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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ALH84001160

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,ANDATMOSPHERE211