地質結構

　　據推測 ，火星中心有個以鐵為主要成份的核，並含有硫、鎂等輕元素，火星的核所佔比例，應較地球小. 核的外層則厚厚地包覆著一層富含氧化鎂的矽酸鹽地函，表面為巖質的地殼. 火星的密度為類地行星中最低的，僅3.93g/cc.

　　分層結構

　　科學家對於火星分層推斷，無法像地球一樣是以震波推測，而主要是依據既有經驗和火星密度來推測，分為三層：地核、地函、地殼。

　　地質年代

　　科學家對於火星地表年齡的判斷不像在地球那樣，因為目前只能靠探測照片推定而非實地考察，因此科學家提出一個方法：依照一地的隕石坑密度來估算地表年齡，例如

　　* 一地隕石坑密佈、甚至相鄰相疊，此地可能老於35億年，包括約41億至38億年前的後期重轟炸期（Late Heavy Bombardment）。

　　* 若一地隕石坑散佈、較疏，則年齡可能約30億至10億年。

　　* 若一地很少或沒有隕石坑，則年齡可能小於5億年。

　　舉例來說，月球高地隕石坑普遍密佈，可以推斷她地表年代久遠（44億至38億年前）；而反觀月海，隕石坑小而稀，因此較年輕（38億至32億年前）。而火星南方高地因隕石坑密佈，故較古老；而平坦的北方低原則較年輕。依照這個方法，科學家把火星地質年代分為三個階段：

　　* 諾亞紀（Noachian Era），從46億年前到35億年前（加減一億年），再細分為早（early、）中（middle）、晚（late）諾亞紀。這時期火山活動旺盛，隕石撞擊頻繁，大氣層較厚（至少早期是如此），也可能更溫暖，而水分多，可能存在湖泊甚至海洋，侵蝕旺盛，形成河谷，水流也帶來沉積物沉積。此時期是由南半球的古老諾亞高原（Noachis Terra）命名。

　　* 赫斯伯利亞紀（Hesperian Era），從35億年前到25億或20億年前，再細分為早、晚赫斯伯利亞紀。此時期是一個轉換到現在的過度期，大量的水開始滲入地底凍結，由於水的減少，侵蝕搬運減少，雖然有時會有地下水層爆發造成地方性的崩塌、洪水。地質作用減少。此時期是依據一個南半球中年的赫斯伯利亞高原（Hersperia Planum）命名。

　　* 亞馬遜紀（Amazonian Era），從25億或20億年前到現在，再細分為早、中、晚亞馬遜紀。此時期與現在類似，幹、冷，地質作用和隕石撞擊更少，而不時有些許水份自岩石溢位至大氣或地表，形成溪壑。此時期是依北半球的一個年輕、被熔岩填平的亞馬遜平原來命名。

大氣環境

　　火星大氣層很薄，表面平均氣壓是隻有7.5毫巴（約為地球的0.75%）。成分為95%的二氧化碳，3%的氮氣，1.6%氫氣，很少的氧氣、水汽、一氧化碳、氖、氪和氙等，亦充滿著很多塵埃。地表溫度白天可達28℃，夜晚可低至-132℃，平均-57℃。雖然二氧化碳量是地球之數倍，但因缺乏水汽，所以溫室效應只有10℃，比地球的33℃低。

　　大氣結構

　　依據氣溫變化，火星大氣可分為四層：低層大氣、中層大氣、高層大氣（熱氣層）、逸散層。

火星氣候

　　由於火星的自轉軸有明顯傾斜，亦有明顯的四季變化，不過一季約為地球的兩倍長。另一不同於地球的是，火星的軌道離心率比地球大，就是火星近日點、遠日點的差別較大，當位於近日點時，南半球處夏季，比北半球遠日點夏季所造成的升溫更強，而北半球的冬天亦比南半球的冬天冷。

　　大氣環流

　　火星大氣環流主要為單胞環流，由赤道相對熱空氣上升，漂至極區下沉，再沿地面回到赤道。另外，在火星的夏半球，極冠的二氧化碳昇華進入大氣，使氣壓升高；而冬半球由於二氧化碳凝華，氣壓下降，由於進出大氣的二氧化碳量高達25%，造成南北壓力差，空氣便傾向由高壓的夏半球流向低壓的冬半球，形成另一依季節而變向的環流。因此火星的天氣系統趨向成為全球性的，例如塵暴。

　　塵暴

　　由於火星氣壓低，當太陽甫照地表時，大氣便能快速增加動能，風速大，加上低重力，塵埃很容易被捲入空中。而就在南半球春夏季時，增溫快，易形成強烈的風，捲起的狂沙再加強增溫，風速更快，終於形成塵暴，從太空可看到一片褐色塵雲旋轉、移動。而這些區域性塵暴有些甚至發展成全球性塵暴，將整個星球籠罩在橘霧之下。水手9號到達火星的時候，火星被全球性塵暴遮住而無法觀測。

　　塵捲風

　　地球乾燥沙漠地常發生，在火星也一樣常見。塵捲風（dust devils）宛如迷你形龍捲風，當地表被加熱時，上方空氣變上升、旋轉，挾帶砂石，在地表上游走，在經過的地方因為把上層淺沙帶走，留下深色軌跡。

　　火星的雲層與南極冠

　　火星的雲層與南極冠

　　雲

　　火星的雲不像地球那麼多又較厚實，由於冷、幹、氣壓低，火星的雲通常不多且薄，有些是水冰構成，有些是乾冰構成，如果參雜沙塵則由白色變成黃色的黃雲，另外一些常見的雲，如：塔爾西斯山區和埃律西姆山區的山雲、哈伯太空望遠鏡中常見的赤道雲、火星邊緣的藍色雲靄等。

　　甲烷的發現

　　2003年火星大沖時用地面望遠鏡在其大氣中發現了甲烷。2004年3月，火星ODYSSEY號確認了這一發現。甲烷的存在是很有趣的，因為這是種不穩定的氣體，容易被強烈紫外線分解為自由的碳與氫，因此現在（或者最近幾百年內）在火星上一定存在某個不明來源，火山作用，彗星或小行星撞擊，還有甲烷古菌都有可能。

以前也許還真的可以被網文給忽悠了，因為在美國的好奇號還沒有登陸火星之前，大把大把的文章都在煞有其事地傳說著火星上到處都是縱橫交錯的河道，誇張一點的就連火星上的魚類品種都給寫出來了…就只差給大家上一份火星魚的美食選單了。結果，現在大家都看到了…荒涼，沒有生命，就連人家美國的航天局自己都感慨了：好奇號就像是在美國的西部沙漠上行走…說好的火星上縱橫交錯的河流呢？美味的火星魚選單呢？火星上要真有生命的話，高等智慧的火星人不把好奇號給當間諜給砸了？或者，仍未進化出智慧的火星生命對好奇號大搖大擺地閒逛，一點好奇心也沒有？…到底是他們沒有發現好奇號呢？還是好奇號沒能發現他們？…就不多說了，直接上一幅好奇號在火星上拍的照片吧…

義大利天文學家喬範尼·夏帕雷利利用口徑24釐米的望遠鏡觀察火星的時候發現，火星的圓面上有一些模糊不清的線條，這些線條縱橫交錯，而這些線條又似乎與一些較大的暗區相連，宛如海峽連通大海一般，這樣的發現使得夏帕雷利十分感興趣，他將暗線繪製成圖表並把這些暗線命名為——河道。

夏帕雷利是義大利人，河道在義大利文中的拼寫方法是canali，可是他的文章在被翻譯成英文的時候出了岔子，譯者把河道翻譯成了canals，別看只是錯了一個字母，這個意思錯的非常多，河道可以是天然形成的，而運河的存在只會證明火星上有先進的文明，雖然是個誤會，多數人會一笑而過，但總有人信以為真，美國的天文學愛好者洛厄爾，也許是那個時代最相信火星上有智慧生命的人了，為了觀察火星，這位出身貴族的他自己出錢在亞利桑那州建了一個天文臺，他先是用一架口徑46釐米的折射望遠鏡，1896年又換了一架口徑61釐米的望遠鏡，在15年間他拍攝了數以千計的火星照片，在他繪製的火星詳圖上，運河超過了500條，他甚至還畫出了運河交匯處的綠洲，表示季節的變遷和農作物的繁盛枯榮，洛厄爾完全相信存在火星文明，1895年至1908年間，他先後出版了三本書來介紹他的發現與猜想。

20世紀60年代美國水手系列行星探測器水手4號，水手6號，水手7號先後完成了對火星掠過式的探測，它們還發回了火星表面的照片，火星的表面和月球的表面有著一定的相似性全是隕石坑，那是一個荒涼的佈滿了沙漠的世界，可怕的沙塵暴在火星上如同家常便飯，種種跡象表明火星上並沒有運河，沒有火星人更不可能有先進的火星文明，現在我們可以否定的是火星不存在先進的文明，也就是沒有火星人，但是對於火星上是否存在低等生命這個命題，誰也不能妄下結論，我們都知道生命是極其頑強的，在地球上，某些看似不可能出現生命的地方，比如那些極熱，極酸和沒有Sunny的地方都有無數的生靈在頑強的生活著，火星的條件相比於地球惡劣了一些，但是很久以前火星的表面曾經存在大量的液態水和地球的早期歷史很相似。

35億年前地球上開始出現生命，而那時的火星是一個比現在溫暖，有著液態海洋，有磁場有較厚大氣層的星體，由於兩顆行星是如此的相似，我們有理由認為火星上曾經出現過生命，而這些生命也極有可能頑強的生活到了今天，科學家一直都沒有放棄對火星生命的探測，上個世紀70年代美國國家航天局發射了海盜號火星探測器，目的就是探測火星上是否存在微生物並做了一系列的實驗：

第1個實驗：氣體交換實驗。

海盜號挖掘火星的土壤樣本，並且把它們密封在容器中，然後將原有的火星大氣抽空，容器內充滿了測試氣體，然後向土壤中添加了富含有機物和無機物的營養液，如果火星的土壤中真的存在微生物，那麼它們的新陳代謝就會造成氧氣，一氧化碳，甲烷等氣體的比例會發生變化，實驗的結果是——密閉容器內的氧氣含量增加了。

第2個實驗：碳14同位素實驗。

實驗中把土壤樣品放入碳14標記的營養液中，如果土壤中存在生命，那麼它們的新陳代謝過程會消耗有機物，同時釋放出二氧化碳，如果發現了有放射性碳14標記的二氧化碳，那麼也許就可能存在微生物，這個實驗的結果是放射性碳14確實從營養液中透過某種作用出現在了空氣的二氧化碳中。

第3個實驗：熱分解實驗。

假設火星生命可以將大氣中的一氧化碳和二氧化碳轉變為有機碳化合物，這也就是類似於地球上的光合作用，實驗中將模擬火星大氣和光照等環境用碳14標記的大氣中的一氧化碳和二氧化碳，並且觀察土壤中是否具有標記過的碳元素，這個實驗在土壤中確實發現了有標記過的碳元素，但是後期的對比實驗暗示，這可能只是簡單的化學反應，而不是類似於地球上的光合作用。

以上三個實驗確實有著不同一般的發現，尤其是第1個和第2個，第1個實驗中的氧氣含量增加，難道是由於光合作用嗎？第2個實驗中的二氧化碳含量增加，難道是呼吸作用嗎？當時的科學家對實驗結果還是保持鎮定態度，畢竟實驗還是太粗糙了，很多幹擾專案均不能有效的排除，第1個實驗氧氣含量增加，在當時普遍認為是來自火星土壤的化學反應，但對於第2個實驗二氧化碳含量的增加，卻沒有統一的認識，這個謎團直到32年後才被解開。

2008年美國航天局NASA的鳳凰號探測器在火星的北極地區著，陸鳳凰號在火星上檢測到了高氯酸鹽，這是一種在地球上十分罕見的物質，暴露在宇宙射線中的高氯酸鹽會產生類似漂白劑的化合物，這類化合物會使有機分子分解產生二氧化碳，因此海盜號上所做的三個實驗均沒有有效的證明火星上存在生命的證據。海盜號探測器的生命探測實驗是人類首次也是唯一一次在地外天體上開展的生命探測實驗，這個實驗凹陷了我們對火星環境的無知以及對生命形式的不瞭解，後來人們發現，相比於簡單粗暴的直接探測生命，研究火星的環境與物質構成是更可行的辦法，水是生命之源，如果火星上有液態水，那麼極有可能存在生命。

自1960年以來人類向火星共發射了約50個探測器，其中有一半左右獲得成功，火星的探測結果表明約在35億年前，火星曾經有一段溫暖而溼潤的時期，曾有河流，湖泊和海洋，判斷火星上曾經存在水的證據主要來自於兩個方面：

第一個：由於水沖刷形成的地形和地貌，如何流侵蝕地貌，古湖泊，河流沉積物等。

第二個：火星表面的化學組成，如岩石在水的作用下風化成的粘土礦物，湖泊蒸發沉澱的石膏氯化物等。

火星上現在還有水嗎？

火星表面的水有一部分以地下冰川和凍土的形式存在，還有一部分逃離了火星，由於缺乏全球性的磁場保護，在太陽風粒子的轟擊下氫離子和氧離子以2:1的比例逃逸出火星，這也部分解釋了火星上的水流失的問題。

火星表面有液態水嗎？

一直以來科學家都在為尋找火星表面的液態水而努力著，2015年9月28日美國國家航天局透過新聞釋出會宣佈，在火星上發現了液態水的存在，證據就是在火星表面上的季節性皺紋，也就是隨著季節的變化在地表上留下了不同的痕跡，根據地球的經驗，只要有液態水並且有一定的熱量，幾乎肯定可以有生命存活，這次釋出的重要成果為下一步在火星上尋找生命提供了希望。

火星發現甲烷意味著什麼？

當然僅僅有液態水是不夠的，適應於生命存在和繁衍的環境還需要支援生命新陳代謝的有機碳和能量來源。能量來源這個問題比較好解決，火星的表面也在接受太陽的沐浴，因此除了尋找液態水以外，有機碳的尋找也是十分重要的方面，2004年科學家透過紅外光譜儀探測到火星的大氣中存在著微量的甲烷，這又引起了新的一輪對火星生命的探測，有人會問甲烷不就是一個碳原子加4個氫原子嗎？它的發現和生命的存在有很大的關聯嗎？火星大氣中的甲烷在沒有補充源的情況下不可能存在成百上千年，因為它在太Sunny下會和烴氧基（ H3C-OH）結合，形成水和二氧化碳。

在地球上90%的甲烷是由生命活動產生的，因此猜測火星上可能存在類似的甲烷產生的生命活動，當然這個推測並不能100%得出火星上存在生命，對於這個方面還只能用排除法，除了生命會產生甲烷以外，火山活動一樣能夠產生甲烷，不過火星大氣中的甲烷不太可能是火山活動造成的，地球上的火山活動所形成的甲烷數量非常少，這個比例大概是小於2‰，可以推測火星上的火山活動形成的甲烷同樣十分有限，而且火山噴發的同時會釋放出二氧化硫，然而火星的大氣中並沒有檢測到二氧化硫，也就是可以排除這種可能性。

另一種可能性是隕石，彗星，小行星，星際星體等火星之外的物質帶入了甲烷，不過這個可能性也不大，一方面這些物質本身的甲烷含量不高，另一方面它們在撞向火星的過程中由此和火星的大氣摩擦最後能夠帶來的甲烷也微乎其微。

此外還有科學家提出甲烷是由非生物的化學反應產生的，例如橄欖石在特定的溫度下可以和水二氧化碳發生反應，就能夠產生甲烷，在地球的海洋中這是一種很普遍的化學反應，而在火星上想要維持大氣中的甲烷平衡，每年需要大量的橄欖石。

除了以上可能，火星大氣中的甲烷也可能是生物成因，只是現在還沒有完全確定。

直接從火星帶回隕石研究，當然是最好的辦法，只是現在還沒有實現，美國國家航天局計劃在2020年前後就從火星採集樣品並返回，火星上到底有沒有生命，或者是否曾經出現過生命就比較清晰了吧，在從火星上取回樣品之前，要在地球上研究火星的物質構成，也不是沒有辦法，那就是研究火星的隕石，火星的隕石十分稀少，國際隕石命名委員會的資料庫中收錄的隕石的數量接近於60000塊，其中火星的隕石僅僅有159塊，這還不到總數的3‰。

在地球上的隕石怎樣確定它是來自火星的呢？

火星隕石的形成過程中會封存一部分的氣體，只要將這些氣體與火星的大氣相比對，就能知道這些隕石是否是來自於火星的了，如果一塊火星的隕石比較幸運被我們找到並研究的話，就可以獲取許多關於火星的資訊，這其中一個比較震撼的是1996年NASA的一組科學家宣佈，他們利用先進的高解析度掃描電子顯微鏡和鐳射質譜儀，對於位於地球南極洲的一塊2公斤重的火星隕石進行了分析，這塊火星隕石的編號是ALH84001，ALH指的是南極洲的阿蘭山，84指的是1984年，001指的是當年編號的第1塊隕石，科學家對這塊隕石進行分析後檢測出了多環芳香烴有機分子，這是一種在生命死亡和腐朽時才會產生的碳氫化合物，這就極有可能表示在遠古的火星可能存在著生命，科學家還進一步的對這塊石頭進行了分析，它形成於45億年前，在39~40億年前受到過很嚴重的撞擊，但仍然留在火星表面，大概1.5億年前再次受到撞擊脫離火星，在經歷了漫長的星際旅行後，在13000年前達到地球，多環芳香烴的發現是一個非常令人振奮的訊息。

多環芳香烴的發現也不能排除隕石曾經被地球的生命活動汙染過，類似的火星隕石研究還有很多，也都發現了不少支援火星存在生命活動的證據，但大多距離能夠充分說明火星生命存在還有一定的距離。在火星上發現了冰川和凍土，發現了液態水，發現了甲烷，還在火星的隕石中發現了支援生命存在的化合物，但是對於火星到底是否存在生命，目前的研究進展也不快，而且還沒有到可以下結論的程度，雖然知道火星人不存在，但如果能夠發現火星細菌也是好的，至少證明我們並不孤獨。

當地時間週二，美國國家航空航天局(NASA)公佈了一張火星勘測軌道飛行器(MRO)最新發回的照片。據瞭解，MRO上的HiRISE攝像頭拍下了這組高畫質的火星表面照片。CTS Context攝像頭雖然拍下的是解析度更低的圖片但卻能提供更大的觀察角度。

在高畫質照片中出現的怪誕“細菌”實際上是火星上的一個隕石坑，NASA表示之所以會出現這種奇怪的形狀很有可能代表了這裡曾經有過一段冰川流動的歲月。

雖然這些奇怪的岩層讓人們可以對火星有了一個更好的瞭解，但關於它的起源仍舊是一個神秘的話題。

生命可以在火星上存活是一次模擬實驗，並不是真的在火星上發現了生命。這項最新研究並非來自火星，而是來自地球上與火星最相近的地方——智利的阿塔卡瑪沙漠，地球上最乾燥的地方。這裡土壤貧瘠，呈強酸性，全年平均降水量小於0.1毫米，甚至連細菌都不能忍受這裡嚴酷的環境，這與美國宇航局科學家預想的火星環境不謀而合，於是他們在阿塔卡瑪沙漠中進行新型火星車的測試，並尋找生命的跡象。

科學家研究團隊在沙漠中發現了一種細菌，它們可以在有水的情況下被啟用，在不下雨的極端缺水情況下休眠數十年，科學家曾認為這種細菌是來自沙漠之外，可是研究團隊在降水後採集的來自不同深度的土壤樣本中發現了多種單細胞生物，在有降水的時候，它們將恢復生機。

證據顯示它們已經在沙漠中進化出適應這種嚴酷環境的生存之道，同樣我們可以認為火星上也存在著這樣的生命形態。當火星上還存在液態水的時候，火星上的微生物在火星上的湖泊中生活，隨著火星環境的逐步惡化，它們開始了漫漫休眠之路，火星上的少量降水可以短暫啟用這些微生物，我們有理由相信火星曾經有生命。

波茨坦的德國地球科學研究中心的科學家認為火星上的微生物可能存在與火星的地下，只有在那裡它們才能躲避致命的太陽輻射，還能汲取滲入地下的少量水源。

【原創】對於火星是否有生命存在呢之話題，我個人認為，目前在火星上是不存在任何生命形式的。為什麼會這樣說呢？因為，生命的隨機誕生與進化生存的唯一自然條件：是具有穩定液態水體(海洋)的自然形成。也就是說，自然界哪裡有穩定液態水體的形成，哪裡就會有生命的隨機誕生與進化生存現象。

而在火星的自然環境中是不具備這一自然條件的情況，原因有如下三個方面：一是依據先進國家先後發射的火星探測器和好奇號探測車所反饋的各種資料分析的結果，在火星上目前是不存在有穩定液態水體(海洋)現象的，沒有穩定液態水體的存在，就不可能會有生命現象的存在。

二是火星比地球與太陽之間的距離還要遠，太Sunny照的熱能溫差區域比地球還要冷，每天平均溫度約為零下160攝氏度，日常溫差變化幅度較大，氣候變化也較大，其火星物質存在的水，絕大部分只能是呈現出穩定的固態現象，而不可能會形成穩定的液態水體現象。

三是火星上大氣層稀薄，太陽紫外線日照面射線極強，生命無法能適應太陽紫外線之射線的強度。此外，火星上的自然環境是冷熱交替，溫差變化幅度異常，十分不穩定，是一毛之地，生命無法能適應在如此的惡劣環境中生存。

綜合上述三個因素可以說明，目前在火星上是不存在著任何生命形式的。換句話來說，在火星上是沒有生命的存在。