1 地球，唯一的家园
茫茫宇宙，地球是我们赖以生存的家园。它看上去是多么的生机勃勃——有大海、陆地、蓝天、白云、绿树、红花……从太空看地球，我们就会发现，除了地球，我们似乎没有别的地方可以去了（Only One Earth）。
蓝色星球——地球
但我们的地球却又非常渺小。这是航天史上非常著名的一张照片——暗淡蓝点。这是在1990年旅行者号飞船离开地球13年后，抵达冥王星那么远的距离时，回望地球所拍的照片。在这张照片里，我们的地球，只不过是阳光下的一粒微尘，好像吹口气就能把它吹走。
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暗淡蓝点
2 火星，“全村”的希望
地球那么小，宇宙那么大，我们想要知道除地球外，还有没有那么一颗星球，适宜人类居住。这个疑问一旦萌发，首先想到的一定是月球。因为月球离地球最近，地月距离只有38万公里。而最近的行星离我们至少有5500万公里。
但到了月球，我们发现，那儿既没有大气，也没有水，没有任何生命的痕迹。因此，科学家继续向更远的星球进行探索——金星和火星。
到了金星，科学家发现这个地方环境更加恶劣，就像是地狱一般。金星上的温度是460℃，大气压是地球的90倍，天上下着硫酸雨，地上流着炽热的岩浆。这是一颗连机器人都只能活几分钟的星球。因此，移民金星，似乎是不太可能了。
于是乎，火星便成为了人类移居行星的“第一候选人”。作为太阳系全“村”的希望——火星，与地球有许多相似之处：
1. 火星的自转轴与它的公转平面之间并不是垂直的，因此火星和地球一样也有四季变化。
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火星和地球的四季变化
2. “洞察号”火星车曾在两年的时间里探测到火星上的四次地震，由此推测火星的内部结构和地球一样，也可分为壳、幔和核三个部分。
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火星的内部结构
3. 虽然火星没有像地球一样厚厚的大气层，但火星表面并不是真空的，有时还会出现沙尘暴和龙卷风。而且，在很久很久以前，火星也有浓密的大气层。
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火星上的沙尘暴和龙卷风
地球的直径是火星的两倍，但地球若要和火星“比高”，却不是火星的对手。下面这张图是一张火星的高清照片，可以看到画面偏左部分有四个凸起来的小包包，那是火星上四座巨大的火山。四座火山中，最高的叫做奥林匹斯山（最左边的山）。它不仅是火星的最高峰，而且是整个太阳系的最高峰，高达22公里，是珠穆朗玛峰的2.5倍。另外三座大火山的高度也都超过了1万米。画面偏右部分有一条巨大的裂缝，那是水手大峡谷。这条峡谷有多长呢？相当于从上海到拉萨的距离，长达4000多公里。在大峡谷的头部（左侧），有一块像迷宫一样的地形，叫做诺克提斯迷宫地形。
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火星上的四座大火山和水手大峡谷
图片来源：https://www.zmescience.com/research/technology/3d-printing-craters-mars-13112015/
3 火星传说的真真假假
关于火星，我们更熟悉的也许不是一些理性的数据，而是许多传奇的故事。
这是1877年科学家通过望远镜观测火星而绘制的火星地图。在这张火星地图上，有一些奇怪的直线条。这些直线条是什么呢？有人说这是运河，人挖出来的运河。
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1877年绘制的火星地图
后来天文学家罗威尔在《纽约时报》上发表了一篇文章。他说火星人花了两年的时间挖了两条巨型的运河。因为他们遇到了严重的旱灾，所以他们要紧急开挖运河，运送南北极的冰雪融水来挽救火星上的赤道农业。他的这篇文章引发了当时民众的恐慌。人们害怕，万一火星人在火星上生存不下去了，他们就要来进攻地球了。
但后来我们发现所谓的火星运河根本不存在。下面两张图，左边是布满运河的的火星地图，右边是真正的火星。你看，所谓的直线条根本就不存在。但是那些暗斑画得还是比较准确的。
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今天的火星地图和真实的火星
这是“海盗号”航天器在在火星上拍到的一张照片，叫“火星人脸”。大家可以看到火星人有眼睛、鼻子和耳朵。
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“海盗号”航天器拍摄的“火星人脸”
后来有一个航天器——火星快车，它拍这个人脸的时候发现所谓的火星人脸原来是一座山。地球上也有这样的山，一般被叫观音山或者卧佛山。
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“火星快车”航天器拍摄的“火星人脸”
这是一个火星车拍到“火星人”在火星上晒太阳。科学家为了了解为什么会有人在晒太阳，他们把前几年拍的照片找了出来，发现这个人已经在那晒了三年。原来 ，那就是块石头。
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“好奇号”火星车拍摄的“晒太阳的火星人”
由此可见，科学家也会犯错。只有不断地深入了解，才能修正错误，逐渐接近真理。
4 火星上有生命吗？
传说归传说，我们对于火星生命的好奇从未减弱过。幸运的是，“好奇号”和“凤凰号”火星车似乎已经找到了一些蛛丝马迹。
“好奇号”2012年登陆火星。在这7年时间里，“好奇号”一直在爬山，甚至已经跑完了一整个马拉松的距离。在爬山的路上，它看到了一块石块，觉得这石块非常有意思。经过取样和检测，它发现，这块石头在几十亿年前被水浸泡过了很长时间。这便是火星上曾经有水的证据。
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“好奇号”钻孔研究岩石成分
“好奇号”路过了许多条“曾经的河流”。有一条就是下图中箭头所指的地方。现在这条河流的已经完全干掉了，但是两岸还有很多河水冲刷的痕迹。
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火星上曾经的河流
这是火星上的一条河流。它冲破了山谷，形成了一块三角洲。“好奇号”火星车在那儿发现了一片鹅卵石。在地球上，人们也找到一片类似的鹅卵石。而找到鹅卵石的那片地方曾经有一条潺潺流动的小溪流。那么，火星上可能也有同样的小溪。但是那条河里面有螃蟹吗？有小鱼吗？我们无从知晓。
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火星上的冲击扇
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溪流遗迹与鹅卵石（A：左火星，B：右地球）
“凤凰号”火星车在火星表面用铲子挖了一条浅浅的沟。它发现这沟里面有几个冰块，4天之后冰块没有了。它还在自己的着陆腿上发现了一些露珠，过了几天之后露珠也消失了。这说明火星的空气中和土壤里是有水的。所以，将来去火星就不用带水了。
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“凤凰号”发现的冰块和露珠
火星上不仅有水的痕迹，还有微生物可能存在的证据。“好奇号”火星车“闻到”了火星上的气体中含有甲烷。我们都知道，地球上的甲烷是微生物产生的。那火星上的甲烷是怎么产生的呢？这能说明火星上也有微生物吗？这个证据也许没有那么充分，火星上的甲烷有可能是由微生物产生的，也有可能是由水和石头发生化学反应而产生的。
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火星上甲烷的可能来源
5 火星！中国来了！
在火星探测的浪潮中，中国也不甘落后。7月23日，中国在海南文昌航天发射场发射了火星探测器，这次火星探测任务名称为”天问一号”（“天问一号”的火星车还未命名，等待你来给它取个美好的名字）。7月20日和7月30日，阿联酋和美国分别也发射了火星探测。为什么火星探测器都在今年7月份发射呢？
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天问一号
因为2020年7月-8月是火星探测的“窗口期”。在这段时间内，火星在地球前方44°。当火星探测器发射后，地球沿着蓝色的轨道运行，火星沿着红色的轨道运行，探测器则沿着绿色的轨道去往火星。这条绿色的轨道就是地火转移轨道，也就是大名鼎鼎的霍曼转移轨道。这条轨道有什么特别之处呢？——这是最省能量的一条轨道。只有当火星在地球前方44度时，航天器才能进入霍曼转移轨道。一旦错过，就需要再等26个月。
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从地球到火星的最佳路线
还有一个重要的时间点——2020年的10月14日。那天，太阳、地球、火星在天空中排成一条直线，我们称这个现象为火星冲日。这个时候火星和地球的距离是最近的，是用望远镜观测火星的最佳时机。
说回“天问一号”。7月23日，“长征5号”（也就是我们熟悉的“胖五”）火箭在文昌发射火星探测器“天问一号”。航天器需要在太空中飞行六个月后才能抵达火星。到了火星附近，它会紧急刹车，被火星的引力捕获，成为环绕火星的卫星。当“天问一号”寻找到一个合适的窗口，它就会钻入火星的大气层。从钻入火星大气层到着陆，只有短短七分钟的时间。但是，火星上的信号传回地球需要十几分钟。因此，在这“黑暗七分钟”里，它只能听天由命。
理想的状态是，当降到一定速度时，航天器会打开降落伞进行减速。再降到一定速度的时候，着陆器会撑开着陆腿，“啪叽”一声落在火星表面。然后伸出来两根悬梯，把火星车开到火星表面。接着，火星车像只蝴蝶一样张开翅膀，翅膀上的太阳能板会吸收火星上的太阳能，它就能缓缓地走起路来。
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火星探测器打开降落伞减速
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撑开着陆腿 伸开悬梯
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火星车打开太阳能板
6 想去火星生活吗？
在电影《火星救援》中，火星上可以种土豆。那么，火星上真的能种土豆吗？我们先来分析一下火星的温度：火星的平均温度为-55℃左右，最高温度为20℃左右，最低温度为-100℃左右。在这么寒冷的情况下，露天种土豆是肯定不行的。再来看看火星的土壤成分：火星土壤成分跟地球土壤成分很相似，但是它缺少有机质和微生物。所以在火星上，想要直接种土豆是不可能的。那有没有比土豆更好的作物？科学家就在地球上模拟火星的土壤，在上面种植物，希望筛选出那些能够在恶劣环境下生存的物种，把它们送到火星上去。
有个比较害羞，但是每天都无法避免的问题：“航天员在太空是如何上厕所的？”宇航员的尿会经过机器处理，变成干净的水。因此，在宇航员之间流传着这么一句话：“我们今天喝的咖啡就源自昨天喝下去的咖啡。”我们都知道，在太空中是没有引力的，因此在宇宙飞船的卫生间有一个吸力装置，用于吸入排泄物。最后，宇航员排出的粪便会被打包起来，等回到地球上再丢弃。
最后，用三句话总结全文：地球是人类的摇篮，将来会成为人类的故乡。月球是地球唯一的天然卫星，将来会成为永不坠落的天然空间站。火星是最像地球的行星，将来会成为太阳系文明的重要分支。
