遥感教程第19-13页¶
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In the past five years renewed interest in Mars exploration, in antipation (or hope) that it will become the next big planetary goal for NASA and the worldwide space community has shed much new light on the Red Planet. The possibilities of significant amounts of water in the martian past, and some still extant even now, excite planetologists because H:sub:`2`O is a necessity for life. Some evidence of microscopic life forms in meteorites known to come from Mars is claimed but this still engenders strong debate. Further exploration of Mars has become almost a crusade for the NASA milieu and other martian devotees. This is underway with the successful Mars Global Surveyor and Mars Pathfinder programs, reviewed here. In early 2002, another spacecraft, Mars Odyssey, began taking data that provides maps showing thermal state and composition of selected elements, including hydrogen, on the martian surface. These recent satellites and landers have also greatly improved surface geological and topographic mapping and crustal thickness estimates. The page includes a look at future plans for visiting Mars. This page also briefly treats the two tiny martian moons.
火星上的生命？
在上一页中，那些带有河流标志的地貌的重要性在于它们暗示了水确实存在的可能性（是吗？）在火星上以足够的体积和浓度存在，这是有机分子形成的基本要素。碳，另一个重要的组成部分，无疑存在于今天的大气中。这些元素是来自内部还是来自陨石物质，在吸积阶段还是之后，仍然是不确定的。
在维京遗址分析的样本中，没有任何可存活的有机物，这并不能证明现代火星上生物形成的可能性。采样可能没有在这两个孤立的地点遇到有机物，但它们居住在其他地方。这两个地点都处于较年轻的地形中，因此不发生可能意味着任何早期的生命或无组织的有机物在那时已经灭绝。然而，维京人的一名调查人员，吉尔伯特·莱文博士，一直坚持认为，有间接证据表明，有机物质可以从现场的测量中提取出来，并传给地球。
在阅读本小节之前（或之后），您可能希望浏览以下四个网站：(1) (2) ， (3) 和 (4) .
目前，另一种方法是在地球上寻找陨石，这些陨石可以包含强有力的证据，证明它们来自火星，通过撞击喷射到地球交叉轨道上，直到有一些陨石进入地球。这样的陨石现在几乎肯定已经被发现。它们形成了一个被称为SNG陨石的群（由谢哥特岩、纳克莱特岩和赤铁矿类型组成）。它们在成分上与橄榄岩、二辉橄榄岩、单斜辉石和玄武岩相似。一些显示了一些在基本火成岩矿物中发现的冲击特征，表明它们接近火星上的冲击点；其他没有冲击效应的代表了从这些点进一步获得的样品。在20世纪80年代之前，至少发现了12个这样的陨石。这是一个很薄的部分，显示了一个赤铁矿中的特征矿物：
有几条证据支持火星起源假设：一条是如下所述的火星上两个着陆点的SGN群和推断岩石类型组成的相似性。查看该图，图中显示了几个SGN陨石（橙色字母）落在成分场中，与两种常见的陆地基性火成岩明显不同：
其他证据包括同位素组成不适合陆生或主带陨石类型。一个非常有力的证据是，在谢尔戈蒂陨石中发现的几乎相同的气体成分与在火星上取样的气体成分，如图所示：
正如本教程中其他地方提到的，每年发现的陨石数量都有了很大的增长，到了20世纪70年代末，匹兹堡大学的威廉·卡西迪博士及其继任者确定这些“来自天堂的石头”可以在冰面上停留很长一段时间。南极的面貌。许多这样的岩石已经被收集起来了。其中包括大约35个SGN类型，位于地图所示的位置。
1996年科学界的轰动是声称在南极发现的火星陨石中含有生命的证据。它被称为艾伦山陨石（ALH84001），其特征是含有斜方辉石，有几个特征被解释为与在一些古代陆相岩石中发现的有机结构相一致。到目前为止，只有这种斜方辉石含有强烈的（但不是决定性的）生物迹象，而其他一些则含有可能的生物起源的诱人物体。下面是阿兰山陨石（另一个也在那里收集），它首先出现在被锯成（黑色涂层是玻璃）之前。 [probably impact-derived] ）第二个是岩石被半裂后露出内部物质。
这块破碎的岩石含有暗物质，被认为是古老的火星地壳，可追溯到45亿年前。金橙色碳酸盐球，年代约为公元前3.6年，被认为是原始海洋的证据，或在另一种解释中，通过与钴的反应，风化了表层岩石。2 在大气中。这是在这颗陨石中发现的两个镁铁碳酸盐球的电子显微镜图像：
ALH84001的一个薄片也显示了橙色碳酸盐和斜方辉石（透明）：
在电子显微镜下高倍镜下可以看到由氧化铁磁铁矿和硫化铁组成的类化石体。
在外观上更逼真的是下面看到的细长的磁铁矿晶体链，这种排列在地球上只由某些细菌产生。一些科学家认为这是火星生命形成于其历史早期的有力证据。
与这些球状物有关的是少量多环芳烃（PAH），虽然不一定是生物源性的，但有些人认为它们是火星的本土生物，而不是地球到达后的污染。
第二颗南极陨石，EETA79001，含有碳酸盐（表明火星沉积物）和有机物。这是反常的，因为它和ALH84001都是火山岩。
不用说，许多怀疑论者认为这个证据没有说服力；在地球岩石中发现的一些相似的特征是无机的。最近的一份报告声称，这些微小的形式确实是原始细菌，但与地球上仍在繁衍的类型非常相似；其含义是，这只是陆地污染。
然而，它们是真实存在的可能性：如果我们证明火星上有生命，地球将不再保持其作为宇宙生命中心的独特地位；尽管它是从微观原始生物到后来理解它们的智能的巨大飞跃。一些科学家吹捧这些陨石的“生命形式”是一个紧迫的理由来制定和加速一个重大的太空努力，以返回火星进行更详细的探索，这一点足以引起评论。
19-45: What would be the best proof of life on Mars? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-45>`__
火星勘探的恢复
在火星探索中断了20年之后，对我们红色邻居的现场信息的探索又重新开始了。其中一些在JPL的 Missions sites （当前出现，也检查过去和未来）。第一次是1993年，一艘价值10亿美元的宇宙飞船“火星观察者”发射升空，遗憾的是，它在途中失败了。1996年11月7日，火星全球勘测员米格斯（MGS）紧随其后，其行动由JPL指挥。宇宙飞船于1997年9月12日抵达轨道。1996年12月，探路者的任务正在进行中，着陆一辆能够观察当地地形并进行精密测量的漫游车。一种轨道航天器，其任务主要是1998年12月中旬发射的气候测量。
从400公里（249英里）的初始轨道高度开始，全球测量员使用了气制动技术，该技术涉及通过与稀薄大气的空气摩擦（阻力）逐步减速，直到6个月后，航天器降至110公里（68英里）。>从那时起，利用推进器维持这个高度，一项测绘任务从1998年3月下旬开始，至少持续687个地球日。第二次降职是在1999年执行的。
全球勘测员拥有广角和窄角照相机系统（MOC或火星轨道照相机）、火星轨道器激光高度计、测量大气热量和表面成分的热发射光谱仪、磁强计/电子反射计和其他两种仪器。在1997年10月初从高海拔拍摄的第一批地面图像中，有两幅是这次飞行任务的多视角的例子。上面的图像（175公里；108英里）是一段迷宫式的诺克图斯，一个交错的地堑迷宫。底部的图片是12×12公里；它显示了一个在火星不明区域的峡谷壁。
下一幅图像不是上面右侧图像的计算机生成透视图，而是从MGS拍摄的，当其MOC向地平线倾斜25°时，使得峡谷壁的视图是12米分辨率的真实场景，即使目标视图距离1600公里（1000英里）。
火星轨道飞行器照相机（MOC）的分辨率为3米（9.8英尺）。由于空气制动效应，随着轨道高度的降低，分辨率将随着时间的推移略有提高。现在可以在线查看大量这些图像 Malin Space Sciences System 网站-这当然是值得访问的，因为他们每天都在树立一个新的形象。下面所示的几个图像是由NASA/JPL/Malin空间科学系统（由MSS参考）提供的。
下一个视图（MSS）是在轨道下降到第一次重大科学测量所选的高度后拍摄的，显示了坦佩-马尔科蒂斯-福斯地区2公里长的细长火山口周围地形的详细情况。几乎接触到它的是一个圆形的陨石坑，可能是撞击的源头。这两个地貌周围的地表以可能由风作用形成的沙丘状小地貌为特征。
火星基岩的分层（可能是湖底沉积物、尘埃层或火山流）已在几个火星位置成像。这是一个MOC视图（MSSS），分辨率为7米，显示了不同层次的瓦尔斯海陆战队坎多峡谷墙。
` <>`__19-46: What can you say about the layering seen along the left facing cliff in the right center of the image? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-46>`__
许多火星研究人员，包括迈克尔·马林博士，都认为上述观点是分层的明确证据。检查“坦诚峡谷”另一部分的视图（mss）：
请注意，所谓的层是逐步安排在露台或台阶式模式的一部分图像。这种偏移的“分层”（如果是这样的话）有时与科罗拉多高原水平岩石中的台地有关。在图像中心右侧的类似于对接的突出部分，这些层沿着陡峭的侧面很好地暴露出来。另外两个MOC实例进一步支持这种分层是沉积性质的假设；精确的沉积模式仍在争论中，其中两个最受欢迎的选择是湖床或循环喷发的火山灰沉积。第一幅图像出现在朱文泰-查斯玛地区；第二幅出现在西阿拉伯地区。
几乎可以肯定的是，在这些MOC图像中看到的西阿拉伯火山口，已经暴露了一些地层。在这里，这些层看起来是倾斜的或倾斜的；但是从陨石坑中心的图像来看，它们看起来更为水平，正如预期的那样，如果一个撞击陨石坑撞击到一系列不倾斜的岩层上，然后由于陨石坑的作用（在地球上的陨石坑）而导致倾斜。 [例如，亚利桑那州的陨石坑] 在水平方向上，基岩将呈现出强烈的倾斜，甚至向边缘向外倾覆的岩层）。左侧图像靠近边缘顶部。右边的图片在火山口壁的下方，包含黑色沉积物，这些黑色沉积物可能是被风吹进来的冲击熔化的岩石或黑色玄武岩砂。
MOC在西坎多尔峡谷底部拍摄到了与WTA火山口非常相似的侵蚀地形（带有水平岩层），如图所示：
西坎多尔峡谷是一个附属峡谷，与瓦莱斯马里纳里斯相连。这幅维京人的图像显示了内部地形的崎岖本质：
火星全球探测器上的MOC已经返回了一些具有挑逗性的高分辨率图像，经过大量的解释性辩论，许多地球科学家现在相信，这些图像提供了支持证据，证明在最近的过去有水逸出，甚至表明水仍在出现。下面的MOC视图（5米分辨率）显示来自南部冰盖边缘或边缘以下的物质的通道。如果这是一个有效的识别方法，那么每个细沟的水流流出端都会在其末端形成一个小的沉积物扇——这也是一个与流体输送一致的特征。
这张火星全球勘测员的照片显示了一些不寻常的东西——右边是一块从山坡上泻下的冰冻冰。这表明水在较浅的地下深度移动，在这里，在一个冻结的峡谷壁处（很像冬天在公路上看到的冰原）。如果是这样的话，这就进一步支持了这样的论点，即在这幅图像中也看到的小溪或冲沟是由水产生的。
接下来的三张图片（NASA JPL和Malin空间科学系统） [MSSS] ）演示行星地质学家如何利用火星卫星和探测器返回的图像来解释和推理结论。要设计的论点使用火星全球测量数据来检查地形图中所示的区域：
Cerberus Fossa（河道）包括这100米宽、10米深的笔直地貌，与火星上的类似区域相比，几乎可以肯定是一个构造地堑，由两侧的断层（表示为陡壁）所限定。似乎是熔岩流从上壁散发出来，在断层外的平坦土地上蔓延，进入地堑底部。
阿萨巴斯卡山谷延伸至佛萨西南部。它像是一个溪谷，类似于地球上的一些地方。其中有大量的水流以流线型、泪滴状平地的形式出现（见本页上文），如图所示：
据推测，在火山活动期间或不同时期，水已从赛伯勒斯化石中排出。据估计，开发山谷所需的水量约为今天伊利湖的水量。根据火山口数量和其他数据，地质学家认为主要的山谷形成事件可能是近1000万年前的事。
` <>`__19-48: What causes the numerous indentations found in several of the dark layers? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-48>`__
马阿迪姆瓦利斯（白色箭头）是一个2.1公里（6900英尺）深的切入南部高地，从地形较低的地区到古塞夫火山口。国家航空航天博物馆（NASM）的H.Irwin III、G.Franz等人发表了证据，证明低洼地区曾经在几个湖泊中充满水，如果在地球上，这些湖泊的范围将延伸到德克萨斯州和新墨西哥州。他们通过将该地区的地形低谷与火星图像对比，将其染成蓝色，从而重建了这些湖泊（现在还没有）。
|火星南部高地的一部分，其中蓝色部分被地形低的地形所覆盖；一个深谷被溢出物切割。γ
在他们的模型中，在火星过去的某个阶段，来自中央湖的水从其局限处冲出，冲入已经形成的山谷，从而迅速加深了山谷（类似于华盛顿州的荒地；见上文）。
火星上的水和/或冰的一系列新证据来自MGS的图像，这些图像被认为是地球上（特别是冰岛）潜水的“无根”火山的类似物。想想这张火星赤道附近赛伯勒斯平原上的一大群锥状体的照片：
这些微型锥体的起源（通常在其底部约50米处）要求在早期释放出被困在表面附近（可能在3-5米深处）的水。在火星寒冷的温度下，这些水被保存成冰。随后，火山爆发后，水流将水加热成蒸汽，形成压力积聚，局部喷出物质，形成锥状物。这些锥体存在于年轻表面上的含义是，在合适的火星地形中可能会发生冰的俘获，因此在人类探索这个星球的过程中可以作为水源。
火星全球探测器上的激光测高仪（MOLA）绘制了火星地形图和剖面图。南半球平均比年轻的北半球高10公里（6英里）。这张方块图显示了从北极（左）到南极0°纬度的地形变化：
下一幅图是由大量轨道线生成的整个火星亚极地表面的平面投影图，每60公里（37英里）采集一次数据，得到2700万个数据点。垂直分辨率为13米（42英尺）。最高海拔显示为白色，而最低海拔显示为棕色、红色、黄色、绿色和蓝色（最低）。
火星上的最大浮雕范围为30公里（19英里），由海洛因海岬（valles marineris）确定为最高点，海洛因盆地（hellas basin）确定为最低点，大约是地球浮雕的1.5倍。三个白色的圆形区域是塔尔西斯火山，而偏移的白色区域则在左侧。上面的棕色圆形区域是Alba Patera。瓦尔斯马里纳里斯是显而易见的。下面的蓝绿色圆形特征是银白色平面。南半球红色的椭圆形蓝色区域是一个巨大的地形凹陷，约2100公里（1300英里），是希腊盆地，迄今为止是太阳系已知的最大的撞击坑。
MGS上的MOLA。|
` <>`__19-47: Compare the relief (difference in elevation) between Alba Patera and Olympus Mons. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-47>`__
基于MOLA的地形图的另一个例子是，它以赫斯佩里亚平原以东的赫歇尔火山口为中心：
火星地形图结合重力和其他数据，可以计算火星地壳的总厚度，如全球地图所示：
主要位置的地壳厚度估计如下表所示：
注意地形和厚度之间相当强的相关性，这里使用相同的红色/橙色方案来表示较高的海拔/较大的厚度，蓝色表示最低的海拔/最小的厚度。
全球测量员拍摄的另一个激动人心且信息丰富的场景将北极冰盖的彩色视图与从一系列激光测高仪通道获得的地形数据结合起来，形成了这一三维视图：
冰的大小和数量（分光计确认主要是水冰）低于勘测前观测的预期。这座帽子大约有1200公里（746英里）长（大致呈圆形），厚达3公里（1.9英里）。冰的平均厚度为1公里（0.62英里），体积约为120万立方公里（288000立方英里），大约是地球上格陵兰冰盖的一半。冰盖的表面很光滑，但冰盖被大而深（高达1公里；3280英尺）的陡峭的峡谷和低谷切割，这些峡谷和低谷可能是由风吹扩大的裂缝和可能的融水造成的。位于北极的水量，以及现在位于南极的水量，似乎不足以在火星的部分地区形成海洋。相反，它可能是火星过去可能存在的任何海水的残余物。这种幸存的水与火星上类似河流的河道之间的任何关系仍然是推测性的。现在水可能分布广泛，但可能在地下。探测水是未来火星任务的目标之一。
|火星雪兰属植物的剖面图显示了由热发射光谱仪测定的镁辉石矿物学的变化。|
` <>`__19-49: Account for the area that shows the highest pyroxene content; why? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-49>`__
米格斯给火星上著名的“脸庞”洒上了新的光芒，这一点在维京人的图像中首次被发现，并被狂热者抓住，他们认为这个红色星球上丢失的文明是一件雕刻在基岩上的艺术品（如狮身人面像）。左视图是维京人的图像；中心（MGS）视图显示了有几个小山峰的特征，部分原因是偶然的阴影突出了面部；右视图是中心视图的负片，再现了阴影。
火星奥德赛（Mars Odyssey）（见下文）拍摄的一张更为近期的“脸孔”照片揭示了一种更为离奇的脸孔相似性：
在这幅图中，看起来像鼻子的岩石纪念物甚至有一个“鼻孔”。围绕着“脸”的是一层类似头发的材料。你自己判断一下这个功能到底是什么。
1999年4月，火星全球勘测员的一份报告对火星地壳的一个方面引起了一阵兴奋，这可能是与板块构造概念中涉及的地壳活动部分相对应的一个方面，这是我们理解地壳运动的基石。地球外层的活动体现在“大陆漂移”的思想中。火星全球探测器磁强计已经在火星上挑选出一系列的磁条，这些磁条系统地逆转了它们的极性。因此：
这些火星带主要在南半球的老地形中发现。它们与极轴呈高角度运动。这意味着地壳是由岩浆从类似物涌出到将板块推向俯冲带的陆上洋脊形成的（火星上还没有发现这种特征，也没有山脉在这些区域上方发生变化）。这也意味着在火星早期有一个更强大的磁场；这意味着一个（部分）熔融的核心。这一新发现的全部意义尚未评估。
1996年12月4日，JPL的探路者号在1997年7月4日降落在早期维京1号地点附近的战神谷。由于火星和地球在其轨道上的排列更为合理，这一较短的过境时间（7个月）导致探路者的主要科学目的是释放小型的“旅居者”月球车，该车由地球通过着陆器的通信系统引导。月球车独立移动（从着陆器下坡道后）长达20米远，使用六个灵活的摇杆轮，拍摄照片，并将光谱仪带到岩石表面进行分析。
这款微型车重11.5千克（25.4磅），测量结果如下：长度=630毫米（24.8英寸），宽度=480毫米（18.9英寸），高度=280毫米（11.0英寸）。利用太阳能电池板的能量，索约纳在火星日以40毫米/分钟（0.13英尺/分钟）的最大速度移动。它的前后轮独立移动以控制方向。这辆微型车使用了安装在其前部的立体摄像机，可以在其路径上对物体进行成像。每次出游都是间歇性的，因为地球上的操作人员决定了方向的变化，以到达目标岩石并避开障碍物。由于无线电和视频信号来回传输，这需要很长的时间。当它遇到小岩石时，轮子升起，滑过障碍物。
探路者上的立体照相机系统拍摄着陆器周围表面的图像，获得黑白视图和带滤色片的彩色视图。Sojourner的相机也收集了图像（主要是岩石特写镜头）。接下来，我们将展示一个周围大部分遗址的全景蒙太奇，在其中我们识别（使用友好的名字，说一个人的触摸）它访问的一些岩石。
|探路者着陆器附近火星景观的全景蒙太奇；旅居者在其斜坡附近的左边。|
许多岩石在较新鲜的表面呈灰色。这些表面呈风化和麻点状，通常至少部分被灰尘覆盖。典型的大岩石是Yogi（如下图所示），它的一侧似乎有一个红色的尘埃层，与新岩石（右侧）有一个尖锐的边界。
微探测器上的主要仪器是α-质子-X射线光谱仪（APX）。该仪器使用高速α粒子轰击土壤或岩石表面。这些粒子产生α粒子、α质子粒子和X射线的后向散射，这些粒子的能量在探测器上测定，表明有大量的元素。因此，它可以定量地检测岩石中的元素，如Si、Al、Ca、Fe、Mg、K、Na、Ti、Mn、Cl、S、P、O和C。它可以以元素形式或氧化物形式报告这些元素。下面的图表是Barnacle Bill、Scooby Doo、Yogi和一些土壤站点中许多元素的柱状图。藤壶比尔的成分接近于早些时候在维京遗址确定的，但其他岩石和土壤是不同的。
下一张图（顶部）是探路者现场的铁/硅和钙/硅元素比值与某些地球岩石的对比图。火星岩石绝对不是玄武岩。它们位于被称为安山岩的陆上火山岩组成区附近，但不在该区内。当我们将探路者岩石的元素组成重新计算为岩石学家所称的标准岩石组成时，我们发现矿物学与安山岩相似（下图）。
但是标准石英的存在（在我们分配所有其他SiO之后，剩余的SiO2 对于其他矿物），从技术上讲，这是一种英安岩。安山岩和英安岩是从大陆火山中释放出来的常见火山岩，如沿着火圈（如太平洋海岸瀑布）的火山岩。这些岩石类型在火星上的存在，如果是其他地点的典型，说明这颗红色行星已经融化并分化，因此它的地壳至少有一部分是安山岩。保罗·洛曼（本教程第12节的作者）在十多年前就假定安山岩的原始地壳可能在地球历史早期形成，可能是其他内行星的标准。
` <>`__19-50: Which rock should be darker: Barnacle Bill or Yogi? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-50>`__
图中的大部分岩石位于玄武岩和安山岩区域，显示了地球上基本到硅质火成岩（火山岩）的分类，即钠。s O+K2 O对SiO2 ：
对MGS和探路者数据的解释，加上后来由火星奥德赛（见下文）获得的数据，导致了火星表面岩石和沉积物覆盖的总地图。玄武岩呈绿色和黄色；安山岩呈蓝色，灰尘覆盖层很厚，无法记录下伏基岩数据的区域呈中棕褐色：
登陆者已经在三个相距甚远的火星地点（探路者；另外两个是维京人）收集了组成数据。一般来说，这些地点的化学成分相似。这可能仅仅意味着火星的地壳是均匀的，但更可能的解释是火星的风环流在地球上分散和均匀的成分差异。探路者遗址岩石和巨石的分布进一步支持了早期的观点，即火星过去曾有相当大的水覆盖和由此产生的水流，导致了有时在地球上观察到的与洪水有关的模式。
下面我们展示的最后一张探路者图片是一张经典的日落照片，它是在稀薄、多尘的火星大气中拍摄的，在遥远的太阳周围产生了扇形的辉光。
一系列的宇宙飞船将在21世纪的头十年被送入火星。第一艘火星气候轨道飞行器于1998年12月11日发射升空。但未能达到预定轨道。继1999年1月3日之后，火星极地着陆器显然没有实现适当的降落，因为从未收到任何信号。未来五年将有一系列火星勘测员发射升空，以2005年的勘测员为高潮，他们将收集样本返回地球。所有这一切都与美国最终将宇航员送上火星的决定有关（暂时的），在火星被这些探测器彻底探测之后。
一个成功的探测器是2001年4月7日发射的火星奥德赛号。访问其主页 JPL's site . 由于它所做的重要发现，这里是一个艺术家在围绕这颗红色星球的轨道上重现的航天器。
奥德赛号于2001年10月20日被送入轨道，现在已经进行了气动刹车，降落到距地球300公里的地方。其中一个传感器，Themis，一个热红外发射光谱仪，正在测量火星的总矿物学。GRS，包括一个伽马射线光谱仪，它将获得涵盖20种元素的成分数据，特别是与氧作为水结合的氢的证据。GRS实际上有三种仪器：伽马射线子系统、中子光谱仪和高能中子探测器（由俄国人建造）。在其完全运行模式下，GRS位于2002年6月部署的前大梁末端（见上图），这里是第一个结果之一：一张可见图像和一张相关的热图，由themis数据制成：
他们身上的5、7和8条带被用来制造这一海神谷恒河峡谷的彩色合成物。这一场景在一边大约150公里（100英里）。蓝色与玄武岩有关；紫色表示橄榄石含量高。
这张来自themis的下一张图片显示了火星上混乱地形的夜间视图。注意它与第9节所示的夜间热图像的相似性。
参考GRS仪器，宇宙射线产生中子的原理如下所示：
进入的高能宇宙辐射与表面材料中的原子相互作用，产生快速的中子，这些中子要么直接从表面逃逸到探测器，要么相互作用，同时使其变慢为具有较小能量的超热中子和热中子。能量谱分布是相关元素的函数。注意伽马射线也会产生。
下面是超热中子全球分布的初步地图（上图）和对南极区域（中心）的进一步观察。底部显示热中子全局图。蓝色表示氢含量高可解释的条件；氢比重元素更能缓和（吸收）中子。虽然有几种解释可以解释这一点，但最有可能的解释是氢与氧作为水结合。需要更多的观测来证实这一点，但大多数火星科学家都赞成下一段中描述的模型。
2002年12月发布的中子光谱仪绘制的地图显示，潜在的水（紫色的氢含量更高）比先前公布的还要多。这对全球火星地图首先显示了当南极帽基本上不含一氧化碳时的氢分布。2 后来当公司2 已经升华的北极帽，并在一定程度上再溶解在南帽。
2003年的一张基于火星奥德赛中子数据的地图强调了火星夏季和冬季北极水冰的广泛变化。这是最好的显示当第一次合作2 已经升华掉了盖子，留下了富氢（低中子计数）物质的优势，这些物质的特性几乎可以肯定是水：
俄国人绘制了一张高能快中子结果图，也显示了相似的水分布：
为了进一步比较，该图显示了所有三种中子的总体分布：
最近发布了含水量可变的区域地图（如下）。计算表明，地表附近的岩石和土壤中存在足够的水，因此，如果融化，整个星球将被厚度达10厘米（4英寸）的水覆盖。
截至2003年6月20日，GRS还没有发布除氢以外的多元素调查地图或数据。
但改进后的水图（基于中子的氢吸收）仍在继续向科学界公布。以下两张地图在2003年8月初JPL的国际火星会议上展示：
MOLA和MGS数据都用于绘制这些地图。氢数据来自奥德赛的中子光谱仪。在蓝色区域，水冰的数量在2到10%之间（假设所有的氢都存在于水中；含水矿物可能同时含有水和OH）。水增加到50%左右（黄色和橙色）到70%（暗红色到黑色），主要围绕两极；估计接近北极90%。但在阿拉伯地区和其他低纬度地区发现了高水位。
因此，来自这些中子数据集的当前结论是，火星表面及其下方的水比先前所有任务提示中预期的要多。在火星的极地和高纬度地区，在覆盖地球大部分地区的碎片中，顶部一米左右的地方似乎有大量的水冰。该层可能与阿拉斯加、西伯利亚和其他高纬度陆地覆盖层的陆上岩石和土壤材料中的永冻土相似。其中一些火星层可以被认为是一个冰床，含有少量的岩石碎片。这可能会逐渐演变成由次级水胶结的碎片的优势。
如上所述，一些冰似乎延伸到火星的低纬度地区。可能有一个永久的地下层和瞬时涂层。通过将红蓝波段MOC图像与摩尔高度表海拔数据相结合，查里图姆-蒙特地区（靠近阿尔盖尔-普兰提姆）的透视图显示（水？）山丘上的霜冻。
在每一个火星年，一部分水冰蒸发，在稀薄的大气中被输送到其他地方。运输机制可能是升华水和一氧化碳的冷凝。2 在火星强风的搅动下，尘埃上的涂层。因此，与地表环境相关的水量估计值从湖泊中的总水量高出许多。
MOC图像可能正在监测由水蒸气或冰晶组成的循环大气中的瞬时“雾”。看看这张图片：
均匀的灰色被认为是“雾”。当它经过一个火山口（66°S）时，地形会引起扰动，在含水的稀薄大气中产生波纹。
未来火星任务
这个发现需要验证和更具体的新数据。不用说，丰富的水资源的可能性已经激发了科学界的这一部分，推动了一个最终的载人火星任务。可提取水的存在不仅提供了饮用需求，而且还存在将水分解成氢气和氧气的过程，这些氢气和氧气可以作为燃料系统的一部分，为返回地球的车辆提供动力。因此释放的氧气可用于在火星上建立的任何基地呼吸，以便继续进行载人探索。一些继续勘探的任务已经获得批准，或者正在仔细规划和考虑。其中包括欧空局的火星快车和两艘美国航天局的火星探测车（MER），它们都计划于2003年启动火星，届时火星将处于一个离地球3500万英里的轨道位置。
火星快车于2003年6月2日成功驶向火星，并于当年12月到达。其中9个仪器是马西斯雷达，一种能穿透许多米进入火星表面沉积物的雷达。它还将尝试放置一个着陆器，名为“比格尔2号”。此视图是该航天器主要部件的“分解”图：
这两个MER都是为寻找水源而设计的。每个MER如下所示：
MER-1，绰号“Spirit”，于2003年6月10日向火星发射。MER-2被称为“机遇”，于2003年7月7日发射。两者都将于2004年初冬（1月）抵达。在返回数据时，我们将描述当时关键仪器的功能和结果。现在，这里是一个着陆点的地图，两个MER设置在NARS表面的背景上，在全球投影中：
勇气号正驶向古泽夫火山口，里面可能有冰冻的水。机会将流向子午线平原和富含赤铁矿（氧化铁）的岩石之间的土地，这些岩石可能与富水条件有关。着陆地点如下：
日本航天局于1998年7月发射了一个名为“野佐玛”的火星探测器。因为它没有得到足够的“踢”到它对火星的推力，它必须接受需要的推动，通过重复的轨道。它现在正按计划于2003年12月抵达，但它遇到了运行问题，可能无法成功完成任务。如果真是这样的话，其他人也能正常工作，随着2004年的临近，火星将收到四份“圣诞礼物”。
拟议的后续行动“顺路”是火星侦察轨道飞行器（2005年发射；旨在改善水资源存量）、至少两名NASA火星侦察兵（2007年和2011年）、法国/NASA联合Netlander（2007年）、NASA的Smart Lander（2009年）和两名NASA Smart Lander（第二个十年）。并非所有这些都获得了最终批准。下一个名单包括小型但装备精良航天器的侦察计划的可能候选人：
阿耳特弥斯 ：火星表面上的三个小型着陆器和微型火星车，其中两个定向到极地区域，用于探测地表和浅层地下的水、有机物质和气候；
火星环境观察者 ：研究火星大气中水、灰尘、冰和其他物质的作用以了解水文循环的部分内容的轨道器；
火星侦察雷达 ：轨道飞行器任务，雷达绘制地表地貌和非常浅的地下——大约10到16英尺（3到5米）深——以探测地下水道和其他特征；
奈亚兹 ：一套使用新的低频探测方法探测地下液态水的微型着陆器；以及
CryoScout ：设计用于使用加热的水射流通过火星极地冰盖下降。该装置可以探测到数十至数百米或码的深度，同时测量成分和寻找有机化合物。
2003年8月，美国国家航空航天局宣布资助一艘名为“凤凰”的多功能着陆器，该着陆器将致力于探测有机物质，以应对生命中持续不断的恶意争议。 应该存在 在火星上层物质中，特别是在水资源丰富的地方。亚利桑那大学的月球和行星实验室将负责这个（侦察）项目。发射的目标日期是2007年，2008年着陆。着陆地点将在北极地区。用一个机器人手臂，表面样本将由TEGA（热释放气体分析仪）进行检测。其他仪器包括质谱仪和土壤分析湿化学实验室。这是艺术家对火星表面凤凰的看法：
美国宇航局关于太阳系任务的主页上有一节 Mars missions 上面大部分都是这样描述的。
火星卫星
表面布满了小的火山口，但有一个大的火山口，名叫斯蒂克尼，几乎要把它摧毁了。这个陨石坑与小行星带停留期间与较小物体碰撞的可能性是一致的。这些凹槽可能与这个陨石坑有关。
在这张照片中，火卫一虽然很大，但与整个火星相比却是非常微小的。这张图片显示了这颗红色行星的一小部分，其实际相对大小是火卫一。这显然支持了两颗卫星只是被捕获的小行星的论点。
Deimos的弹坑更少，表面更光滑：
火星是地球上最外层的行星，在可预见的未来仍然是一个令人兴奋和多样化的地方（也许是人类）。在2010年之后的某个时候，在更多无人探测器访问火星之后，美国宇航局和大部分科学界继续宣传火星载人任务的想法。国际空间站目前正在建设中，计划于2002年建成，它将是人类探索红色星球的有利发射台。
` <>`__19-51: Assuming enough fuel to get home, besides food what essential products would you need to bring with you if you go to Mars to explore for a week or so? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-51>`__
我们结束了对火星的访问，将MGS MOC指向地球，拍摄了一幅引人注目的图像。在这幅图中，我们的星球呈现出不同的颜色，这与宇航员从月球上看到地球时所发出的“蓝色大球”的绰号相对应。
未来太空探索的一个有价值的目标是让宇航员自己从火星表面看到这幅景象。