火星地質
正文
研究火星的表面特性、磁場、地質構造、內部結構和演化歷史等問題的學科。火星與太陽距離為1.52天文單位，火星的直徑平均值為6794公里,質量為6.418×1026克,密度為4.05克／厘米3。磁場強度為地球的 0.1～0.2％。火星有兩顆衛星──火衛一和火衛二，它們的反照率都很低，可能是由類似碳質球粒隕石的物質組成。
1962年以來,蘇聯發射的“火星”號系列探測器,對火星進行了探測,其中“火星”3號的登入艙實現了軟著陸。1964年以來,美國發射的“水手”號系列和“海盜”號系列對火星進行了探測,從“水手”4號飛經火星附近時拍攝的照片中發現火星表面有許多類似於月球上的環形山。所有這些探測,為火星地質的研究提供了依據。還根據探測結果繪製了火星地質圖。（見彩圖） 火星大氣 火星有一層稀薄的大氣,它由CO2、少量的N2、Ar，和微量的O2、CO、水蒸氣、惰性氣體等組成（見行星大氣）。火星大氣的惰性氣體豐度與地球大氣相似，12C/13C和16O/18O同位素比值也類似於地球,但主要成分，以及14N/15N、40Ar/36Ar和129Xe/132Xe的同位素比值與地球值明顯不同，表明這兩顆行星的揮發性元素有不同的演化歷史。一般認為，火山噴發和其他不太強烈的除氣作用是火星大氣和揮發物的主要來源。火星的氣溫低，內部除氣排出的揮發物質可冷凝保存於極地的冰冠或廣泛分散在永久凍結帶中，有些水呈現為土壤的結合水，土壤也可吸收大量的 CO2，加上火星質量較地球小，氣體容易逃逸，結果導致火星大氣稀薄，大氣中的水蒸氣含量極低。
火星表面大氣的平均壓力約為 7.7毫巴。火星表面的平均風速約為4.3米／秒，一般最低為1.1米／秒，最高為7.2米/秒,當發生塵暴時,表面風速可達44.5米／秒，強烈的塵暴對火星表面物質的搬運起重要作用。塵暴激烈時可持續幾個月之久。
表面特徵 火星表面地形有如下特徵：①南半球高，崎嶇不平。北半球低而平坦。②有許多大小不同的隕石撞擊坑。坑的直徑一般為0.8～50公里,大的可達1600公里。③有大的火山盾、圓丘及火山錐。如奧林波斯山火山盾的直徑達600公里，其頂部有火山口,由玄武岩構成。火星表面的廣大地區覆蓋著大量的噴出岩，構成火山平原、火山山脈及溝槽地形。④由強烈的構造活動形成的構造地塹。⑤峽谷和運河。⑥有高達2000米，延伸1000多公里的懸岩和峭壁。⑦有與月海相似的大圓形盆地。⑧各式各樣的風成沉積和砂丘。⑨由於極區冰川的作用，把各種碎屑物質搬運至中緯度地區並形成冰川侵蝕的地形。
根據火星探測的地質分析，火星表面可劃分為密布隕石撞擊坑的古老地區，比較年青的火山平原區，巨大的火山地盾及廣闊的沉積物區。
表面物質的成分 兩個“海盜”號降落器著陸點附近有大量紅色細粒物質並散布有角狀的岩石碎塊，其化學成分如表。 火星土壤的主要元素是氧，其含量約占50％，矽為15～30％,鐵為15～16％,鋁為2～7％，鈣為3～8％及少量的鉀、磷、硫、氯、鉭、鉻、鎂、鈷、鎳、銅等。硫的含量(2.6～3.1％)比地殼的平均含量高1～2個數量級，鉀的含量低於0.25％，銣、鍶、釔及鋯的含量比大多數地球火成岩低得多。火星土壤的化學成分以高鐵、中等的鎂、鈣及硫和較低的鋁為特徵，它的化學組成並不代表原岩的成分，很可能是鎂鐵火成岩發生各種化學、風化作用的產物，根據礦物成分的計算，火星土壤是80％的富鐵粘土,約10％的硫酸鎂,約5％的碳酸鹽及約5％的氧化鐵組成的混合物,該混合物的礦物組成相當於59.1%的綠脫石、21.7％的蒙脫石、11.8％的水鎂礬、1%的石鹽，約0.5％的TiO2及5.9％的方解石。
內部構造 火星約在46億年以前形成，之後分異形成Fe-FeS核，並有鉀進入硫化鐵中。由於40K的衰變提供熱源，故在火星早期分異和形成核時並不要求高的初始溫度。按火星的密度和平衡凝聚模型估算，火星殼厚約為200公里，富鐵的矽酸鹽幔約為1200公里,平均火星核半徑約為1900公里，火星表面的熱流值為43爾格／（厘米2·秒），熱歷史的計算表明,火星的岩漿及構造活動在其演化的早期階段就開始了，但最強烈的活動期可能發生於最近20億年。
地質演化 火星表面特徵的地質解釋說明了以下的演化性質：①火星形成後不久，分異形成火星殼、幔和核；②其表面受到強烈的隕石轟擊並形成大量的環形坑；③強烈的火山作用和構造活動形成玄武岩平原，之後上升，發育深大斷裂並受到侵蝕，開始形成火山盾；④中等程度的構造和火山活動，風和水的侵蝕作用並形成沉積物。目前火星在地質上可能是寧靜的。
參考書目
T.A.Mutch, R.E.Arvidson, J.W.Head,Ⅲ,K.L.Jones,R.S.Saunders,The Geologу of Mars,Princeton Univ.Press,Princeton,New Jersey,1976.
