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迄2016年12月為止，人類已進行了45次火星探測活動。21世紀，人類將全面開展太陽系各層次天體與行星際空間的探測，而火星則是這些探測活動中主要的目標天體。美國、俄羅斯、日本、印度、歐洲空間局等國家或組織都已制訂了各自的長遠的火星探測計劃，每26 個月將發(fā)射2 顆以上的火星探測器，全方位地開展對火星生命信息、環(huán)境、大氣、巖石、水及內(nèi)部構(gòu)造等的探測與深入研究。中國也于2016年1月啟動了火星探測計劃，將于2020年前后發(fā)射火星探測器，逐步開展火星和太陽系的空間探測和研究。
《火星科學概論》是一部系統(tǒng)論述火星的資深性科學專著，全書共16 章，內(nèi)容涵蓋導(dǎo)言、火星概況、火星探測歷程、火星磁場與磁層、火星電離層、火星大氣層、火星地形地貌、火星化學、火星的巖石與礦物、火星土壤、火星隕石、火星地質(zhì)、火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)、火星生命信息、火星的形成與演化、火星探測的發(fā)展趨勢與展望等，并附火星地名表和火星探測年表。
中國目前已具備自主開展火星探測的能力，將在探月計劃的基礎(chǔ)上，有計劃地開展火星和太陽系的空間探測和研究。本書可為參與火星探測與深空探測工程的科技人員比較全面地了解火星提供基礎(chǔ)性資料，為從事行星科學與火星研究的高校師生提供參考，為關(guān)注火星科學研究與火星探測進展的廣大公眾提供火星科學知識的系統(tǒng)論述。

　　當今世界高新科技領(lǐng)域中極具創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性、前瞻性和顯示度的深空探測，是了解太陽系及其各層次天體形成與演化、溯源生命起源等一系列重大基礎(chǔ)性科學問題的最有效手段，是人類進行空間資源開發(fā)利用和保護地球的重要途徑，也是推動人類社會科學、技術(shù)、經(jīng)濟等發(fā)展的重要內(nèi)涵。目前，深空探測已成為世界各航天大國科技探索與創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點，而火星則因其可能是地外生命探索的主要目標天體及其可宜居等獨特性質(zhì)，也成為各國在深空探測領(lǐng)域中競相角逐的熱點和生長點。

　　人類自誕生以來，就因太空的浩瀚、神秘而敬之懼之，火星則因其快速的運動、橙紅的色彩和多變的亮度等特性尤為引人矚目。它不但常常被統(tǒng)治者或神權(quán)者所利用、被百姓所寓喻，如被古埃及人稱為地平線上的何露斯、被古羅馬人稱為馬爾斯等，也為古代的天文觀測者密切關(guān)注，他們在當時簡陋的條件下開展了多次火星觀測，彰顯了不凡的智慧，如中國古稱火星為熒惑，蘊含了對火星色彩、運動等特性和規(guī)律的概括。可以說，人類對火星在認識上的首次飛躍源于17世紀望遠鏡的誕生及應(yīng)用，但真正意義上對火星有更精準、更深層次的認識，則來自20世紀60年代以來人造探測器近距離造訪火星的探測活動：從1960年蘇聯(lián)發(fā)射了首顆火星探測器至今，人類已發(fā)射了近50顆火星探測器，實現(xiàn)了對火星的飛越探測、環(huán)繞探測、著陸與巡視探測，大大拓寬、加深了人類對火星的了解。

　　隨著航天技術(shù)的發(fā)展和探測手段的多樣化、探測精度的不斷提高，以及人類對火星認識程度的逐步加深，各航天大國對開展火星探測的熱情和頻率也逐步抬升和增加。特別是進入新千年以來，探測火星、探尋火星生命信息、探索火星宜居性已逐漸成為國際深空探測的主流，在一定程度上，各航天大國對火星的探測熱情已經(jīng)超越了月球。實際上，中國開展火星探測的可行性論證幾乎同步于開展月球探測工程的論證工作：20世紀90年代開始，在國家863項目支持下，中國科學家已就火星探測的意義、科學目標等開展了自發(fā)性的研究工作，隨后又與航天技術(shù)專家一起開展了火星探測必要性和技術(shù)可行性的論證工作；2007年底，成功發(fā)射嫦娥一號衛(wèi)星后，受原國防科工委（現(xiàn)國防科工局）的委托，由孫家棟院士、歐陽自遠院士負責組織開展了我國開展火星探測方案的論證工作；從2010年底開始，國防科工局領(lǐng)導(dǎo)和組織開展了更為全面、更為細致的論證工作；2014年9月，國防科工局對外宣布，正式啟動我國首次火星探測工程的預(yù)先研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)工作；2016年1月，國家批準了我國首次火星探測工程的綜合立項報告，標志著我國首次火星探測工程正式實施。

　　雖然人類對火星進行了幾千年的觀測和近60年的軌道遙感和表面原位探測，對火星科學的認識取得了長足進步，但這對于真正認識火星、利用火星、開發(fā)火星來說還遠遠不夠，就火星本身的科學內(nèi)涵而言，仍存在諸多科學謎團，需要我們進一步去探索、去研究、去考證。

　　比如，不同于地球磁場，火星雖有很強的巖石圈剩余磁場和多極子磁場特征，卻沒有全球性的偶極子磁場，但根據(jù)現(xiàn)有的行星演化理論，火星早期也應(yīng)該具有全球性的偶極子磁場，那么，包括火星發(fā)電機的開始與消失時間、條帶狀巖石剩磁分布特征及其成因機制等諸多事關(guān)火星磁場形成的物理機制及其演化過程，進而延伸至火星演化理論體系等重大科學疑團仍有待于進一步探究與詮釋。火星電離層是太陽風與火星之間發(fā)生相互作用和火星水逃逸的重要場所，其與火星磁場、火星大氣層等均是火星空間物理研究領(lǐng)域的關(guān)鍵要素。同樣，目前在火星電離層中到底發(fā)生著怎樣的化學作用仍是火星科學界的一大謎團，抑或說是一個頗具爭議的研究熱點。毋庸置疑，火星大氣的結(jié)構(gòu)、組成、物理化學過程、運動特性及其與太陽風的相互作用是火星塵暴、氣候的發(fā)生和變化的重要控制因素，其中隱匿的許許多多科學細節(jié)及相關(guān)機制也一直令學術(shù)界感到困惑。

　　又如，火星的形貌與構(gòu)造體系，既發(fā)育著以外力為主成因的布滿表面的撞擊坑和風成地貌、古水流體系等，也有以內(nèi)營力為主成因而孕育出的諸如火山口形貌、山脈構(gòu)造體系等，既是火星內(nèi)部演化在火星表面上的綜合顯現(xiàn)，又表征著火星固體表面與其外部環(huán)境的相互作用。這些復(fù)雜型與綜合型的火星形貌與構(gòu)造體系又蘊含著怎樣的火星綜合演化歷史呢？火星的今日與昨日又有多大的雷同和差異呢？這些科學問題既是基礎(chǔ)性的又是綜合性的，同樣需要我們進一步挖掘和闡釋。

　　再如，火星早期的主要熱流機制是什么？火星過去、現(xiàn)在的火山活動是怎樣演變的？火星殼為什么會出現(xiàn)二分性？這諸多的問題，涉及更深層次的有關(guān)火星的成分、資源、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形成與演化、乃至火星與其他類地行星的差異性等重大核心要素，這些絕不是靠次數(shù)有限的火星探測就能解決的。特別是，火星的過去、現(xiàn)在是否有生命發(fā)育？解開這一疑團也不僅僅是靠對火星過去曾有大量的水體等幾個要素的分析就能解釋清楚的。更具挑戰(zhàn)性的問題是，能否通過改造火星使之成為人類的新家園呢？這一涉及哲學領(lǐng)域的科技難題，難道不需要我們不斷從科學上去考證、從技術(shù)上去驗證嗎？

　　本書正是基于這些科學疑團以及我國剛剛啟動首次火星探測工程的契機而組織編寫的。

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