128
7.2.1 撞擊坑和盆地/ 128
7.2.2 火山地貌/ 134
7.2.3 峽谷地貌/ 143
7.2.4 水流地貌/ 145
7.2.5 冰川地貌/ 149
7.2.6 風(fēng)成地貌/ 150
第 8 章火星化學(xué)/ 155
8.1 火星殼的化學(xué)組成/ 155
8.1.1 軌道器探測(cè)/ 155
8.1.2 著陸器探測(cè)/ 161
8.1.3 火星隕石/ 170
8.1.4 火星殼的化學(xué)特征/ 173
8.2 火星幔和核的化學(xué)組成/ 179
8.2.1 玄武巖演化/ 179
8.2.2 火星幔的化學(xué)組成/ 180
8.2.3 火星核的化學(xué)組成/ 183
8.3 火星年代學(xué)/ 183
8.3.1 核幔殼分異時(shí)代/ 183
8.3.2 巖漿活動(dòng)的時(shí)代/ 184
第 9 章火星的巖石與礦物/ 189
9.1 巖漿巖/ 189
9.1.1 全球分布（軌道探測(cè)）/ 191
9.1.2 巖石類型（巡視探測(cè)）/ 191
9.2 沉積巖/ 200
9.2.1 風(fēng)成沉積巖（沉積韻律與氣候變化周期）/ 200
9.2.2 水成沉積巖/ 203
9.3 表土角礫巖質(zhì)隕石/ 206
9.4 火星的礦物/ 207
9.4.1 巖漿巖的主要造巖礦物/ 209
9.4.2 巖漿巖的副礦物/ 213
9.4.3 巖漿巖的含水礦物/ 213
9.4.4 沖擊成因高壓礦物/ 215
9.4.5 表生礦物/ 217
第 10 章火星土壤/ 237
10.1 探測(cè)概況/ 237
10.1.1“海盜1 號(hào)”/ 238
10.1.2“海盜2號(hào)”/ 239
10.1.3“火星探路者”/ 239
10.1.4“勇氣號(hào)”/ 242
10.1.5“機(jī)遇號(hào)”/ 243
10.1.6“鳳凰號(hào)”/ 243
10.1.7“好奇號(hào)”/ 243
10.2 火星土壤的類型與分布/ 248
10.3 火星土壤的基本性質(zhì)/ 250
10.3.1 顆粒特征/ 250
10.3.2 化學(xué)成分/ 255
10.3.3 礦物組成/ 263
10.3.4 火星土壤的機(jī)械力學(xué)性質(zhì)/ 265
10.3.5 磁性/ 268
10.4 火星塵埃/ 270
10.5 火星土壤的形成過(guò)程/ 272
10.6 模擬火星土壤/ 273
10.6.1 JSC Mars-1 / 275
10.6.2 MMS / 275
10.6.3 ES-X / 276
10.6.4 Salten Skov Ⅰ / 277
10.6.5 JMSS-1 / 277
第 11 章火星隕石/ 285
11.1 火星隕石概述/ 285
11.1.1 降落型火星隕石/ 285
11.1.2 發(fā)現(xiàn)型火星隕石/ 286
11.2 火星隕石來(lái)源的證據(jù)/ 286
11.3 火星隕石的巖石類型/ 289
11.3.1 輝玻質(zhì)無(wú)球?；鹦请E石/ 290
11.3.2 輝橄質(zhì)無(wú)球粒火星隕石/ 297
11.3.3 純橄質(zhì)無(wú)球?；鹦请E石/ 298
11.3.4 斜方輝巖質(zhì)火星隕石/ 299
11.3.5 火星表土角礫巖/ 299
11.4 火星隕石的年齡/ 300
11.4.1 火星隕石的結(jié)晶年齡/ 301
11.4.2 濺射年齡/ 303
11.4.3 宇宙線暴露年齡/ 304
11.4.4 居地年齡/ 305
第 12 章火星地質(zhì)/ 309
12.1 火星地質(zhì)總體特征/ 309
12.2 火星外動(dòng)力地質(zhì)作用/ 310
12.2.1 撞擊作用/ 310
12.2.2 風(fēng)的地質(zhì)作用/ 315
12.2.3 流水的地質(zhì)作用/ 319
12.2.4 極地冰川作用/ 324
12.3 火星內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用/ 328
12.3.1 火山作用/ 328
12.3.2 構(gòu)造作用/ 331
12.3.3 變質(zhì)作用/ 337
12.4 火星地質(zhì)演化/ 343
第 13 章火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)/ 349
13.1 火星重力場(chǎng)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)/ 349
13.1.1 火星的重力場(chǎng)模型/ 349
13.1.2 火星殼厚度模型/ 351
13.1.3 火星的巖石層（圈）/ 351
13.2 火星內(nèi)部磁場(chǎng)/ 353
13.2.1 火星磁場(chǎng)/ 353
第 14 章火星生命信息/ 375
14.1 火星生命的提出/ 375
14.1.1 火星生命探測(cè)歷程/ 380
14.1.2 與生命有關(guān)的要素/ 381
14.1.3 能否改造火星和人類移民火星/ 382
14.2 火星生命探測(cè)的重大事件/ 383
14.2.1“海盜號(hào)”/ 383
14.2.2“鳳凰號(hào)”/ 385
14.2.3“火星快車”/ 385
14.2.4“好奇號(hào)”/ 389
14.2.5“火星2020”/ 392
14.3 火星隕石提供的生命信息/ 393
14.3.1 ALH 84001、Nakhla和Shergotty / 393
14.3.2 Tissint 隕石中發(fā)現(xiàn)有機(jī)碳/ 399
14.3.3 火星2 億年前左右還存在地下水的活動(dòng)/ 401
14.3.4 火星隕石的未來(lái)用途/ 403
14.4 未來(lái)探尋火星生命的兩個(gè)方向/ 403
第 15 章火星的形成與演化/ 407
15.1 火星的形成與初始物質(zhì)組成/ 408
15.2 火星的核—幔分異/ 410
15.3 后增生吸積/ 411
15.4 巖漿洋結(jié)晶與殼—幔分異/ 412
15.5 火星南北二元結(jié)構(gòu)的起源/ 413
15.6 發(fā)電機(jī)與磁場(chǎng)/ 414
15.7 火星殼的巖石學(xué)模型/ 416
15.8 火星幔的地球化學(xué)模型/ 418
15.9 早期巖石圈演化/ 419
15.10 火星表生環(huán)境的演化/ 420
第 16 章火星探測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)與展望/ 429
16.1 國(guó)際火星探測(cè)發(fā)展態(tài)勢(shì)/ 429
16.1.1 美國(guó)的火星之旅/ 429
16.1.2 ESA 的火星探索戰(zhàn)略/ 432
16.1.3 俄羅斯的火星探測(cè)計(jì)劃/ 434
16.1.4 日本的火星探測(cè)規(guī)劃/ 436
16.1.5 印度的火星探測(cè)之路/ 437
16.2 未來(lái)火星探測(cè)的科學(xué)焦點(diǎn)/ 437
16.2.1 火星表面與空間環(huán)境/ 437
16.2.2 火星地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造/ 438
16.2.3 火星的物質(zhì)成分/ 439
16.2.4 火星的火山活動(dòng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)/ 439
16.2.5 火星的水體與可能的生命信息/ 440
16.3 中國(guó)的火星探測(cè)工程/ 440
16.3.1 我國(guó)未來(lái)火星探測(cè)發(fā)展設(shè)想/ 440
16.3.2 我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)/ 441
附錄1 火星地名表/ 443
附錄2 火星探測(cè)年表/ 495
后記/ 507