火星科学概论

火星科学概论
ISBN: 
978-7-5428-6461-1/N·980
出版日期: 
2017-04
开本: 
16开
页码: 
520
定价(元): 
380.00
作者: 
欧阳自远 邹永廖
  

目录

第1章  导言/ 1

第2章  火星概况/ 5

2.1 认识火星/ 5

2.2 火星的基本参数/ 6

2.3 火星地质概况/ 8

2.4 人类的火星探测/ 9

2.5 火星上是否存在生命/ 10

2.6 火星的卫星/ 11

第3章  火星探测历程/ 15

3.1 肉眼观测火星/ 15

3.1.1 古代中国记载中的火星/ 15

3.1.2 国外早期对火星的观测/ 16

3.2 天文望远镜观测火星/ 17

3.3 探测器飞越探测火星/ 20

3.3.1“马尔斯尼克”系列/ 20

3.3.2“斯普特尼克”系列/ 20

3.3.3“斯普特尼克23 号”/ 21

3.3.4“水手3 号”/ 21

3.3.5“水手4 号”/ 21

3.3.6“探测器2 号”/ 22

3.3.7“探测器3 号”/ 22

3.3.8“水手6 号”和“水手7 号”/ 22

3.4 轨道器探测火星/ 23

3.4.1“火星1969A”和“火星1969B”/ 23

3.4.2“水手8 号”/ 23

3.4.3“水手9 号”/ 24

3.4.4“宇宙419 号”/ 24

3.4.5“火星4 号”/ 24

3.4.6“火星5 号”/ 25

3.4.7“火星观察者”/ 25

3.4.8“火星全球勘测者”/ 26

3.4.9“希望号”/ 26

3.4.10“火星气候轨道器”/ 26

3.4.11“火星奥德赛2001”/ 27

3.4.12“火星勘测轨道器”/ 28

3.4.13“曼加里安号”/ 30

3.4.14“火星大气与挥发物演化”/ 32

3.5 轨道器+着陆器探测火星/ 34

3.5.1“火星2 号”/ 34

3.5.2“火星3 号”/ 35

3.5.3“火星6 号”/ 35

3.5.4“火星7 号”/ 36

3.5.5“海盗计划”/ 36

3.5.6 “火星94”/ 38

3.5.7“火星96”/ 38

3.5.8“火星快车”/ 39

3.5.9“凤凰号”/ 42

3.5.10“深空2 号”/ 43

3.5.11“火星极地着陆器”/ 43

3.5.12“火星生命探测计划”/ 44

3.6 探测火星卫星/ 45

3.6.1“火卫一1 号”和“火卫一2 号”/ 45

3.6.2 “火卫一—土壤号”和“萤火一号”/ 46

3.7 火星车巡视探测/ 46

3.7.1“火星探路者”/ 46

3.7.2“勇气号”和“机遇号”/ 47

3.7.3“好奇号”/ 48

第4章  火星磁场与磁层/ 53

4.1 火星磁场探测/ 54

4.2 火星岩石圈磁场/ 56

4.2.1 火星岩石圈磁场空间分布/ 56

4.2.2 火星岩石圈磁场起源/ 56

4.2.3 火星岩石圈磁场模型/ 58

4.2.4 火星岩石圈磁场应用/ 59

4.3 火星发电机/ 60

4.3.1 火星发电机的必要条件/ 60

4.3.2 火星发电机的发展模式/ 61

4.3.3 火星发电机的发展进程/ 63

4.3.4 火星古磁场的长期变化现象/ 64

4.3.5 火星磁场起源的数值模拟/ 64

4.3.6 火星古磁场与古大气的关系/ 66

4.4 太阳风与火星的相互作用/ 66

4.4.1 火星弓激波和磁场堆积区/ 67

4.4.2 火星上的等离子体波动/ 69

4.4.3 火星粒子逃逸和极光现象/ 71

第5章  火星电离层/ 79

5.1 火星上层电离层/ 79

5.1.1 上层电离层探测/ 79

5.1.2 上层电离层的电离源/ 84

5.1.3 上层电离层中的化学过程/ 87

5.1.4 电离层模型/ 88

5.2 火星上层电离层扰动/ 89

5.2.1 太阳耀斑与上层电离层扰动/ 90

5.2.2 日冕物质抛射对上层电离层的影响/ 91

5.2.3 太阳高能粒子事件对上层电离层的影响/ 93

5.2.4 极光电离层/ 95

5.2.5 扰动条件下的上层电离层模型/ 95

5.3 火星下层电离层/ 96

5.3.1“火星4 号”和“火星5 号”观测/ 97

5.3.2“火星全球勘测者”观测与流星层/ 98

5.3.3“火星快车”观测及流星层/ 100

5.3.4 流星离子的成分和化学反应/ 101

第6章  火星大气层/ 109

6.1 火星大气层结构/ 109

6.2 火星大气化学/ 110

6.3 火星大气物理/ 111

6.4 火星大气运动与尘暴/ 112

6.5 火星气候/ 117

6.6 火星大气的演化/ 118

第7章  火星地形地貌/ 125

7.1 火星地形/ 125

7.2 火星主要地貌类型/ 128

7.2.1 撞击坑和盆地/ 128

7.2.2 火山地貌/ 134

7.2.3 峡谷地貌/ 143

7.2.4 水流地貌/ 145

7.2.5 冰川地貌/ 149

7.2.6 风成地貌/ 150

第8章  火星化学/ 155

8.1 火星壳的化学组成/ 155

8.1.1 轨道器探测/ 155

8.1.2 着陆器探测/ 161

8.1.3 火星陨石/ 170

8.1.4 火星壳的化学特征/ 173

8.2 火星幔和核的化学组成/ 179

8.2.1 玄武岩演化/ 179

8.2.2 火星幔的化学组成/ 180

8.2.3 火星核的化学组成/ 183

8.3 火星年代学/ 183

8.3.1 核幔壳分异时代/ 183

8.3.2 岩浆活动的时代/ 184

第9章  火星的岩石与矿物/ 189

9.1 岩浆岩/ 189

9.1.1 全球分布(轨道探测)/ 191

9.1.2 岩石类型(巡视探测)/ 191

9.2 沉积岩/ 200

9.2.1 风成沉积岩(沉积韵律与气候变化周期)/ 200

9.2.2 水成沉积岩/ 203

9.3 表土角砾岩质陨石/ 206

9.4 火星的矿物/ 207

9.4.1 岩浆岩的主要造岩矿物/ 209

9.4.2 岩浆岩的副矿物/ 213

9.4.3 岩浆岩的含水矿物/ 213

9.4.4 冲击成因高压矿物/ 215

9.4.5 表生矿物/ 217

第10章  火星土壤/ 237

10.1 探测概况/ 237

10.1.1“海盗1 号”/ 238

10.1.2“海盗2 号”/ 239

10.1.3“火星探路者”/ 239

10.1.4“勇气号”/ 242

10.1.5“机遇号”/ 243

10.1.6“凤凰号”/ 243

10.1.7“好奇号”/ 243

10.2 火星土壤的类型与分布/ 248

10.3 火星土壤的基本性质/ 250

10.3.1 颗粒特征/ 250

10.3.2 化学成分/ 255

10.3.3 矿物组成/ 263

10.3.4 火星土壤的机械力学性质/ 265

10.3.5 磁性/ 268

10.4 火星尘埃/ 270

10.5 火星土壤的形成过程/ 272

10.6 模拟火星土壤/ 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  火星陨石/ 285

11.1 火星陨石概述/ 285

11.1.1 降落型火星陨石/ 285

11.1.2 发现型火星陨石/ 286

11.2 火星陨石来源的证据/ 286

11.3 火星陨石的岩石类型/ 289

11.3.1 辉玻质无球粒火星陨石/ 290

11.3.2 辉橄质无球粒火星陨石/ 297

11.3.3 纯橄质无球粒火星陨石/ 298

11.3.4 斜方辉岩质火星陨石/ 299

11.3.5 火星表土角砾岩/ 299

11.4 火星陨石的年龄/ 300

11.4.1 火星陨石的结晶年龄/ 301

11.4.2 溅射年龄/ 303

11.4.3 宇宙线暴露年龄/ 304

11.4.4 居地年龄/ 305

第12章  火星地质/ 309

12.1 火星地质总体特征/ 309

12.2 火星外动力地质作用/ 310

12.2.1 撞击作用/ 310

12.2.2 风的地质作用/ 315

12.2.3 流水的地质作用/ 319

12.2.4 极地冰川作用/ 324

12.3 火星内动力地质作用/ 328

12.3.1 火山作用/ 328

12.3.2 构造作用/ 331

12.3.3 变质作用/ 337

12.4 火星地质演化/ 343

第13章  火星内部结构/ 349

13.1 火星重力场与内部结构/ 349

13.1.1 火星的重力场模型/ 349

13.1.2 火星壳厚度模型/ 351

13.1.3 火星的岩石层(圈)/ 351

13.2 火星内部磁场/ 353

13.2.1 火星磁场/ 353

13.2.2 火星内部磁场的基本理论/ 355

13.2.3 火星内部磁场的探测/ 356

13.2.4 火星内部磁场演化/ 358

13.3 火星内部物质组成/ 359

13.3.1 火星的壳—幔—核成分/ 360

13.3.2 火星的内部物质组成模型/ 361

13.3.3 火星内部的水和硫元素/ 363

13.4 火星热流与内部能量/ 363

13.4.1 火星热流的一些基本理论/ 363

13.4.2 火星热流的探索/ 364

13.4.3 火星热流演化的过程/ 366

13.5 火星内部结构模型/ 367

13.5.1 类地行星的内部结构模型研究方法/ 368

13.5.2 火星的内部结构模型/ 368

第14章  火星生命信息/ 375

14.1 火星生命的提出/ 375

14.1.1 火星生命探测历程/ 380

14.1.2 与生命有关的要素/ 381

14.1.3 能否改造火星和人类移民火星/ 382

14.2 火星生命探测的重大事件/ 383

14.2.1“海盗号”/ 383

14.2.2“凤凰号”/ 385

14.2.3“火星快车”/ 385

14.2.4“好奇号”/ 389

14.2.5“火星2020”/ 392

14.3 火星陨石提供的生命信息/ 393

14.3.1 ALH 84001、Nakhla和Shergotty / 393

14.3.2 Tissint 陨石中发现有机碳/ 399

14.3.3 火星2 亿年前左右还存在地下水的活动/ 401

14.3.4 火星陨石的未来用途/ 403

14.4 未来探寻火星生命的两个方向/ 403

第15章  火星的形成与演化/ 407

15.1 火星的形成与初始物质组成/ 408

15.2 火星的核—幔分异/ 410

15.3 后增生吸积/ 411

15.4 岩浆洋结晶与壳—幔分异/ 412

15.5 火星南北二元结构的起源/ 413

15.6 发电机与磁场/ 414

15.7 火星壳的岩石学模型/ 416

15.8 火星幔的地球化学模型/ 418

15.9 早期岩石圈演化/ 419

15.10 火星表生环境的演化/ 420

第16章  火星探测的发展趋势与展望/ 429

16.1 国际火星探测发展态势/ 429

16.1.1 美国的火星之旅/ 429

16.1.2 ESA 的火星探索战略/ 432

16.1.3 俄罗斯的火星探测计划/ 434

16.1.4 日本的火星探测规划/ 436

16.1.5 印度的火星探测之路/ 437

16.2 未来火星探测的科学焦点/ 437

16.2.1 火星表面与空间环境/ 437

16.2.2 火星地形地貌与地质构造/ 438

16.2.3 火星的物质成分/ 439

16.2.4 火星的火山活动和内部结构/ 439

16.2.5 火星的水体与可能的生命信息/ 440

16.3 中国的火星探测工程/ 440

16.3.1 我国未来火星探测发展设想/ 440

16.3.2 我国首次火星探测任务的科学目

标/ 441

附录1 火星地名表/ 443

附录2 火星探测年表/ 495

后记/ 507

内容提要

        迄2016 年12 月为止,人类已进行了45 次火星探测活动。21 世纪,人类将全面开展太阳系各层次天体与行星际空间的探测,而火星则是这些探测活动中最主要的目标天体。美国、俄罗斯、日本、印度、欧洲空间局等国家或组织都已制订了各自的长远的火星探测计划,每26 个月将发射2 颗以上的火星探测器,全方位地开展对火星生命信息、环境、大气、岩石、水及内部构造等的探测与深入研究。中国也于2016 年1月启动了火星探测计划,将于2020 年前后发射火星探测器,逐步开展火星和太阳系的空间探测和研究。

        《火星科学概论》是一部系统论述火星的权威性科学专著,全书共16 章,内容涵盖导言、火星概况、火星探测历程、火星磁场与磁层、火星电离层、火星大气层、火星地形地貌、火星化学、火星的岩石与矿物、火星土壤、火星陨石、火星地质、火星内部结构、火星生命信息、火星的形成与演化、火星探测的发展趋势与展望等,并附“火星地名表”和“火星探测年表”。

        中国目前已具备自主开展火星探测的能力,将在探月计划的基础上,有计划地开展火星和太阳系的空间探测和研究。本书可为参与火星探测与深空探测工程的科技人员比较全面地了解火星提供基础性资料,为从事行星科学与火星研究的高校师生提供参考,为关注火星科学研究与火星探测进展的广大公众提供火星科学知识的系统论述。

前言

作者简介

        欧阳自远天体化学与地球化学家,中国科学院院士,发展中国家科学院院士,国际宇航科学院院士。1960 年中国科学院地质研究所研究生毕业。现任中国科学院地球化学研究所研究员、国家天文台高级顾问。长期从事各类地外物质、月球科学、比较行星学和天体化学研究,取得一系列创新性成果,是我国天体化学学科的开创者。近20 多年来,主要从事中国月球探测与太阳系探测的科学目标与载荷配置研究,是中国绕月探测工程的首席科学家,现为月球探测领导小组高级顾问。曾获国家科学大会奖、中科院及国家自然科学奖、国家科技进步奖特等奖、国防科技进步奖特等奖、全国先进工作者等奖项。在国内外发表论文590多篇,撰写专著18部,主编著作21部。至今仍然在科研第一线勤奋工作。

 

        邹永廖中国科学院国家天文台研究员,博士生导师,台长助理,中国科学院月球与深空探测重点实验室副主任,国家“863 计划”空间探测专家,中国空间科学学会副理事长,曾担任探月工程地面应用系统副总指挥等职务。主要从事行星科学、中国月球与深空探测工程任务研制和管理等工作,发表学术论文近百篇,合作专著和科普图书共12 部。曾获国家科技进步奖特等奖、国防科技进步奖特等奖、“探月工程突出贡献者”、全国五一劳动奖章、政府特殊津贴专家(自然科学类)等多个奖项。

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