上文書(shū)講到，在1971年的這個(gè)火星窗口期，美國(guó)人和蘇聯(lián)人各自發(fā)射了兩顆火星探測(cè)器，蘇聯(lián)人的火星2號(hào)和火星3號(hào)都發(fā)射成功了，美國(guó)人的水手8號(hào)發(fā)射沒(méi)幾分鐘就炸了，但是水手9號(hào)發(fā)射成功。

所以，1971年一共是3個(gè)火星探測(cè)器幾乎是前后腳出發(fā)，奔著火星就去了。當(dāng)然，蘇聯(lián)的探測(cè)器比較重，因?yàn)樘K聯(lián)人的火星2號(hào)和火星3號(hào)各自帶了一個(gè)著陸器，所以整套探測(cè)器的組合體就比較笨重，重量足足有3噸重。美國(guó)人的水手9號(hào)任務(wù)很單純，就是圍著火星轉(zhuǎn)悠，所以探測(cè)器比較輕，重量才半噸。因此水手9號(hào)的速度比較快，后發(fā)先至，飛了167天就來(lái)到了火星附近，成功進(jìn)入了環(huán)繞火星的軌道。比蘇聯(lián)的火星2號(hào)早了13天。比蘇聯(lián)的火星3號(hào)早了19天。因?yàn)樗?號(hào)發(fā)射比較晚。在路上走的時(shí)間比火星2號(hào)短了24天。所以啊，探測(cè)器輕，就是跑得快。

火星沙塵暴前后對(duì)比

水手9號(hào)剛一到火星，準(zhǔn)備好了，打開(kāi)攝像機(jī)拍攝火星的照片，哪知道模糊一片，除了幾個(gè)山尖尖能識(shí)別，其他的一概看不清，原來(lái)，火星上刮了一場(chǎng)席卷整個(gè)火星表面的超級(jí)沙塵暴，所以啥也別想看了。要知道，很多人都在等著看火星表面的清晰圖像呢，結(jié)果是啥都看不清。但是，這也沒(méi)辦法啊，因?yàn)檫@不是探測(cè)器的問(wèn)題，這是火星自己的問(wèn)題。

地面上的科學(xué)家曾經(jīng)猜想，火星上會(huì)有這種席卷全星球的超級(jí)風(fēng)暴。對(duì)專門(mén)研究行星大氣的科學(xué)家來(lái)講，這事兒也并不意外。只是沒(méi)想到這次水手9號(hào)剛好撞上?；鹦巧蠟樯稌?huì)有這么大規(guī)模的風(fēng)暴呢？問(wèn)題還是出在火星這個(gè)聊勝于無(wú)的大氣層上。

我們的地球擁有比較濃密的大氣層。這個(gè)大氣層為我們的地球提供了溫度均衡的能力，白天不會(huì)特別熱，夜里也不會(huì)特別冷。這個(gè)大氣層可以非常好的平衡照光面和陰暗面的溫度。月亮上沒(méi)有大氣層，亮面和暗面的溫差就特別嚴(yán)重，白天零上一百多度，夜里零下一百多度。唯一的好處是既然沒(méi)有大氣層，也就談不上什么空氣流動(dòng)，也不考慮什么風(fēng)不風(fēng)的問(wèn)題。

火星可就不一樣了，火星大氣層僅僅只有地球大氣的1%，根本沒(méi)有保溫的功能。白天赤道附近溫度可以達(dá)到27度，夜里可以冷到零下100度，平均溫度大概是-55度左右?？墒瞧@個(gè)大氣層又不能忽略，它還是會(huì)形成風(fēng)的。亮面和暗面的溫差達(dá)到一百多度，亮面的空氣受熱膨脹，暗面的空氣受冷收縮。白天和夜晚的氣壓差可以達(dá)到10%，大氣壓力明顯存在潮起潮落的現(xiàn)象。

火星沙塵暴想象圖

熱氣會(huì)上升，向上飄，周?chē)睦淇諝鈺?huì)過(guò)來(lái)補(bǔ)充。由此形成了風(fēng)。地表附近的氣溫和高層大氣的氣溫有很大溫差，亮面和背面也有巨大的溫差?；鹦巧蠚鈮汉蜏囟鹊牟黄胶鈺?huì)導(dǎo)致火星上很容易出現(xiàn)大規(guī)模的風(fēng)暴。不過(guò)呢，規(guī)模達(dá)到席卷整個(gè)火星表面，也并不是太多。平均6~8地球年才會(huì)出現(xiàn)一次。但是次等規(guī)模的局部風(fēng)暴就是家常便飯了。

火星上的風(fēng)速經(jīng)常能達(dá)到10級(jí)風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。但是你別忘了，火星氣壓很低很低。所以風(fēng)速快也沒(méi)用，地球上4級(jí)風(fēng)就能放風(fēng)箏了，但是火星上，怎么也得17級(jí)風(fēng)才能放風(fēng)箏。沒(méi)辦法，大氣太稀薄，實(shí)在吹不動(dòng)。

所以呢，火星上掛起沙塵暴，其實(shí)塵埃顆粒并不大。能“飛沙”，但是“走不了石”。但是，火星大氣上下對(duì)流很強(qiáng)。太陽(yáng)一曬，近地面附近大氣溫度高，高層大氣很冷，上下溫差就跟地球上雷雨云差不多，沙塵顆粒被上升氣流攪和起來(lái)送上高空就很難落下來(lái)。所以，沙塵暴持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)。

蘇聯(lián)發(fā)行的火星2號(hào)紀(jì)念郵票

沒(méi)辦法，水手9號(hào)只能老老實(shí)實(shí)的等著。這時(shí)候，蘇聯(lián)的火星2號(hào)探測(cè)器也來(lái)了，它晚了兩個(gè)禮拜嘛。蘇聯(lián)人的探測(cè)器也順利實(shí)現(xiàn)反推剎車(chē)，被火星引力捕獲，進(jìn)入了圍繞火星的軌道。從這個(gè)角度來(lái)講，火星2號(hào)也是成功的。但是，火星2號(hào)的軌道修正出了點(diǎn)誤差，因?yàn)樘K聯(lián)人當(dāng)時(shí)采用的星歷數(shù)據(jù)不對(duì)。所以經(jīng)過(guò)修正以后，火星2號(hào)的軌道比預(yù)計(jì)的更低了一點(diǎn)。

火星2號(hào)的軌道有誤差，這就導(dǎo)致它釋放出的那個(gè)著陸器的軌道也不對(duì)。這個(gè)著陸器有點(diǎn)像個(gè)飛碟，因?yàn)榛鹦谴嬖诖髿鈱?，所以著陸器既要帶反推火箭，也要帶降落傘，為了避免著陸器和大氣摩擦產(chǎn)生的高熱量，這個(gè)著陸器必須帶一個(gè)防熱大底。這個(gè)防熱大底就像一面盾牌，看上去可不就想飛碟了嘛。

按我們的想象，應(yīng)該是火星2號(hào)先踩剎車(chē)，進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道，然后呢，選擇一個(gè)合適的時(shí)機(jī)，把著陸器扔下去?？墒翘K聯(lián)當(dāng)時(shí)不是這么干的。還沒(méi)進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道，就先把著陸器分離出去了，這時(shí)候火星2號(hào)本體和著陸器是各走各的。我去著陸，你去環(huán)繞。這就等于是一點(diǎn)緩和余地也沒(méi)有了，著陸器必須第一時(shí)間就開(kāi)始著陸進(jìn)程。所以火星2號(hào)軌道有誤差，就一定會(huì)連累到著陸器的進(jìn)入角度。

蘇聯(lián)發(fā)行的火星著陸器紀(jì)念郵票

所以啊，這個(gè)著陸器是在著急忙慌的情況下開(kāi)啟的著陸之旅的，這個(gè)軌道角度太垂直，減速的路徑太短了，降落傘剛打開(kāi)，還沒(méi)充分減速，這個(gè)著陸器就落地了，等于是直接摔扁了。至于怎么個(gè)具體過(guò)程，對(duì)不起看不清，下邊刮沙塵暴呢。蘇聯(lián)人也想不到火星上刮沙塵暴啊。5月份發(fā)射的，9月份火星上開(kāi)始刮風(fēng)，計(jì)劃又沒(méi)辦法變更，只能聽(tīng)天由命了。

好在呢，火星2號(hào)的軌道器倒是順利進(jìn)入了環(huán)繞火星的軌道，還可以留在太空繼續(xù)拍照片，但是拍攝回來(lái)的照片有不少算曝光過(guò)度的，根本沒(méi)法看，有用的數(shù)據(jù)少的可憐。

火星3號(hào)的情況相對(duì)好一些，起碼軌道修正比較精確，在探測(cè)器到達(dá)火星之前的4小時(shí)35分，著陸器就和探測(cè)器本體分離了。兩邊各自執(zhí)行自己的任務(wù)?；鹦侵懫鬟€帶了一個(gè)小號(hào)的火星車(chē)，這東西只能線控，屁股后邊拖著個(gè)尾巴，只能在著陸器周?chē)罐D(zhuǎn)悠。

蘇聯(lián)的火星車(chē)沒(méi)有輪子，靠?jī)蓚€(gè)鐵腳板一撐一撐往前走

火星3號(hào)的著陸器倒是成功的降落到了火星的表面，這次倒是沒(méi)摔扁。著陸90秒之后，這個(gè)著陸器就開(kāi)始向飛過(guò)頭頂?shù)幕鹦?號(hào)本體發(fā)射數(shù)據(jù)。但是14.5秒以后就失聯(lián)了，發(fā)回來(lái)的數(shù)據(jù)也不完整，只發(fā)送回了79行掃描線，而且全都是雜亂無(wú)章的色塊，數(shù)據(jù)完全沒(méi)意義，這等于是白登陸了。到底下邊發(fā)生了啥事兒，大家也不知道。沒(méi)辦法，刮沙塵暴，啥也看不清。事后大家猜測(cè)，因?yàn)樵诠紊硥m暴，著陸器的天線漏電了，導(dǎo)致電池?zé)龎牧恕?/p>

火星3號(hào)本體的也的確也成功實(shí)現(xiàn)了剎車(chē)，進(jìn)入和環(huán)繞火星的軌道，但是這個(gè)軌道也不太正常。距離最近的時(shí)候是1530公里，但是距離最遠(yuǎn)的時(shí)候是19萬(wàn)公里，說(shuō)白了，火星3號(hào)的軌道算個(gè)偏心率很高的長(zhǎng)橢圓。原本計(jì)劃算25小時(shí)繞著火星轉(zhuǎn)一圈，現(xiàn)在倒好，軌道周期算12.8天。即便是可以給火星拍照，也只有趁著距離最近的時(shí)候拍幾張，遠(yuǎn)了就沒(méi)法拍了。小半個(gè)月拍一次，這探測(cè)器壽命才幾個(gè)月啊，你能拍幾次?。窟@種環(huán)繞器，最好當(dāng)然是繞著一個(gè)高度非常低的圓軌道運(yùn)行算最好的，你這軌道弄得跟彗星似的，效率太低了。

相比之下，水手9號(hào)入軌精確度很高。所以在熬過(guò)這場(chǎng)沙塵暴之后，應(yīng)該有不少的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。就這么干等了兩個(gè)多月，到11月底，沙塵暴已經(jīng)開(kāi)始減弱，完全平息則要到1972年的1月份了。

從水手9號(hào)發(fā)送回到照片上，大家看到有4個(gè)火山口非常明顯，這些火山口非常高大，以至于高度遠(yuǎn)在沙塵暴之上。其中3座稍小一點(diǎn)的一字排開(kāi)，間距均勻，后來(lái)這幾座山被稱為塔爾西斯山群，所在的這片高地被稱為塔爾西斯高原。

沙塵暴之上的三座火山

這三座山包連成一條直線，在這條線的垂直平分線上有一座特別高大顯眼的火山，后來(lái)被稱為奧林匹斯火山。這個(gè)火山長(zhǎng)期以來(lái)都是整個(gè)太陽(yáng)系最高大的山峰。等到沙塵暴完全消退，科學(xué)家們終于看到了火星的真面目。原來(lái)火星地形非常復(fù)雜，不僅僅有大量的火山口，還有古老的河床，壯麗的大峽谷和巨大的撞擊坑。水手9號(hào)發(fā)現(xiàn)了20座高大的火山，基本上都比地球上的火山要大。

火星上有冰晶云，有沙塵暴，有霧，有雪，還有風(fēng)。這是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的星球，在整個(gè)太陽(yáng)系，環(huán)境算僅次于地球的存在了。于是，一個(gè)老生常談的問(wèn)題又一次被問(wèn)出來(lái)了，火星上有生命嗎？我們的水手9號(hào)拍攝了7329張照片，覆蓋了火星表面80%的面積，可以算是提供了第一手的資料。蘇聯(lián)的火星3號(hào)只拍了60張照片，數(shù)量上就完全沒(méi)辦法比了。蘇聯(lián)在火星探測(cè)上屢屢吃癟，所以，有關(guān)火星的大部分知識(shí)，都是美國(guó)人提供的。

水手9號(hào)拍攝的水手大峽谷局部

水手9號(hào)最大的一個(gè)發(fā)現(xiàn)，就是火星表面一道長(zhǎng)達(dá)4000公里的超級(jí)大峽谷。深度超過(guò)7000米，這道深深的傷疤幾乎切割了，火星1/4的周長(zhǎng)。由此可見(jiàn)規(guī)模有多大。這條大峽谷，后來(lái)就以水手9號(hào)來(lái)命名，叫做“水手大峽谷”。

咱們地球上也有一道巨大的傷疤，叫東非大裂谷，這條裂谷并不完全連續(xù)，中間有錯(cuò)位，盡管總長(zhǎng)度達(dá)到6000公里，比水手大峽谷要長(zhǎng)，但是連續(xù)長(zhǎng)度不如人家。東非大裂谷深度達(dá)到2000米，比人家7000米還是要小很多。地球上風(fēng)化侵蝕作用太強(qiáng)，高山深谷，時(shí)間長(zhǎng)了都會(huì)被磨平，不如人家也算是正常的吧。

東非大裂谷和紅海，以及亞丁灣剛好構(gòu)成了一個(gè)三岔路口。在這個(gè)地區(qū)，地下有個(gè)超級(jí)熱點(diǎn)，正在逐漸撕裂陸地。但是，這個(gè)三叉路口只有其中的兩岔能被逐漸的拉豁開(kāi)，逐漸擴(kuò)張為大洋，另外一岔發(fā)育失敗，最終是無(wú)法拉豁的。變不成大洋。紅海和亞丁灣，就是被拉豁的那兩岔，東非大裂谷這一岔沒(méi)能被拉開(kāi)，發(fā)育失敗了。

那么，火星上的這道水手大峽谷，到底是怎么來(lái)的？火星上有沒(méi)有板塊活動(dòng)？可是看上去又不像有的樣子。就拿那座奧林匹斯山為例。這東西長(zhǎng)得就像是個(gè)倒扣的盤(pán)子，扁塌塌的，一點(diǎn)也不巍峨壯麗。因?yàn)槠露葘?shí)在不算大。雖然比周?chē)孛娓叱?.1萬(wàn)米，但是只有在太空才能看出壯觀。你在山頭上，這種感覺(jué)不強(qiáng)烈。

水手9號(hào)拍攝的奧林匹斯山

這種火山叫做盾狀火山。說(shuō)倒扣的盤(pán)子不好聽(tīng)嘛，說(shuō)鍋蓋也不好聽(tīng)，還不如盤(pán)子呢。盾牌就霸氣多了。這東西也不是一天兩天長(zhǎng)到這么高的，很明顯，火山口冒出巖漿在附近流了一地。這塊地面就高了一點(diǎn)，然后火山下次繼續(xù)噴，繼續(xù)在火山口周?chē)鷿仓龈叩?，日積月累，就形成一座基座特別寬廣，坡度很緩慢的，但是絕對(duì)高度很高的巨大山體。

那么，問(wèn)題來(lái)了，澆筑出這么巨大的一個(gè)大盤(pán)子，時(shí)間肯定不短對(duì)吧。估計(jì)有上億年之久。如果火星上有板塊運(yùn)動(dòng)，這座山長(zhǎng)到一半，崩塌了，或者地層錯(cuò)動(dòng)了，或者有啥其他的板塊變化，最后形成的火山就沒(méi)有這么規(guī)則，這么對(duì)稱了。

總體來(lái)說(shuō)，就是這座火山成長(zhǎng)的整個(gè)過(guò)程，沒(méi)有什么特別大范圍的板塊運(yùn)動(dòng)。那么，水手大峽谷是怎么來(lái)的？奧林匹斯山和水手大峽谷的距離并不遠(yuǎn)。中間只隔著一個(gè)塔爾西斯高原。

從這張地形圖上可以看出塔爾西斯高原和奧林匹斯山以及水手大峽谷的關(guān)系

對(duì)了，塔爾西斯山群那三座火山幾乎排列在一條直線上，而且大小都差不多，間距很均勻。這個(gè)現(xiàn)象也不太可能是巧合，東北方向延長(zhǎng)線上，還有幾座小火山。這說(shuō)明，這個(gè)地方的地下一定有某種地質(zhì)結(jié)構(gòu)。但是目前還不知道是怎么回事。

現(xiàn)在科學(xué)家們提出了一種猜測(cè)，這道峽谷就是和東非大裂谷相似，是35億年前地下熱點(diǎn)導(dǎo)致塔爾西斯高原隆起，這個(gè)結(jié)果導(dǎo)致旁邊的地層薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生了塌陷。于是就出現(xiàn)了這道裂縫，一開(kāi)始并沒(méi)有這么大這么夸張。但是后來(lái)在流水不斷地侵蝕影響之下，這道傷疤就越來(lái)越大了。

當(dāng)然，這道傷疤有過(guò)好幾次加大加深的機(jī)會(huì)，也不是一蹴而就，火山活動(dòng)的活躍期也不是一次兩次，小天體的撞擊也可能起了推波助瀾的作用。最后才留下這么壯觀的景象。

除此之外，水手9號(hào)還發(fā)現(xiàn)了大量干涸的河道，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)非常像地球上的大小水系。這顯然是過(guò)去流水沖刷的痕跡。看來(lái)火星的過(guò)去并不是現(xiàn)在的樣子，似乎火星也有一個(gè)溫暖濕潤(rùn)的過(guò)去。

當(dāng)然，這些都是很久以前的事了，火星上的火山早就停止了噴發(fā)，水也都不見(jiàn)了，只是因?yàn)榛鹦菦](méi)有特別劇烈的板塊活動(dòng)，空氣也稀薄，侵蝕作用也弱。這些痕跡就如同進(jìn)了冰箱一樣，保留到了現(xiàn)在。

對(duì)了水手9號(hào)還順便給火星的兩顆衛(wèi)星拍了照片。這兩個(gè)衛(wèi)星長(zhǎng)得都像煤渣一樣，外觀不太規(guī)則，尺寸都在11~26公里左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上我們的月亮。過(guò)去大家認(rèn)為這兩個(gè)家伙都是從小行星帶俘獲的流浪者，被火星收下當(dāng)干兒子了。但是這也有個(gè)問(wèn)題，那就是這兩個(gè)衛(wèi)星的軌道太圓了。如果是被捕獲的小行星，軌道應(yīng)該是偏心嚴(yán)重的長(zhǎng)橢圓。

水手9號(hào)拍攝的火衛(wèi)一福波斯

后來(lái)大家改變了看法，可能是小行星與火星發(fā)生了碰撞，最后差生了這么兩個(gè)歪瓜裂棗。地球當(dāng)年也和忒伊亞發(fā)生過(guò)碰撞，最后才產(chǎn)生了月球。但是碰撞結(jié)果就大不一樣了。當(dāng)然啦，這只是一種解釋。

不管怎么說(shuō)，水手9號(hào)顯然是收獲滿滿，這也使得NASA信心十足，制定了下一步的海盜號(hào)計(jì)劃。美國(guó)人也準(zhǔn)備發(fā)射一顆能夠在火星上著陸的探測(cè)器。一直到1972年的10月底，因?yàn)樗?號(hào)調(diào)整姿態(tài)用的氣體消耗光了，NASA才宣布任務(wù)結(jié)束。

月球20號(hào)模型

同樣是在1971年，蘇聯(lián)發(fā)射了月球18和月球19號(hào)，月球18號(hào)失敗了，月球19號(hào)取得了成功，這顆探測(cè)器是一個(gè)更加先進(jìn)的月球環(huán)繞器。主要是為了研究月球的重力梯度，兼顧拍照任務(wù)。接下來(lái)蘇聯(lián)又發(fā)射了月球20號(hào)，這顆探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了第二次在月球上無(wú)人采樣返回。只是這一次打洞遇到了玄武巖，鉆頭打不下去，只能適可而止，最終獲得了55克的樣品，這才一兩多點(diǎn)，實(shí)在是有點(diǎn)少了。不過(guò)整個(gè)任務(wù)還是比較成功的。

美國(guó)人因?yàn)榛鹦侨蝿?wù)的成功，所以他們又把目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)了火星軌道之外的小行星帶和木星。所以，他們有把過(guò)去那個(gè)先驅(qū)者計(jì)劃給翻了出來(lái)，繼續(xù)用這個(gè)任務(wù)代號(hào)。這一次，探測(cè)器不僅僅會(huì)拜訪小行星帶和木星，還有可能飛出內(nèi)太陽(yáng)系，那么應(yīng)該給這顆探測(cè)器準(zhǔn)備點(diǎn)什么儀器呢，我們下回再說(shuō)。