上文書講到，在1971年的這個火星窗口期，美國人和蘇聯(lián)人各自發(fā)射了兩顆火星探測器，蘇聯(lián)人的火星2號和火星3號都發(fā)射成功了，美國人的水手8號發(fā)射沒幾分鐘就炸了，但是水手9號發(fā)射成功。

所以，1971年一共是3個火星探測器幾乎是前后腳出發(fā)，奔著火星就去了。當(dāng)然，蘇聯(lián)的探測器比較重，因為蘇聯(lián)人的火星2號和火星3號各自帶了一個著陸器，所以整套探測器的組合體就比較笨重，重量足足有3噸重。美國人的水手9號任務(wù)很單純，就是圍著火星轉(zhuǎn)悠，所以探測器比較輕，重量才半噸。因此水手9號的速度比較快，后發(fā)先至，飛了167天就來到了火星附近，成功進(jìn)入了環(huán)繞火星的軌道。比蘇聯(lián)的火星2號早了13天。比蘇聯(lián)的火星3號早了19天。因為水手9號發(fā)射比較晚。在路上走的時間比火星2號短了24天。所以啊，探測器輕，就是跑得快。

火星沙塵暴前后對比

水手9號剛一到火星，準(zhǔn)備好了，打開攝像機(jī)拍攝火星的照片，哪知道模糊一片，除了幾個山尖尖能識別，其他的一概看不清，原來，火星上刮了一場席卷整個火星表面的超級沙塵暴，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，這也沒辦法啊，因為這不是探測器的問題，這是火星自己的問題。

地面上的科學(xué)家曾經(jīng)猜想，火星上會有這種席卷全星球的超級風(fēng)暴。對專門研究行星大氣的科學(xué)家來講，這事兒也并不意外。只是沒想到這次水手9號剛好撞上?；鹦巧蠟樯稌羞@么大規(guī)模的風(fēng)暴呢？問題還是出在火星這個聊勝于無的大氣層上。

我們的地球擁有比較濃密的大氣層。這個大氣層為我們的地球提供了溫度均衡的能力，白天不會特別熱，夜里也不會特別冷。這個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有大氣層，也就談不上什么空氣流動，也不考慮什么風(fēng)不風(fēng)的問題。

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@個大氣層又不能忽略，它還是會形成風(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

熱氣會上升，向上飄，周圍的冷空氣會過來補(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?dǎo)致火星上很容易出現(xiàn)大規(guī)模的風(fēng)暴。不過呢，規(guī)模達(dá)到席卷整個火星表面，也并不是太多。平均6~8地球年才會出現(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)速快也沒用，地球上4級風(fēng)就能放風(fēng)箏了，但是火星上，怎么也得17級風(fēng)才能放風(fēng)箏。沒辦法，大氣太稀薄，實在吹不動。

所以呢，火星上掛起沙塵暴，其實塵埃顆粒并不大。能“飛沙”，但是“走不了石”。但是，火星大氣上下對流很強(qiáng)。太陽一曬，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送上高空就很難落下來。所以，沙塵暴持續(xù)時間很長。

蘇聯(lián)發(fā)行的火星2號紀(jì)念郵票

沒辦法，水手9號只能老老實實的等著。這時候，蘇聯(lián)的火星2號探測器也來了，它晚了兩個禮拜嘛。蘇聯(lián)人的探測器也順利實現(xiàn)反推剎車，被火星引力捕獲，進(jìn)入了圍繞火星的軌道。從這個角度來講，火星2號也是成功的。但是，火星2號的軌道修正出了點誤差，因為蘇聯(lián)人當(dāng)時采用的星歷數(shù)據(jù)不對。所以經(jīng)過修正以后，火星2號的軌道比預(yù)計的更低了一點。

火星2號的軌道有誤差，這就導(dǎo)致它釋放出的那個著陸器的軌道也不對。這個著陸器有點像個飛碟，因為火星存在大氣層，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，這個著陸器必須帶一個防熱大底。這個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號先踩剎車，進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道，然后呢，選擇一個合適的時機(jī)，把著陸器扔下去?？墒翘K聯(lián)當(dāng)時不是這么干的。還沒進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道，就先把著陸器分離出去了，這時候火星2號本體和著陸器是各走各的。我去著陸，你去環(huán)繞。這就等于是一點緩和余地也沒有了，著陸器必須第一時間就開始著陸進(jìn)程。所以火星2號軌道有誤差，就一定會連累到著陸器的進(jìn)入角度。

蘇聯(lián)發(fā)行的火星著陸器紀(jì)念郵票

所以啊，這個著陸器是在著急忙慌的情況下開啟的著陸之旅的，這個軌道角度太垂直，減速的路徑太短了，降落傘剛打開，還沒充分減速，這個著陸器就落地了，等于是直接摔扁了。至于怎么個具體過程，對不起看不清，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月份火星上開始刮風(fēng)，計劃又沒辦法變更，只能聽天由命了。

好在呢，火星2號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，但是拍攝回來的照片有不少算曝光過度的，根本沒法看，有用的數(shù)據(jù)少的可憐。

火星3號的情況相對好一些，起碼軌道修正比較精確，在探測器到達(dá)火星之前的4小時35分，著陸器就和探測器本體分離了。兩邊各自執(zhí)行自己的任務(wù)。火星著陸器還帶了一個小號的火星車，這東西只能線控，屁股后邊拖著個尾巴，只能在著陸器周圍瞎轉(zhuǎn)悠。

蘇聯(lián)的火星車沒有輪子，靠兩個鐵腳板一撐一撐往前走

火星3號的著陸器倒是成功的降落到了火星的表面，這次倒是沒摔扁。著陸90秒之后，這個著陸器就開始向飛過頭頂?shù)幕鹦?號本體發(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，而且全都是雜亂無章的色塊，數(shù)據(jù)完全沒意義，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。沒辦法，刮沙塵暴，啥也看不清。事后大家猜測，因為在刮沙塵暴，著陸器的天線漏電了，導(dǎo)致電池?zé)龎牧恕?/p>

火星3號本體的也的確也成功實現(xiàn)了剎車，進(jìn)入和環(huán)繞火星的軌道，但是這個軌道也不太正常。距離最近的時候是1530公里，但是距離最遠(yuǎn)的時候是19萬公里，說白了，火星3號的軌道算個偏心率很高的長橢圓。原本計劃算25小時繞著火星轉(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候拍幾張，遠(yuǎn)了就沒法拍了。小半個月拍一次，這探測器壽命才幾個月啊，你能拍幾次?。窟@種環(huán)繞器，最好當(dāng)然是繞著一個高度非常低的圓軌道運行算最好的，你這軌道弄得跟彗星似的，效率太低了。

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

從水手9號發(fā)送回到照片上，大家看到有4個火山口非常明顯，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座稍小一點的一字排開，間距均勻，后來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，后來被稱為奧林匹斯火山。這個火山長期以來都是整個太陽系最高大的山峰。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)。這是一個相當(dāng)復(fù)雜的星球，在整個太陽系，環(huán)境算僅次于地球的存在了。于是，一個老生常談的問題又一次被問出來了，火星上有生命嗎？我們的水手9號拍攝了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號只拍了60張照片，數(shù)量上就完全沒辦法比了。蘇聯(lián)在火星探測上屢屢吃癟，所以，有關(guān)火星的大部分知識，都是美國人提供的。

水手9號拍攝的水手大峽谷局部

水手9號最大的一個發(fā)現(xiàn)，就是火星表面一道長達(dá)4000公里的超級大峽谷。深度超過7000米，這道深深的傷疤幾乎切割了，火星1/4的周長。由此可見規(guī)模有多大。這條大峽谷，后來就以水手9號來命名，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)，中間有錯位，盡管總長度達(dá)到6000公里，比水手大峽谷要長，但是連續(xù)長度不如人家。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，時間長了都會被磨平，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)成了一個三岔路口。在這個地區(qū)，地下有個超級熱點，正在逐漸撕裂陸地。但是，這個三叉路口只有其中的兩岔能被逐漸的拉豁開，逐漸擴(kuò)張為大洋，另外一岔發(fā)育失敗，最終是無法拉豁的。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能被拉開，發(fā)育失敗了。

那么，火星上的這道水手大峽谷，到底是怎么來的？火星上有沒有板塊活動？可是看上去又不像有的樣子。就拿那座奧林匹斯山為例。這東西長得就像是個倒扣的盤子，扁塌塌的，一點也不巍峨壯麗。因為坡度實在不算大。雖然比周圍地面高出2.1萬米，但是只有在太空才能看出壯觀。你在山頭上，這種感覺不強(qiáng)烈。

水手9號拍攝的奧林匹斯山

這種火山叫做盾狀火山。說倒扣的盤子不好聽嘛，說鍋蓋也不好聽，還不如盤子呢。盾牌就霸氣多了。這東西也不是一天兩天長到這么高的，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，然后火山下次繼續(xù)噴，繼續(xù)在火山口周圍澆筑出高地，日積月累，就形成一座基座特別寬廣，坡度很緩慢的，但是絕對高度很高的巨大山體。

那么，問題來了，澆筑出這么巨大的一個大盤子，時間肯定不短對吧。估計有上億年之久。如果火星上有板塊運動，這座山長到一半，崩塌了，或者地層錯動了，或者有啥其他的板塊變化，最后形成的火山就沒有這么規(guī)則，這么對稱了。

總體來說，就是這座火山成長的整個過程，沒有什么特別大范圍的板塊運動。那么，水手大峽谷是怎么來的？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。這個現(xiàn)象也不太可能是巧合，東北方向延長線上，還有幾座小火山。這說明，這個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，這道峽谷就是和東非大裂谷相似，是35億年前地下熱點導(dǎo)致塔爾西斯高原隆起，這個結(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，一開始并沒有這么大這么夸張。但是后來在流水不斷地侵蝕影響之下，這道傷疤就越來越大了。

當(dāng)然，這道傷疤有過好幾次加大加深的機(jī)會，也不是一蹴而就，火山活動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。這顯然是過去流水沖刷的痕跡?？磥砘鹦堑倪^去并不是現(xiàn)在的樣子，似乎火星也有一個溫暖濕潤的過去。

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)，水也都不見了，只是因為火星沒有特別劇烈的板塊活動，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。

對了水手9號還順便給火星的兩顆衛(wèi)星拍了照片。這兩個衛(wèi)星長得都像煤渣一樣，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。過去大家認(rèn)為這兩個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。但是這也有個問題，那就是這兩個衛(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)重的長橢圓。

水手9號拍攝的火衛(wèi)一福波斯

后來大家改變了看法，可能是小行星與火星發(fā)生了碰撞，最后差生了這么兩個歪瓜裂棗。地球當(dāng)年也和忒伊亞發(fā)生過碰撞，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，水手9號顯然是收獲滿滿，這也使得NASA信心十足，制定了下一步的海盜號計劃。美國人也準(zhǔn)備發(fā)射一顆能夠在火星上著陸的探測器。一直到1972年的10月底，因為水手9號調(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號模型

同樣是在1971年，蘇聯(lián)發(fā)射了月球18和月球19號，月球18號失敗了，月球19號取得了成功，這顆探測器是一個更加先進(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)。接下來蘇聯(lián)又發(fā)射了月球20號，這顆探測器實現(xiàn)了第二次在月球上無人采樣返回。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，實在是有點少了。不過整個任務(wù)還是比較成功的。

美國人因為火星任務(wù)的成功，所以他們又把目標(biāo)對準(zhǔn)了火星軌道之外的小行星帶和木星。所以，他們有把過去那個先驅(qū)者計劃給翻了出來，繼續(xù)用這個任務(wù)代號。這一次，探測器不僅僅會拜訪小行星帶和木星，還有可能飛出內(nèi)太陽系，那么應(yīng)該給這顆探測器準(zhǔn)備點什么儀器呢，我們下回再說。