第一章 火星引论 1
1.1 历史上的观测 1
1.1.1 使用天文望远镜之前对火星的观测 1
1.1.2 使用天文望远镜的地面和空间观测 2
1.2 飞行器探测计划 4
1.2.1 美国的火星探测计划 6
1.2.2 苏联／俄罗斯的火星探测计划 13
1.2.3 欧洲空间局的火星探测计划 15
1.2.4 日本的火星探测计划 16
1.3 火星的轨道特性 17
1.3.1 轨道参数 17
1.3.2 与太阳和地球轨道相关的火星轨道特性 18
1.4 火星的物理特性 19
1.4.1 自转 19
1.4.2 体积 19
1.4.3 质量和密度 20
1.5 火星的卫星 20
1.5.1 火卫一福布斯 21
1.5.2 火卫二戴莫斯 22
1.5.3 火卫一和火卫二的来源 22
1.5.4 是否存在其他卫星 23
1.5.5 火星轨道上的特洛伊小行星 24
第二章 火星的形成及早期行星演化 25
2.1 火星的形成 25
2.1.1 生长期 25
2.1.2 严重撞击期 26
2.2 差异化和内核的形成 28
2.2.1 行星的加热 28
2.2.2 地质年代学 29
2.2.3 火星的陨石 31
2.2.4 行星差异与火星内核的形成 33
2.3 火星的总体构成 34
2.4 火星的热演化 37
2.4.1 同位素和地质学限制条件对火星热模型的约束 37
2.4.2 火星的热模型 39
第三章 火星物理测量及内部结构推测 43
3.1 火星形状及测绘学数据 43
3.1.1 火星的形状 43
3.1.2 坐标系系统 44
3.2 引力及地形学 45
3.2.1 引力场分析 45
3.2.2 引力异常、地壳均衡性及壳层厚度 48
3.2.3 火星的地形学 51
3.3 火星的地震数据 52
3.4 热流 53
3.4.1 热传导 53
3.4.2 热对流 53
3.4.3 火星的热流通量 54
3.5 磁学 55
3.5.1 活跃的发电机机制 55
3.5.2 剩余磁化 56
3.6 火星的内部结构 58
第四章 表面特征 59
4.1 反照率和表面颜色 59
4.1.1 反照率 59
4.1.2 颜色 60
4.2 表面粗糙度和结构 61
4.3 火星壳组成 62
4.3.1 组分分析方法 62
4.3.2 火星壳组分的遥感观测 65
4.3.3 火星陨石解析的火星壳组分 69
4.3.4 现场分析的火星壳组分 70
4.3.5 火星壳组分总结 74
4.4 表面物质的物理特征 75
4.4.1 风化物 76
4.4.2 热惯性和岩石丰度 78
4.4.3 尘埃 81
第五章 地质 82
5.1 地质研究的背景知识与技术方法简介 82
5.1.1 岩石和矿物 82
5.1.2 地层学技术 82
5.1.3 撞击坑统计分析 84
5.2 火星地质年代 88
5.3 地质作用过程 89
5.3.1 撞击成坑作用 89
5.3.2 火山作用 95
5.3.3 构造作用 104
5.3.4 物质滑动作用 109
5.3.5 风蚀作用 110
5.3.6 流体作用 114
5.3.7 极地冰川作用 117
5.4 火星地质演化 124
第六章 大气状态和演化 126
6.1 今天火星大气的特征 126
6.2 大气物理 127
6.2.1 气压方程和大气标高 127
6.2.2 传导 128
6.2.3 对流 128
6.2.4 辐射 130
6.3 火星大气现状 132
6.3.1 大气结构 132
6.3.2 云和尘暴 134
6.3.3 风 137
6.3.4 大气环流 140
6.3.5 火星气候现状 141
6.4 火星大气的演化 143
第七章 火星上水的历史 145
7.1 火星上水的来源 145
7.2 水与其他挥发物 147
7.3 早期火星上的水 148
7.4 诺亚纪后的水 150
7.4.1 火星的海洋 150
7.4.2 旋轴倾斜度的变化周期和气候变迁 152
7.5 当前水的稳定性和分布 154
7.5.1 地下水分布的模式 155
7.5.2 地下水的直接探测 155
第八章 寻找生命 157
8.1 与生物有关的火星条件 157
8.2 海盗号的生物实验 158
8.3 火星陨石ALH84001 160
8.4 大气里的甲烷 161
8.5 未来的任务 162
8.6 行星保护问题 165
第九章 展望 168
参考文献 172
附录 早期探测计划 209
PREFACE TO CHINESE EDITION OF MARS:AN INTRODUCTION TO ITS INTERIOR,SURFACE,ANDATMOSPHERE 211