火星研究的新成果
一、研究火星地貌环境的新信息
（一）探索火星地质地貌的新进展
1．火星早期地质历史研究的新成果。
重新解释火星早期的地质地貌。2015年3月2日，法国巴黎第十一大学西维亚·布莱领导的研究团队，在英国《自然》杂志上发表论文称，他们基于最新的地貌证据，重新解释了火星早期的地质历史。
火星拥有“太阳系大家庭”中最大的火山岩组，即塔尔西斯地区，这是一片广阔的高原，在37亿年前开始形成，它在火星表面上形成了一个明显隆起。塔尔西斯地区今日处在火星赤道位置的原因，是火星相对于其旋转轴线进行了重新定位，即真正的极移(地极移动)。
此前已有科学家提出，塔尔西斯地区在诺亚纪(火星的诺亚纪是41亿年前到37亿年前)的晚期形成，并且对火星上山谷的走向产生了影响。而此次，布莱研究团队通过建模，对塔尔西斯火山地区形成之前的火星地貌进行了重建。
他们的研究结果显示，火星的山谷网络走向并不需要塔尔西斯地区的出现，当时火星上的降水和山谷形成有可能是和塔尔西斯隆起同时发生的。研究同时发现，火星在距今37亿年到30亿年前的赫斯珀利亚纪，有着长期的火山活动。
研究人员认为，在塔尔西斯隆起形成时火星上有降雨和降水，由他们构建的火星年轻时的模样新地貌图，可以给研究火星地质史的头十亿年提供一个新的框架。
2．火星山脉演变研究的新成果。
⑴好奇号破解火星夏普山成因之谜。2014年12月，美国媒体报道，好奇号漫游器最近观察，火星上的夏普山是几千万年前由一大片湖床的沉积物逐渐累积形成的，这个湖床是盖尔陨石坑。对此科学家的解释是，古老的火星曾保持着一种气候，能在红色行星的许多地方产生长期存在的湖泊。
喷气推进实验室好奇号项目副主管阿什温·瓦萨瓦达说：“如果我们对夏普山的假设站得住脚，那种认为火星上温暖湿润的环境是短暂的、局部的，或只存在于地下的观点就受到挑战。一个更激进的解释是，火星古老的大气层更厚，能把全球温度提高到零度以上，但迄今为止，我们还不知道它的大气是怎么做到这一点的。”
夏普山直立约5千米，较低的山侧曝露出数百个岩石层，湖泊、河流和风化沉积岩交替出现，见证了一个火星湖泊反复填充与蒸发的过程，这个湖泊比以前考察过的任何封闭湖泊都更大、更持久。
这种层积山为何会坐落在一个陨石坑中？好奇号项目科学家、加州理工大学约翰·格罗钦格说：“在解开夏普山之谜上，我们正在取得进展。现在哪里有一座山，哪里就可能曾经是一系列的湖。”
目前，好奇号正在调查夏普山最低处的沉积层，这部分岩石高150米，称为“默里地形”。河流携带着泥沙淤积在湖底，在河口处的沉积物也不断堆积，形成三角洲，就像在地球上的河口处所见到的。这种循环不断地周而复始。
格罗钦格说：“这种湖泊事件一次次发生着，每一次重复都告诉人们，这里进行着另一种环境运作的实验。随着好奇号在夏普山上爬得更高，我们将进行一系列实验来证明大气、水和沉积物是怎样互相作用的。我们会看到湖泊怎样随着时间而发生化学变化。这是由我们目前的观察所支持的假说，也是为今后实验提供一个框架。”
当陨石坑被填到至少几百米的高度后，沉积物开始变硬形成岩石，层层堆积，随时间流逝被雕刻成山脉形状，陨石坑周边的材料被风蚀除去，成为现在的山脉边缘。
从2012年在火星着陆的位置，到现在夏普山的工作地点，好奇号已走过8公里旅程，为人们揭示了火星湖泊时代陨石坑底形状变化的线索。好奇号科学小组成员、伦敦帝国学院的山吉伍·古普塔说：“我们发现的沉积岩让人联想起小型的、古老的三角洲。从以河流为主的环境到以湖泊为主的环境，好奇号穿越了两者的界限。”
火星探测计划首席科学家迈克尔·迈耶说：“通过破解夏普山形成之谜，我们获得了许多有关火星环境演化的知识，有助于指导我们寻找火星生命的未来任务。”
⑵五千万年前火星火山开启“静音模式”。2017年3月21日，美国航空航天局戈达德飞行中心研究员雅各布·理查森主持的研究团队，在德克萨斯州召开的月球和行星科学会议上发表研究报告称，火星火山阿尔西亚·曼斯在其最后一轮活跃期内，每隔100万～300万年就会迸发一次新的熔岩流。最后的火山活动大约在5000万年前就停止了，此时正是以恐龙为代表的地球古生物灭绝的白垩纪时代。相关论文发表在《地球和行星科学通讯》上。
理查森介绍了最新研究结果，他说：“该地区火山活动高峰发生在大约1.5亿年前，与地球上晚侏罗纪时期重合。最后一个或两个火山口，可能在5000万年前较活跃，此时地球恐龙也消失了”。
研究团队利用美国航空航天局火星侦查轨道仪上的高分辨率相机，获得了火山口内的火山特征成像，从29个火山口中的每一个绘制了熔岩流的边界，确定了地层分层。研究人员还计算了直径至少100米的火山口的数量，估计了熔岩流的年龄。借助新的计算机模型，将上述两类信息组合起来，发现最古老的熔岩流可追溯至2亿年前，最新的则发生在约5000万年前。
此外，该模型还估算了每个熔岩流的体积通量。理查森解释说：“想象一下，它就像一个缓慢的泄露的岩浆水龙头，阿尔西亚·曼斯活跃高峰期每300万年才产生一个火山口，而地球上类似地区只需要1万年。”
业内专家表示，更好地了解火星火山活动何时活跃、为何安静下来非常重要，它能帮助科学家更好地研究这颗红色星球的历史和内部结构。
3．火星峡谷与山坡探索的新成果。
⑴研究显示火星峡谷可能由风“雕刻”而成。2015年3月9日，美国加利福尼亚大学圣克鲁兹分校，地质学家乔纳森·帕金斯领导的一个研究小组，在《自然·地球科学》杂志网络版上发表论文称，他们研究了位于智利东北部安第斯山脉中的峡谷，发现风“雕刻”一些峡谷的速度是水流的10倍。这一发现，或许对了解火星古老的峡谷裂痕是如何形成的，具有重要意义。
美国约翰·霍普金斯大学应用物理实验室行星地质学家纳珊·布里吉斯表示：“山谷和峡谷被风侵蚀的速度，此前一直没有得到很好的研究，而我认为，这正是这篇论文所作出的巨大贡献。”
即便是在地球上，通常也很难将风对一条峡谷的影响与水的影响区分开来。然而，该研究小组发现了一次完美的“天然试验”，进而能够梳理每种因素在其中扮演的角色。他们发现，在智利东北部共有36条峡谷被天然地分为两组。所有这些峡谷都具有相似的岩石类型和气候，但第一组峡谷暴露在狂风中，而第二组峡谷则被一座山脉所屏蔽。
当研究人员利用卫星图像比较这两组峡谷后，他们发现，暴露在风中的峡谷更长、更平滑，并且自从这里的岩石在几百万年前初次形成以来，这些峡谷的生长速度便要比那些寂静的峡谷快上10倍。
研究人员发现，多风的峡谷在地球表面形成了长长的沟槽，令人不禁想起了猫的抓痕；而无风的峡谷则是短粗的，形状就像圆形竞技场。很显然，由风沙造成的磨损延长了这些峡谷并抛光了其斜坡中的裂痕。
这些峡谷位于阿塔卡马沙漠的边缘，那里的空气非常干燥，多风的气候为形成由风冲刷的峡谷提供了最佳条件。研究人员指出，类似的风沙可能在同样灼热的火星表面形成了峡谷。
火星上的风曾转移了沙丘并侵蚀了基岩，但当提到火星上的峡谷，研究人员通常认为水是占主导地位的塑造力量。然而新的研究表明，这可能并非实际情况。
并未参与该项研究的佐治亚理工学院地貌学家肯·费里尔指出，在火星上，“由于干燥了如此长的时间，因此峡谷很可能被大量的风所改变”。但他说，如果科学家已经将这一效应打了折扣，“那么我们试图去估算有多少水曾经在火星上流淌，则会存在相当大的偏颇”。
假设风已经扩充了火星上的峡谷，而科学家又忽视了风的效应，这将很可能过高估计曾在火星上流淌的水量。
研究人员指出，除了其他方面，火星在大气、重力和岩石类型上都与地球存在差别。因此，进行更多研究，以全面了解这些条件，如何改变风对这颗行星表面峡谷的塑造能力是必需的。
布里吉斯说：“我不认为它能够回答所有问题，但这项研究依然为我们了解火星的历史，提供了一些发人深思的东西”。
与地球相比，火星地质活动较不活跃，地表地貌大部分于远古较活跃的时期形成，有密布的陨石坑、火山与峡谷，包括太阳系最高的山奥林帕斯山和最大的峡谷水手号峡谷。
⑵认为火星山坡是由沸水雕琢出来的。2016年5月，法国南特大学马里恩·玛瑟领导的一个研究团队，在《自然·地球科学》上发表论文称，他们认为，过去在火星表面上发现的一些地貌变化，可能是在稀薄大气的低压环境中，液态水沸腾导致的结果。
在火星表面的低大气压下，水无法稳定保持液态，如果不是很快结冰就会沸腾，液态水的存在很短暂。过去，有研究认为，火星夏季山坡上出现的沟渠是流动的咸水(盐水)的作用，虽然那时并不清楚短暂的少量水流是如何产生这些表面变化的。
玛瑟研究团队在地球上的一个“火星屋”进行了一系列实验室研究，观测在火星的表面条件下，水如何与沉积物产生相互作用。他们在一个沙坡的顶部放了一块冰，并观察了融化的水如何通过沙向下渗流。
在地球的类似条件下，水的滴流对于山坡的影响很小。然而，在火星较低的气压环境下，他们发现水沸腾了，导致沙粒喷射，随后沙粒产生了堆积，直到坍塌。研究者发现，在这些实验坡上，这种过程形成的小沟渠和火星上观测到的很像，这表示火星上可能发生了类似过程。
荷兰乌得勒支大学沃特·马拉对此观点进行评论时写道：“形成我们在火星上观测到的地貌形态，需要的可能是水的不稳定性，而不是稳定的水或者盐水。”
4．火星沟渠成因及现状研究的新成果。
⑴研究表明火星上沟渠可能由干冰雕凿而成。2015年12月21日，法国国家科学研究中心、巴黎第十一大学的研究人员塞德里克·皮洛尔盖特与弗朗索瓦·福盖特领导的研究小组，在英国《自然·地球科学》杂志网络版上发表研究成果显示，火星上的沟渠可能是由干冰雕凿出来的。这项研究表明，尽管火星上的沟壑看起来和地球上水流冲刷形成的沟壑十分相似，但两者背后的机制可能完全不同，而干冰也可以是火星上沟壑成因的一种解释。
在火星中纬度地区的山谷中，经常能看到横切的沟壑。这些沟壑的形状和地球上溪流冲刷形成的沟壑类似，让人们误以为两者的来源是一致的。但其实，现代火星表面出现沟壑的地区太冷了，不会有大量液态水的存在。这些沟壑的历史都少于几百万年，现在仍有一些正在形成当中，并且季节性地在一些山坡上出现，其活跃的时间与火星表面二氧化碳形成的干冰融化的时期相吻合。这些都表明，干冰可能在这些沟壑的形成过程中有所参与。
该研究小组提出，如果由一层二氧化碳形成的干冰覆盖一个山坡，那么随着干冰的融化，二氧化碳气体会被困在冰层下方并聚集起来，最终让下方的土壤失去稳定，引发气体和碎屑的流动。
研究人员使用一个数字模型来模拟这一过程，模拟显示的干冰驱动过程，目前可以解释很多观测到的火星上沟壑的特征，包括它们在火星上的分布方式。
⑵机遇号火星车将首次探索火星沟渠现状。2016年10月7日，美国航空航天局官网报道，机遇号火星车将开进一个沟渠，这将是火星车第一次探索由液体冲刷形成的火星沟渠。
机遇号项目首席科学家、美国康奈尔大学的史蒂夫·斯奎尔斯在一份声明中说：“自20世纪70年代起，我们就从火星轨道上看到了由液体冲刷形成的沟渠，但从未在地表近距离查看过。我们希望弄清楚这种液体，是否是混杂着大量碎石与水的泥石流，还是大部分是水但含少量其他物质的水流。”
2011年下半年以来，机遇号火星车一直在直径为22公里的奋进陨石坑西部边缘活动。机遇号曾在那里裸露岩层中发现黏土物质。黏土物质是火星上曾经有水的证据之一，说明远古火星可能曾有适宜生命的湿润环境。
探索火星沟渠，将是机遇号从10月1日开始的两年新任务期的第一个任务。这个沟渠位于机遇号现在位置以南约1公里的地方，呈东西走向，有两个足球场那么长，机遇号将在整个沟渠中走上一遍。
在探索完这个沟渠后，机遇号接下来将第一次开进奋进陨石坑的内部，对其中的岩石展开研究。斯奎尔斯说，奋进陨石坑外部平原的岩石富含碳酸盐，应该形成于与水相关的过程中；而陨石坑内部很久之前曾有水流入，所形成的岩石可能与外部有所不同。
5．火星地下洞穴研究的新成果。
火星发现直径35米罕见地下洞穴。2012年8月，国外媒体报道，近日，美国航空航天局科学家，在由火星勘测轨道器上的高分辨率成像科学实验相机，拍摄的一张火星照片上，发现了一个罕见的洞穴。照片显示，在火星帕蒙尼斯火山的斜坡上，出现一个明显的陨石坑状洞口，陨石坑似乎通向一个地下洞穴，洞口的右侧被部分照亮。
科学家们根据这幅照片，以及后续传回的系列照片进行分析，结果表明这个洞口直径大约为35米。内部的阴影角度表明，下方的洞穴深度大约为20米。为什么会在洞穴周围出现一个圆形的陨石坑？这个问题引起了科学家们的思考和猜测。此外，科学家们对这个洞穴之所以如此感兴趣，原因在于这样的洞穴，其内部可以免受火星表面恶劣环境的影响和破坏，应该是火星生命生存较为理想的环境。
研究人员认为，此类洞穴将是未来太空船、探测器、机器人甚至人类星际探险者首要的探测目标。科学家此次所研究的照片，都是由火星勘测轨道器上的高分辨率成像科学实验相机所拍摄。
6．火星岩石与陨石研究的新成果。
⑴好奇号发现火星岩石中存在氮化物。2015年3月24日，物理学家组织网报道，氮是地球上生物重要的营养来源。日前，美国航空航天局戈达德太空飞行中心，行星地球化学家珍妮佛·斯特恩主持的研究小组，分析好奇号火星车之前收集的样本，发现了火星岩石中存在氮化物的证据。该研究结果发表在美国《国家科学院学报》上，也进一步支持了这颗贫瘠干旱的红色行星，可能曾有适合生物居住环境的观点。
斯特恩说，虽然行星科学家一直在寻找有机碳，但我们也知道氮在生命中也扮演着不可或缺的角色。
据报道，研究小组分析了好奇号三个驻地附近的样品，分别是来自石巢的风成沉积以及来自约翰·克莱因和坎伯兰的泥岩沉积，并由火星样品分析处理器或是由好奇号内部名叫山姆的样品分析器处理。对这些驻点的访问，是好奇号在绕道期间的主要使命。盖尔陨石坑有丰富的粘土层，看起来像用于寻找过去居住环境标志的一个理想点。好奇号现已挺进到位于盖尔陨石坑中心位置的夏普山。去的过程存在风险，但却有所收获。约翰克·莱因和坎伯兰泥岩曾出现一系列的化学物质和水蚀变矿物，那么如果生命真的在这个红色星球存在过，这就是一个有潜力的首选地。
现在，对岩石中氮化合物的分析进一步加强了这一观点。
岩石样品在炉中被加热，并最终产生气体。研究人员对这些气体进行分析发现：存在大量的一氧化氮，这可能来自被加热之前的硝酸盐。随后，研究人员对一氧化氮进行检测，并仔细减去来自火星车自身的污染量，以确保没有得到一个错误的信号。完成后发现仍剩余大量氮，相当于硝酸盐在地球上极为干燥地方的数量，如美国南部的阿塔卡马沙漠。
硝酸盐是重要的分子，因为它让生物获得氮元素并让氮元素开始工作变得更加容易。大气中的氮通常以氮氮三键存在，使其具有牢固的分子结构，不易被分割。而硝酸盐中的一个氮原子与三个氧原子以单键或双键形式相连，比较容易拆开。
斯特恩指出，地球上的大部分硝酸盐是由生物产生的，但在火星上，研究人员认为硝酸盐是在一个热冲击过程中产生的，如雷击或小行星撞击。他说：“接下来的步骤，是看看是否还有其他任何生成这些硝酸盐的过程仍在火星上发生。”
⑵好奇号发现火星铁陨石。2017年1月，今日宇宙网报道，美国航空航天局好奇号火星车，已经在这颗红色星球上发现了3块陨石。从公布的拍摄于1月12日的图像可以看出，当时火星车探测了夏普峰，那里似乎有一块铁镍陨石，这正是在火星上发现的为数不多的陨石之一。
好奇号似乎已经对这块奇怪的岩石，作了近距离探测。据报道，接近岩石中心的3个小亮点，可能是好奇号化学摄像激光仪弄出的小坑，该设备会利用分光仪评估岩石的构成。
如果化学分析结果表明它绝大多数由铁构成，那将能够确定这是一块来自小行星核心的陨石。这也将使它成为火星车发现的若干相关陨石之一，其中有5块是由机遇号火星车发现的，勇气号火星车则拍摄了另外两块潜在陨石的图像。
奇怪的是，所有这些陨石都是由铁构成的，而事实上，地球上95%的陨石是岩石。这可能是因为火星，及其地形环境，对岩石和金属陨石的不同侵蚀方式造成的，或者这只是因为很难在火星崎岖的地形上挑选到一块特别的岩石。
很难通过初步探测，了解这块潜在陨石的更多信息。这块陨石看起来光滑而有光泽，这意味着它是近期落下来的，并未被过度侵蚀。但火星并没有地球上会侵蚀掉陨石光滑表面的氧气和水，从而让人们推测它掉落下来的时间。或许，它并不新鲜，而可能已经在火星上待了较长时间，并被这颗星球上巨大的沙尘暴磨光了。
（二）探索火星气象与环境的新进展
1．火星气象气候研究的新成果。
⑴火星上空发现奇怪灰尘云和明亮极光。2015年3月19日，物理学家组织网报道，美国航空航天局“火星大气层和挥发物演化”飞船，正在绕火星飞行，它监测到一种奇怪的灰尘云和一种明亮的极光，研究者称两者均属意料之外的独特现象。
2013年11月，该飞船发射升空，主要任务是研究火星为何失去了水和大气层，目前其正处于一年任务期的第4个月。它在2014年12月探测到了类似地球北极光的极光，被科学家昵称为“圣诞之光”。
极光发生在地磁风暴被太阳暴化解的时候，该过程引起的电子等能量粒子冲入大气层，引起灰尘闪光。美国航空航天局在德克萨斯举行的月球与行星科学年会上，发布了相关发现结果。
据报道，2014年12月火星表面形成有关极光探测的地图显示，极光曾在北半球扩散且没有被限制在任何地理学固定位置，整个极光持续了5天时间。
美国科罗拉多州立大学极光探测图像小组成员阿纳德·斯迪鹏说：“特别让人惊讶的是，我们看到的极光，在大气层中的深度比地球极光的位置更深。产生极光的电子能量一定很强。”
专家认为，导致火星极光能量粒子的来源是太阳，因为“火星大气层和挥发物演化”飞船的太阳能量粒子探测装置，在极光初始时期，检测到一个巨大的能量电子激增过程。自从火星数十亿年前失去了具有保护作用的磁性地带，太阳粒子就直接击穿大气层并深入渗透进去。
此外，借助于该飞船的帮助，科学家也在火星表面上空150公里处，观察到了不同寻常的灰尘云。灰尘的来源、组成以及是否是暂时现象尚未知晓。美国航空航天局专家说：“可能的来源，是从大气层中飘荡起来的灰尘；或者来自火星的两个卫星；也许从太阳风而来；还有可能从绕太阳飞行的彗星上获得。然而，火星上没有能够解释灰尘来自上述来源的运行过程。”
⑵研究证实火星上曾存在“酸雾”。2015年12月，美国媒体报道，尽管火星气候与地球截然不同，但最新研究表明，在火星上也曾存在过“酸雾”。近日，在美国巴尔的摩召开的美国地质学会2015年学术年会上，来自美国伊萨卡学院的行星科学研究员绍莎纳·科尔报道了这一研究成果。
2014年，美国勇气号火星车成功着陆于火星南半球古瑟夫撞击坑，开始了为期6年的科学监测任务，对撞击坑内哥伦比亚丘陵附近的岩体进行细致的成像分析和岩石成分分析。利用阿尔法粒子X射线光谱仪对位于赫斯本德山和坎伯兰岭间长约200米，名为“瞭望塔类”露头的岩石化学成分的分析结果表明，这些岩石化学成分一致。
然而，利用穆斯堡尔光谱仪的分析结果却表明，这些地区的氧化铁比例并不相同，其中部分岩石中氧化铁含量高达100%，但在30米距离内的其他地区，氧化铁的含量则降至0.43%～0.94%。慕斯堡尔光谱仪和微型热发射光谱仪的数据则表明，这些岩石中的矿物成分和晶体结构发生了改变，非晶体结构增加，这些特征与全景相机、显微成像仪得到的岩体表明出现很多小凸起的图像特征完全符合。
基于这些证据，研究人员推测，这些发生变化的岩石可能遭受了来自外界的改造。这种改造很可能是由于火山活动时期，岩石暴露于具有腐蚀性的酸性水汽之中，使得酸雾凝结在岩石表面，逐渐溶解岩石中的物质，并在岩体表明冷凝形成凝胶，而这些凝胶在吸附的水分蒸发之后便形成了颗粒状凸起。
⑶通过模拟揭开火星沙尘旋风之谜。2016年7月，日本理化学研究所计算科学研究机构的一个研究小组，在美国《地球物理研究快报》发表研究成果称，他们利用超级计算机“京”进行超高解析度模拟，再现了火星大气中的“沙尘旋风”，并在统计学上了解了尘埃旋风的规模和强弱。
地球沙漠地区有时会在晴天突然出现旋风。由于旋风会卷起大量沙尘，因此被称为沙尘旋风。火星上沙尘旋风频发，有时巨大的沙尘暴甚至会覆盖整个火星。
火星大气中的沙尘对气象影响巨大，但科学家对这些沙尘的数量和分布并不十分了解。美国国家航空航天局，从1970年代至2000年实施的多次火星探测发现，火星表面各处均存在沙尘旋风。但由于观测到的沙尘旋风数量有限，且都是静止画面或动画，无法得到准确信息，因此，推测的火星旋风规模和强度误差较大，对其统计学上的性质也不甚了解。
为此，研究小组以该所开发的“大气漩涡模拟”数据模型，设定火星大气数值，利用超级计算机“京”进行模拟运算。在对流活动最为活跃的夏季，他们将水平和垂直方向各约20公里的区域，分割成500亿个立方体格子，经过200小时的模拟运算，成功产生了3000个以上的尘埃旋风，即在1平方公里范围内存在8个以上沙尘旋风。其规模从水平半径数米至数百米，强度为每秒一米至每秒数十米的风速。
研究人员从大量模拟案例中通过逆向推测，得到了沙尘旋风半径、最大风速、气压等数据，然后经对沙尘旋风规模和强弱的统计学分析，明确了何种规模的沙尘旋风会以何种频度发生。
据悉，研究小组还将继续通过反复模拟，了解沙尘旋风发生季节和地点的差异，以期为将来实现火星天气预报及人类登陆火星创造条件。
2．火星地面环境与辐射环境研究的新成果。
⑴火星地面灰尘“有毒”可能严重妨碍载人探索。2013年5月8日，《新科学家》杂志网站报道，正在美国华盛顿参加“人类对火星峰会”的科学家指出，火星灰尘对人体健康有危害，可能会严重妨碍载人探索任务。实验室研究表明，火星地面尘埃中包含着细粒度的硅酸盐矿物，一旦吸入，硅酸盐尘埃会与肺部的水发生反应，生成有害的化学物质。
该峰会旨在研讨2030年前发射火星载人任务的可能性，以及如何克服人类登陆火星所面临的挑战。美国国家航空航天局首席健康和医疗官理查德·威廉姆斯在会上说，越来越多的证据表明，火星上似乎广泛分布着高氯酸盐，而高氯酸盐对甲状腺的危害众所周知。
2008年，凤凰号探测器在火星北极附近首次发现高氯酸盐。“好奇”号火星车也在2012年12月利用携带的火星样品分析仪器，对从一个名为“岩巢”的地点掘起的火星土壤进行了分析。火星样本分析项目主要负责人保罗·马哈菲说：“我们相信岩巢的土壤样本中可能有高氯酸盐。因为火星地面上尘土遍布，这当然应该被视为影响人类健康的因素之一加以考虑。”
问题不止于此。在过去的几个月里，“好奇”号还发现了极有可能是石膏的矿脉，这也是个麻烦，普拉根太空开发公司的联合创始人格兰特·安德森说。“石膏本身并不真的有毒，但如果吸入体内，就会在肺部累积，就像煤矿工人的肺尘病一样，导致肺活量出问题。”美国国家职业安全和健康研究所已将可刺激眼睛、皮肤和呼吸系统的石膏粉尘归为有害微粒。
当然，在氧气稀缺、辐射重重的火星地面上，宇航员会在特殊环境中活动，避免直接吸入火星灰尘，即便要冒险外出，也会穿上太空服作为防护。但安德森说，从“阿波罗”登月任务的经验来看，经过35亿年风蚀而被磨损成极细小圆形颗粒的火星灰尘，会因静电作用而紧紧地附着在太空服上。由于无法轻易将其从衣服上清除掉，这些灰尘随即会进入宇航员的生活空间。漂浮的火星地面粉尘可能会阻塞空气过滤器、净水器以及其他关键仪器。
⑵好奇号发现火星辐射水平与低地球轨道近似。2012年11月，美国媒体报道，博尔德西南研究院的唐·哈斯勒，是好奇号火星探测器辐射评估探测装置（RAD）的主要研究者。他表示，好奇号初期的辐射测量，为那些或许有一天登陆火星的人类探险者增加了希望，这也是有史以来第一次在另一颗星球的表面进行测量。近日，他在一场记者招待会上说：“宇航员绝对能够在这种环境中生存。”
辐射评估探测装置的主要目标，是描述火星的辐射环境，它既能帮助科学家们评估火星过去和现在存在生命的可能性，也有助于火星的未来载人探测。哈斯勒说，自从8月份好奇号在火星登陆以来，辐射评估探测装置已经测量到的辐射水平，明显类似于国际空间站的宇航员所遭受的那些辐射。他接着补充道，火星表面的辐射大约只有好奇号在9个月的深太空旅行中遭遇的辐射水平的一半。
这些发现表明，火星的大气虽然只有地球大气厚度的1%，但是提供了一个巨大的屏障来阻挡快速移动的危险宇宙粒子。目前，好奇号正在探索这种屏障的本质。研究人员称，辐射评估探测装置已经观测到这种辐射水平，随着火星大气每天的厚薄变化过程增减大约 3%到5%。
哈斯勒强调，辐射评估探测装置的发现只是初步的，因为好奇号在火星的两年期任务只过了三个月。他和他的团队还没有确定火星辐射水平的硬性数字。哈斯勒说道：“我们正在对此进行研究，而且我们希望在近期的地球物理联合会的会议上公布结果。”
二、探索火星大气组成成分的新信息
（一）火星大气中氢气与甲烷研究的新进展
1．探索火星大气中氢气变化的新成果。
⑴发现氢原子正“成群结队”地逃离火星。2014年10月15日，每日科学等网站报道，美国航空航天局火星大气与挥发演化航天器发回了它的第一张图，显示火星正处在一个被侵蚀的过程中：氢原子正“成群结队”地从这颗红色行星上离开，逃逸到深太空去。
据报道，最新发布的图像，由火星大气与挥发演化航天器携带的紫外光谱成像仪，在椭圆轨道上距火星较远处拍摄，为科学家提供了首张高能太阳粒子风暴图，显示了大气中稀薄的氧气、氢气和碳元素包围着火星，并合成了星冕下大气高度变动区的综合图像。
太阳高能粒子，是太阳耀斑或日冕物质喷射时喷出的高速粒子流。科学家认为，太阳高能粒子是造成火星大气损失的一个可能机制。据卫星观测，9月26日爆发的太阳耀斑产生的日冕物质喷射，在9月29日到达火星。火星上层大气边缘是一层稀薄的氢氧冕，是大气和太空的边界。在这一区域，二氧化碳或水分子分解为原子，逃逸到太空中。这些分子控制着气候，跟踪它们就能帮助理解火星过去40亿年的历史，追溯它是如何从温暖湿润变成寒冷干燥的。
加利福尼亚大学伯克利分校高能粒子仪器主管戴文·拉森说：“高能粒子经过星际空间后，把它们的能量注入火星上层大气。像这种典型的高能粒子喷射事件每两周就会发生一次。在所有仪器打开后，我们还希望能跟踪上层大气对它们的反应。”
科罗拉多大学博尔德分校行星科学家布鲁斯·雅可斯基说，这是首张能清晰看到关键元素，怎样从火星大气中逐渐逃逸的图像。
火星大气与挥发演化航天器遥感小组成员、科罗拉多大学博尔德分校的麦克·查芬说，图像显示氢气正在“成群结队”地离开火星大气，到达10倍于火星半径的地方进入太空。氢原子由火星上层大气的水蒸气分解产生，由于氢气比氧气轻，逸入太空相对更容易。他说：“这样就有效地从火星大气中除掉水分。”
氧气和碳原子也聚集在离火星较近的地方，也在逃离火星。在大气深处，氧气形成臭氧分子，堆积在火星南极附近。参与研究的科罗拉多大学贾斯汀·戴恩说：“在火星上，紫外光照射水蒸气产生的副产品很容易破坏臭氧。跟踪臭氧就能跟踪火星大气中发生的光化学反应。在火星大气与挥发演化航天器的主要科学任务中，我们将更完整详细地探索这一点。”
火星大气与挥发演化航天器2013年11月发射，2014年9月21日入轨，轨道周期35小时。任务目标是帮助解开火星大气失水之谜。在火星大气与挥发演化航天器开始它的主要科学任务之前，大约要进行两周的仪器矫正与测试。自照片拍摄以来，火星大气与挥发演化航天器的轨道缩小，现在每4.6小时绕火星一周。这让它能更详细地查看挥发性物质是怎样从大气中逃逸的，但要看它们能否逃得更远则变得更困难。
⑵研究表明少量氢或甲烷曾让火星保持足够温暖。2016年11月1日，有关媒体报道，美国哈佛大学罗宾·伍兹沃斯领导的研究团队对外宣称，他们的研究表明，大气中的少量氢或甲烷可能使火星保持足够的温暖，从而让水得以流动。
自20世纪70年代起，人们便知道，寒冷的火星肯定曾经温暖到足以形成河流。不过，科学家一直难以解释，一个和地球相比到太阳的距离更远的世界，是如何变得如此温暖的，尤其是在太阳相对暗淡时。
目前，稀薄的火星大气层主要由温室气体二氧化碳构成，但它锁住的热量很少。模型显示，即便是厚厚的二氧化碳大气层，也不可能把古代火星的温度抬升至冰点以上。
如今，该研究团队认为，如果仅有百分之几的主要是二氧化碳的大气层，由水或甲烷分子构成，情况便会大不相同。当这些气体同二氧化碳分子碰撞时，它们能在一个关键波长范围内吸收光线，从而使火星保持让水能够流动的足够热量。
宾夕法尼亚州立大学帕克学院的詹姆斯·卡斯廷表示：“这项研究真的很有意思。”他的团队此前曾估算，让火星上的水流动可能需要比这更多的氢。
至于是氢还是甲烷引发了实际的变暖，卡斯廷认为，这可能取决于火星是否曾孕育过生命。如果是，那么以氢为食的细菌很可能将大气层中的大部分氢转化成甲烷。
2．探索火星甲烷排放与甲烷痕迹的新成果。
⑴好奇号发现火星神秘甲烷排放。2014年12月17日，美国航空航天局喷气推进器实验室，高级研究员克里斯·韦伯斯特领导的研究团队，在《科学》杂志上发表论文称，在稀薄冰冷的火星大气中，美国好奇号火星车探测到了波动的甲烷痕迹，而甲烷通常被认为是生命存在的一种迹象。
爬过火星表面进入“盖尔陨石坑”中的好奇号，慢慢地爬到了一块叫做“夏普山”的沉积岩石顶端。在那里，甲烷以略少于十亿分之一(1ppb)大气容量的背景浓度存在。报道称，好奇号样本分析仪在20个月的时间里，测量了火星大气12次，然而由于未知原因，几次峰值甲烷排放浓度的平均值，竟是背景浓度的10倍左右。
研究者称，在原地对甲烷排放的进一步研究将会帮助我们确定，甲烷气体是现在还是久远以前存在的生命排放的，尽管还不清楚这些研究什么时候进行以及能否顺利进行。
韦伯斯特说：“很多地球上的甲烷气体产自生物，我们一直希望‘火星上的甲烷’能简化为‘火星上的生命’。但是，我们还没有识别出，这个高浓度甲烷究竟是地球化学成分的排放物，还是由火星生物产生的。”研究人员指出，这股意外的甲烷喷发，是在火星车北面某个很近的地方产生的。
这一发现，对于好奇号一年前发布的探测结果来说，是一个令人激动的逆转。一年前的结果是在搜集了超过1/3火星年的数据基础上总结出来的，但是排除了火星大气中有大量甲烷气体存在的可能性。那个“没有价值”的结果现在被澄清了，是由于火星甲烷的实际背景浓度，低于好奇号携带的探测设备标准操作检测能力的最低值。
《科学美国人》杂志报道称，为了“嗅”出甲烷的存在，好奇号团队坚持长时间地艰难寻找。他们搜集了整整一个火星年的数据，不仅集合了“丰富的”火星空气样本，还去除了二氧化碳成分进而“放大”了微小的甲烷痕迹。最终，他们发现了十亿分之一大气浓度的甲烷背景浓度，也就是说，每年在火星大气中流动的大约有200吨的甲烷气体，相对而言，地球大气中每年有十亿吨甲烷循环流动。
尽管热水流过富含矿物岩石的时候，也会产生甲烷，但绝大多数地球甲烷是从生活在低氧环境(比如不流动的水和动物肠道)中的厌氧细菌中产生的。火星上极其微弱的甲烷背景，很大程度上由紫外线照射在富含碳元素的陨石和彗星碎片以及行星间灰尘上产生的。
但是，这个机制并不能轻松地解释好奇号发现的甲烷气流，因为它要求近期发生的巨大陨石撞击或者“盖尔陨石坑”附近的空气爆炸，如果有这类事情发生，盘旋在火星轨道上空的探测飞船一定会发现这类迹象。
另一种可能性是，甲烷气流并非好奇号附近的微小概率偶然事件，也可能是远离火星车的地方发生的甲烷大量排放，随风轻轻拂过导致的结果。
十多年来，很多研究团队，用地球上的深空望远镜，或星际探测器产生的噪音观测值，进行研究，也宣称获得了火星大气中释放大量甲烷气体的迹象，且浓度从10ppb到60ppb不等。2009年，一个由戈达德空间飞行中心资深科学家米歇尔·姆玛领导的团队宣称，巨大的甲烷卷流定期从火星地表的特定区域喷射而出。
另外，埃姆斯研究中心凯文·扎诺尔研究团队，则质疑这种甲烷喷射的真实性。扎诺尔说，地球大气环境的影响可能会污染姆玛团队使用天文望远镜获得的数据，而且间歇性的甲烷气流喷发需要一种几乎不可能存在的全火星范围内的巨大化学催化作用。
好奇号早期探测的无甲烷大气结论，被广泛地视为支持此种观点的证据，因为即使存在大量催发甲烷的催化物质导致了甲烷喷发，也会在环境中留下能被轻易检测到的蛛丝马迹。
尽管姆玛在2009年宣称发现大量甲烷喷射的言论，在前几年有些过时，但姆玛仍觉得远离探测器的火星某处有东西在释放大量甲烷物质。但他承认，这一观点的弱点在于，基于目前对盖尔陨石坑里面和周围风向模式的假设，并不能获得所有数据的有力支持。姆玛说：“我们虽然还没有搞清楚火星上甲烷的释放和持久性问题，但是在其坚硬的外壳上，这次好奇号的探测结果仍然令人兴奋不已，毕竟很明确在火星上存在甲烷排放源。”
韦伯斯特也说，经过反复核实后，他们的结论是，好奇号监测到的甲烷气流，确实是发生在火星车目前所在位置附近某处的神秘进程的迹象。
⑵六块火星陨石中发现甲烷痕迹。2015年6月17日，物理学家组织网报道，英国苏格兰阿伯丁大学约翰·帕内尔教授领导，美国耶鲁大学的地质学和地球物理学部博士后肖恩·麦克马洪、加拿大布鲁克大学奈杰尔·莱美等人参与的一个国际合作研究小组，在火星陨石中发现甲烷痕迹，这为寻找火星生命提供了区别于水的另一线索。
研究人员对6块来自火星的火山岩石样品进行研究，这些陨石包含同样的气体比例，且与火星大气的同位素组成相同。经一台大型质谱仪检测发现，所有6块陨石都包含甲烷成分。而对两块非火星陨石检测的结果显示，其甲烷含量远不如火星陨石。这一发现，暗示甲烷很可能是火星表面以下某种生命存在形式的食物来源。
帕内尔说：“近来最让人兴奋的发现，是‘好奇号’探测器在火星大气中发现神秘甲烷，美国国家航空航天局和欧洲空间局分别在最近的探索任务中对此有所侧重，但是，甲烷究竟从何而来以及甲烷是否真的就在那儿，距离答案揭晓还有很长的路要走。而我们的研究提供了一个强有力的证明：火星岩石含有大量甲烷。”
麦克马洪说：“不同于其他学者，我们的结果更倾向于用天体生物学家的模型和实验来探讨，今天的火星表面以下是否有生命存活。” 他认为，该研究小组的研究方法，能为未来的火星探测器试验提供帮助。他接着说：“即使火星甲烷并不是直接由微生物产生的，但也可能意味着温暖、潮湿、化学活性较高的能让生命存活的环境已经在那里了。”
莱美表示，该研究小组计划继续研究和分析更多的陨石样本。
（二）火星大气中氧气与二氧化碳研究的新进展
1．研究火星大气中氧气变化的新成果。
⑴认为古火星或曾富含氧气。2016年5月，有关媒体报道，法国天体物理学和行星研究所的艾格纳斯·卡申，近日在奥地利维也纳举行的地球物理联合会上作报告时说，火星表面的岩石，存在该行星大气层曾富含氧气的最好线索。
火星表面因为富含氧化铁(或铁锈)而有了“红色行星”的绰号。但是除此之外，美国航空航天局的“好奇”号漫游者发现，火星盖尔陨坑中的岩石内含有大量氧化锰。
卡申说：“我们发现有3%的岩石含有高氧化锰成分。这将需要大量的水，以及非常强的氧化条件，因此火星大气层中曾经可能含有比我们认为的更多的氧气。”
当前，火星大气层95%由二氧化碳组成，其中仅包含了极少的氧气。然而，很多研究人员争论称，火星历史上曾有过大量氧气。“好奇”号团队表示，这是至今为止最直接的证据。
“好奇”号通过化学摄像机发现氧化锰，该设备可以用激光击打岩石，分析由此产生的岩石粉末中的化学以及矿物成分。然而，研究人员尚不清楚氧化锰形成的确切时间，他们希望对漫游器未来获得的资料进行分析后，可以有所发现。
⑵火星大气中探测到原子氧。2016年5月，美国航空航天局官网报道，该局与德国航空航天中心合作研究项目使用的同温层红外线观测台，再次在火星大气层中探测到了原子氧。上一次，也是人类首次做出这一发现，是在40年前。
据悉，科学家此次探测到的原子氧，出现在火星大气上部被称为中间层的区域。原子氧会影响其他气体逃离火星的方式，因此对火星大气具有重要意义。他们探测到的原子氧仅仅是预期中的一半，这可能与火星大气的变化多端有关。研究人员将继续使用这个观测台来研究火星多变的大气。
项目组成员帕姆拉·马尔科姆表示，火星大气中的原子氧很难测量，为了观测远红外波来探测原子氧，观测仪器必须位于绝大部分地球大气之上，并且精度要非常高，而同温层红外线观测台恰恰是两者的结合。
20世纪70年代的“维京人任务”和“水手号计划”，首次在火星大气中探测到原子氧。这次探测到火星中的原子氧，得益于同温层红外线观测台是个空中观测台。它的飞行高度为1.1万米到1.4万米，超过了遮挡红外线的地球大气。观测台上有先进的探测仪器，允许研究人员分辨火星大气中的原子氧和地球大气中的氧气。
据介绍，同温层红外线观测台由波音747SP飞机改造而来，它携带了一个口径为2.54米的望远镜，该项目由美国航空航天局艾姆斯研究中心负责运营。
2．研究火星大气中二氧化碳转移的新成果。
研究显示火星大气中九成二氧化碳已进入太空。2017年4月，美国航空航天局官网报道，该局火星大气和挥发物演化探测器，一项关键测量结果表明：约90%的火星大气，可能在数百万年来消失在太空中。
今天的火星是冰冷、干旱的沙漠，其大气密度仅相当于地球的1%，水几乎全部封锁在极地的冰盖中。
但大多数行星科学家认为，火星并不总是如此。一些火星土壤含有地球上存在水时才会产生的矿物质，一些火星特征似乎指向古湖床，甚至是快速流动的河流。为了保留这些液体水，这个星球上以二氧化碳为主的大气层一度必须非常厚重，这样才能限制表面蒸发。
火星大气和挥发物演化探测器，自2014年起一直在围绕火星运行，以探寻那里的二氧化碳去了哪里。它可能进入了冰盖、作为碳酸盐矿物进入了岩石，或者可能进入了太空。
探测器跟踪了大气中两种氩同位素，氩—36和氩—38。因为氩是惰性化学物质，很难起反应。它离开火星的唯一方式，是一个离子猛撞到它的一个原子上，然后像一个台球一样被击打到太空，这一过程叫作喷溅。
质量更大的同位素，很难通过这种方式去除。随着时间的发展，火星大气层中的氩—38就比氩—36更多。测量这两种同位素的比例，能够确切地告诉人们火星丢失了多少氩。
假设其最开始的比例，与地球以及今天太阳系其他地方相同，并且假设火山爆发或天外陨石等其他来源，会向大气中返回一些氩。火星大气和挥发物演化探测器团队，计算出火星大气层约有66%的氩—36曾被喷溅。
由此，他们计算出10%～20%的二氧化碳通过喷溅方式消失。该团队主持人贾科斯基说，这只是一个很低的限度，因为其他流程会消除二氧化碳，但氩不受到影响。考虑到此，他估计约有80%～90%的二氧化碳气体消失。
这可能发生地相对较快。约在距今41亿年前，火星的磁场以人们不了解的方式被关闭。由于没有磁场将其维持在那里，火星大气对于来自太阳风的带电粒子导致的喷溅更加脆弱。研究人员说，可能大多数气体逃离仅用了数百万年时间。
三、研究火星水与水体的新信息
（一）有关火星水方面研究的新进展
1．为证实火星上存在水提供样本或证据。
⑴凤凰号探测器在火星上获得冰冻水样本。2008年6月20日，美国媒体报道，美国航空航天局科学家正式宣布，凤凰号火星着陆探测器在着陆地点附近挖到的发亮物质是冰冻水，从而证实火星上的确存在水。这也是人类通过探测器在地球以外首次获得冰冻水样本。
2008年6月15日，凤凰号 探测器在挖掘火星表面的红土时，发现了一些发亮的小方块，在阳光的照射下，四天后这些小方块消失了。据介绍，科学家已经排除了这些小方块是干冰或盐的可能性。因为盐不会蒸发；而二氧化碳需要更低的温度才能变成固态(干冰)。在凤凰号着陆地点，当时白天的温度大概是零下32℃，晚间是零下80℃。在火星稀薄的大气中，干冰需要更低的温度。在火星上，水的沸点只有4℃，它在很低的温度下也会迅速蒸发。
美国航空航天局科学家同时透露，凤凰号机械臂6月19日在挖掘时，碰到了坚硬的表层，科学家判断这很可能是更大的冰层。
⑵陨石分析为火星曾有水再添新证据。2012年10月，法国国家科学研究院网报道，由法国哈桑二世大学和巴黎六大地质学家组成的研究团队，近日在对一颗火星陨石的研究中发现，该陨石曾在火星表面受到过水蚀，从而为火星曾有水再添新证据。
2011年7月18日，一枚名为“提森特（Tissint）”的陨石，在摩洛哥沙漠坠落并被目击者寻获。陨石“提森特”后经证实源自火星，随即受到关注。它刚刚坠落即被发现，尚未遭受地球泥土、水分、细菌的污染，对研究火星地质极具科研价值，被认为是近百年来最重要的坠石之一。
“提森特”属于辉玻无球粒陨石，富含橄榄石。研究认为，“提森特”所在的火星位置遭到了其他天体撞击，它由此弹入太空。它在这次猛烈的撞击中形成黑色玻璃物质，这些黑色玻璃中封存着火星的气体，保存了火星内部、地表及大气间相互作用的痕迹。黑色玻璃物中不规则地分布着微量硫和氟，表明它可能在火星受到过含水蚀变。
目前，火星探测器和登陆车，尚无法向地球送回火星岩石样本，科学家所掌握的唯一火星岩石样本就是陨石。在全球不足百枚火星陨石中，除“提森特”外，还有多颗曾受到过广泛关注。例如火星陨石艾伦丘陵陨石84001，曾于1996年登上全球新闻头条，一些科学家在该陨石上发现了与生命有密切关系的痕迹：碳酸盐小球、多环芳香烃和微磁铁矿晶体的存在。围绕艾伦丘陵陨石84001的科学争论至今仍在继续，它能否证明火星上曾存在生命尚无定论。至于火星陨石中的新星，“提森特”中所封存的火星秘密，正被科学家们一点点揭开。与此同时，远在“提森特”故乡的“好奇”号火星车，也在不懈探索，为火星是否曾有水这一命题寻找答案。
⑶发现早期火星淡水可能足以支持生命存在的证据。2014年1月23日，美国媒体报道，为了庆贺机遇号迎来登陆火星10周年，美国《科学》杂志为此特别刊登了其一系列最新发现。来自华盛顿大学等机构的研究人员报告说，机遇号在“奋进”陨石坑边缘的马蒂耶维奇山，采集到了迄今所遇到的最古老火星岩石。
美国机遇号火星车项目科学家说，对这个火星陨石坑边缘岩石样本的最新分析表明，早期火星的表面就曾经流淌着足以支持微生物存在的淡水。
研究人员介绍道，机遇号进行岩石采样的这个名为“奋进”的陨石坑，有着37亿年历史。因此，这是迄今在火星上发现的有水活动的最早证据，也说明2013年好奇号火星车在火星另一侧寻找到35亿年前有水存在的证据并非意外。
分析表明，马蒂耶维奇山相对年轻的顶部岩石表现出超咸、高度酸性水的特征，最顽强的微生物也难以生存；而较古老的底部岩石则表现出对生命或生命起源有利的环境特征。研究人员表示，这说明在陨石坑形成前后，水都曾经冲击过该陨石坑的边缘岩石，但陨石坑形成之前冲刷该区域的水，比陨石坑形成之后流到那里的水更适宜微生物生存。
华盛顿大学的雷·阿维森在一份评论中说：“今天的火星干燥而寒冷，但过去却有火山喷发出热液，有河，有树枝状水系，还有湖泊。火星越古老的过去，就越温暖、湿润。”
2．提出火星表面可能存在液态水的学术观点。
⑴研究发现火星表面可能有水流动的迹象。2014年2月10日，美国媒体报道，水在火星上的存在，一直被认为是几十亿年前的事件。然而，美国航空航天局最新研究发现，至少在温暖的季节里，现今的火星表面可能仍有水在流动的迹象。
该局在一份声明中说，火星勘测轨道飞行器和奥德赛火星探测器发回的观测照片显示，火星表面局部地区的一些斜坡，有手指状的线条阴影特征出现，这些阴影会随着温度的升高而沿着斜坡向下移动。此外，探测器还观测到这些斜坡上有丰富的含铁矿物存在，而且其含量会随季节变化而变化。因此，最好的解释，就是火星上气温较高的季节仍存在水流。
鉴于火星表面绝大部分地区常年气温低于零摄氏度，科学家推测，水流是不容易冻结的盐水，而防冻成分可能就是硫酸铁等含铁矿物。
美国火星勘测轨道飞行器项目科学家理查德·茹雷克在声明中说，今天的火星表面有水流，哪怕是盐水如获证实，将是重大发现，会影响对火星目前气候变化的认识，并意味着现代火星有生命存在的潜在可能。
2011年，还在美国亚利桑那大学读本科的卢恩德拉·奥杰哈，首次发现了火星斜坡上的手指状阴影，他将其命名为“季节性斜坡纹线”，并在《科学》杂志上报告了有关研究成果。而今在佐治亚理工学院读研究生的奥杰哈说：“我们依然没有发现‘季节性斜坡纹线’有水存在的确凿证据，尽管我们不知道这种过程没有水会如何发生。”以奥杰哈为第一作者的两篇最新论文，分别发表在《地球物理通讯》和《国际太阳系研究杂志》上。
有关专家说，即便火星有水流存在，也可能是一种罕见现象。过去3年中，奥杰哈和同事借助美国航空航天局的两个探测器，在200个地点仅仅确认了13个“季节性斜坡纹线”的存在，它们在寒冷的季节衰退、消失，来年气温升高时再次显现。
⑵公布火星表面有液态水的“强有力”证据。2015年9月28日，美国媒体报道，美国航空航天局召开新闻发布会，宣布了一项重大科学发现：科学家利用美国航空航天局火星勘测轨道飞行器(MRO)上搭载的成像光谱仪，在这颗红色星球表面的神秘条痕中，找到了在水中沉淀形成的水合盐物质。
美国航空航天局科学任务理事会副行政官约翰·格伦斯菲尔德说：“我们在火星上对外星生命的探索一直‘循水而行’，现在终于有令人信服的科学证明，我们的推测是对的。这是一个非常重要的进展，因为它证实了水，尽管是咸水，流淌在现今火星的表面上。”
这一证据，由美国佐治亚理工学院科学家鲁詹德拉·欧嘉与其同事共同找到。科学家从火星探测器传回的高分辨率照片中发现，火星表面存在一些神秘的“手指状”条痕。这些条痕在温暖的季节出现并得以延伸，在寒冷的季节则会消退，它们被称为“季节性斜坡纹线”。科学家根据季节性斜坡纹线的活动规律认为，含盐的液态水参与了这些神秘条痕的形成。
为了支持这一论断，科学家从火星表面的光谱数据中确定了若干季节性斜坡纹线的位置，并对其进行分析。最终发现，在这些位置获取的光谱信息中都出现了水合盐物质的光谱特征。与之相对应的是，在季节性斜坡纹线周围地带的光谱信息中，并没有发现这些光谱特征。
欧嘉说：“当大多数人谈到火星上的水时，他们往往在说古时火星上的水或者冻结的水。而现在我们知道，火星的故事远不止这些。这是第一个毫不含糊地支持，液态水参与季节性斜坡纹线形成理论的光谱检测数据。”
水是生命之源。美国航空航天局火星探测项目前负责人道格·麦克奎斯逊表示，找到火星上存在液态水的证据具有“颠覆性”意义。“这对火星上是否存在生命，以及人类能否在这个星球上永续生存，都具有重大影响。”
3．提出火星表面难以存在液态水的学术观点。
⑴认为早期火星无法持续保存液态水。2014年4月，美国普林斯顿大学等机构组成的一个研究小组，在英国《自然·地学》期刊上发表论文称，从对火星上撞击坑的分析来看，早期火星上的大气层十分稀薄，导致火星表面及其大气的温度较低，不足以持续保存液态水。
此前，有研究认为，与目前火星上寒冷干燥的环境不同，早期火星上的火山喷发会造成温暖、湿润的环境，而火星表面流水冲刷的痕迹，也表明至少在很早以前这里曾有液态水。不过新证据显示，数十亿年前火星上的温度较低，不足以维持液态水长期存在。
该研究小组，依据美国火星探测资料，详细分析了火星上超过300个撞击坑的面积、深度等数据，并通过计算机模型评估这些与火星相撞的天体，推算其大小及进入火星大气层时的速度。这些撞击坑约有36亿年的历史，由于火星表面环境相对稳定，这些撞击坑的外形不会发生大变化。
研究人员认为，如果火星大气层有足够的厚度，陨星等闯入火星大气后，其很大一部分会因与大气剧烈摩擦而灰飞烟灭，就像如今坠入地球大气的小天体一样。但根据他们模拟计算的结果，当时的火星大气层虽然比现在要厚，但也仅相当于保持液态水所需的大气层厚度的1/3，远不足以使火星表面及大气的温度长期保持在水的冰点以上。
研究人员说，这一发现支持了早期火星十分冰冷的观点。虽然火山爆发等因素，会在短期内造成火星温度升高，但从长期来看，早期火星可能没有此前想象的那么温暖湿润，在大部分时间内火星上的水无法保持液态。
⑵认为古代火星条件难以存在液态水。2017年2月7日，美国航空航天局官网报道，好奇号化学和矿物学仪器研究者托马斯·布里斯托主持的研究小组，在美国《国家科学院院刊》上发表论文称，根据对好奇号数据的最新分析，大约35亿年前，火星上的二氧化碳稀少，不足以提供足够的温室效应来解冻水冰。他们认为，即使大气中的二氧化碳比火星基岩中的矿物质数量高出100倍，也难以得到液态水。
在水中，二氧化碳与带正电的离子如镁和亚铁会结合成碳酸盐矿物。好奇号在分析火星基岩样本数据时却发现，几乎检测不到碳酸盐矿物，这说明，当35亿年前湖泊存在时，火星大气不太可能有二氧化碳。
火星科学家认为，古代火星是潮湿的，液态水流动并汇集在其表面，随着太阳在漫长历史中减少了1/3的热度。气候建模者努力生成让火星表面足够温暖，并保持水不冻结的场景。得出一个主要的理论，较厚的二氧化碳层形成了温室气体“毯子”，帮助古代火星表面保温。
但是，好奇号自2011年降落在盖尔火山口后，就没有在任何湖泊岩石采样中检测到确定的碳酸盐。研究人员说，哪怕只有几个百分点，化学和矿物学仪器都能识别出来。然而，该研究小组分析计算显示不可能存在大量二氧化碳，这与碳酸盐缺乏的结论一致。
大气层同位素比率等线索表明，火星曾经拥有比现在更密集的气氛，含有分子氢的二氧化碳气氛理论建模，允许液体水在火星表面停留数百万年，然而，如何产生并维持这种气氛是有争议的。
在过去20年中，研究人员使用光谱仪，在火星轨道上搜索由早期二氧化碳生成的碳酸盐，结果发现远远低于预期。
布里斯托说，这是第一次在岩石中检查碳酸盐，结论同样不容乐观。美国航空航天局火星气候科学家罗伯特·哈伯勒说，这种分析符合许多理论研究，即火星表面即使在很久以前也不足以使水成为液体。
4．提出早期火星水大量流失的学术观点。
认为火星水有一半以上流失到宇宙空间。2014年6月，日本东京工业大学和名古屋大学的联合研究小组，在国际学术期刊《地球与行星科学通讯》上发表论文称，他们通过分析落到地球的火星陨石发现，在距今45亿年至41亿年间，超过总量半数的火星水流失到了宇宙空间，其余的火星水主要以冰的形态存在于火星表面以下。
研究小组说，通过调查地球上不同年代的火星陨石所含氢和氘(重氢)的比例，找到了火星水流失的“证据”：与约45亿年前的火星陨石相比，距今约41亿年的火星陨石所含的氘是前者的2至4倍。
研究人员指出，水被太阳光分解流失到宇宙空间的过程中，氘等质量较大的原子会相对更多地残留下来。日本研究者就是通过分析火星陨石中质量不同的氢原子和氘原子的比例变化，从而计算出早期火星上水流失的规模。他们认为，在上述4亿年间，一半以上的火星水流失到了茫茫宇宙中。
此外，研究小组还认为，火星上现存的冰要比以前推测的多得多，除了火星极地表面外，其表面以下也可能含有大量冰，总量至少是以前推测的3倍以上。
（二）有关火星水体方面探索的新进展
1．火星大湖与冰层研究的新见解。
⑴认为火星早期的大湖由雪水融化形成。2016年9月17日，美国《基督教科学箴言报》报道，美国航空航天局喷气推进实验室香农·威尔森领导的研究团队对媒体宣称，他们在火星上发现了几个类似于北美五大湖的大型湖泊遗迹，其由融化的雪水形成的液态水出现在火星表面的时间，比以前认为的更晚。这项研究成果，有望重新书写这颗红色星球的历史，影响未来的火星研究和探测任务。
该研究团队在美国航空航天局的火星全球勘探者号、火星勘测轨道飞行器，以及欧洲的火星快车拍摄的火星阿拉伯高地区域的照片中，发现了火星上存在溪谷和火山湖的证据。
通过计算照片上不同区域火山湖的数量，他们绘制了时间轴，并确定这个潮湿的时期出现在约20亿年到30亿年前。此前科学家们认为，火星“温暖、潮湿”的时期此时已终结了很长时间。
威尔森在声明中表示：“我们发现了让水流入湖盆的溪谷；有几个湖盆的水都溢出来了，这表明，那段时期这一地方水量充足。其中一个湖可与北美最大的高山湖太浩湖(海拔1897米，南北长35公里、东西宽19公里)相媲美；另一个名为‘心湖’的湖的蓄水量比安大略湖还多。”
科学家起初认为，火星上的水存在时间很短且主要是地下水，但自从火星全球勘探者号20年前到达火星后，越来越多科学家认为，火星拥有大量地上水且持续存在了很长时间。2015年，科学家们发现了火星上存在湖泊的其他证据，新研究不仅佐证了这一结论，且增添了新证据。
火星勘测轨道飞行器项目科学家瑞奇·楚雷克说：“最新研究表明，火星上水出现的时间比以前认为的晚了约数亿年。有迹象表明，这些水源于春天融化的雪水。”尽管人们目前仍没有确定雪为何融化，但有理论指出，“幕后推手”是火星斜坡的极端变化。
或许最重要的是，这一发现意味着，微生物生命在火星上出现的时间比以前认为的要晚，这可能对未来火星研究和探测任务产生影响。
⑵认为火星上埋藏着巨大冰层。2016年11月24日，美国趣味科学网报道，德克萨斯大学地球物理研究所凯斯·斯图尔曼领导，该校杰克·霍尔特、乔·乐维等学者参与的研究团队，在《地球物理研究通讯》杂志上发表论文称，火星上巨大沉积物中含有与地球上最大淡水湖一样多的水，该含水的冰沉积层面积比美国新墨西哥州的面积还大，被认为是未来宇航员探索火星的可用资源。
该研究团队详细分析了，美国航空航天局火星勘测轨道飞行器搭载的浅地层雷达观测资料，把目光集中在一片名为“乌托邦平原”的区域，这里呈现“扇形凹陷”，类似于加拿大处于深埋冰层上方的北极地面。
浅地层雷达随飞行器绕火星轨道600多次飞越收集的数据显示，这块沉积物位于北纬39度～49度之间，厚度范围从80米～170米不等，含水冰比例高达50%～85%，其余部分是泥土和岩石，沉积物上覆盖1米～10米的土壤。这块沉积物的含水量，与苏必利尔湖的含水量(12090立方公里)大体相当。
霍尔特在一份公告中说：“这块沉积物可能比火星上大多数水冰更容易采集，因为它在相对较低的中北纬度地区，且该区域平坦光滑，着陆器更容易降落其上。”这个探测结果有助于未来探测火星活动时，帮助宇航员获得可持续的资源。
目前，研究人员还未能完全理解，为何冰层在火星表面某些地方能够沉积下来，但浅地层雷达能够区分含水层中是液体还是固体，“乌托邦平原”被鉴定为冰沉积层，这对于希望找到火星生命证据的科学家来说是个坏消息，因为地球上的生命与液态水密切相关。
然而，对该沉积层的研究，有助于搞清楚火星气候在漫长历史中是如何变化的。乐维说：“‘乌托邦平原’冰沉积层不仅仅是一种勘探资源，也是火星上最容易获取的气候变化记录之一。”
2．火星海洋及海啸研究的新成果。
⑴认为小行星连环撞击或使火星出现短暂海洋。2016年3月，美国航空航天局加州喷气推进实验室科学家蒂姆·帕克主持的研究小组，近日在德克萨斯州举行的美国月球和行星科学会议上发表研究报告称，火星上可能曾有过海洋，但是在地质历史上仅存在过一瞬间。这一分析，让这颗红色星球上曾存在生命的观点受到挫折。帕克说，小行星连环撞击早期火星可能曾让水涌到该行星表面，至少暂时如此。
帕克一直认为，海洋曾蔓延至火星北半球一半的面积。随着火星研究的不断深入，这种可能性与日俱增。有迹象表明，火星现在的表面一度被水覆盖，如果火星一直像今天看到的那样干燥、被灰尘覆盖，那么其大量地质特征就很难解释。
这些特征，包括由机遇号漫游者在火星上漫步十多年发现的多边形裂缝。在地球上，这些裂缝需要水蒸气才能形成，因此帕克认为它们明显表明，漫游者行走的地方曾是海洋的边缘。他说：“机遇号行走过的，43公里多的火星表面的均匀特征非常容易解释，那里一度曾是浅海。”。然而，问题在于古火星气候模型，很难匹配让液体水留在火星表面的状态，这需要更厚的大气层。这些大气层可能曾很快消失，留下了人们今天所能观测到的火星。
现在，帕克研究小组表示，太阳系历史上的动荡时期，即晚期重大撞击事件时期，可能产生了水，而且不需要大气层发生巨大变化。在距今约40亿年前，据认为一系列小行星曾和太阳的这些行星发生撞击。因为小行星含有大量水，它们可能在撞击过程中将水带到了原本干旱的火星上。帕克说：“撞击事件也让火星温度升高。这样就很容易把海洋带到火星上，而不是让原生的古海洋随着时间推移逐渐干涸。”
⑵研究显示三十四亿年前火星曾发生海啸。2016年5月19日，美国行星科学研究所亚历克西斯·罗德里格兹牵头，中国、德国、意大利、日本和西班牙科学家参加的国际研究团队，在《科学报告》杂志网络版上发表论文称，火星在绝大多数人的眼里，是一片如沙漠般的不毛之地。但他们的研究发现，曾经的火星不但拥有海洋，还出现过高度超过50米的骇人巨浪。该发现，为人们了解火星独特的地貌提供了一个全新视角。
此前就有研究推测，数十亿年前的火星上，不但有水还有原始的海洋，海水总量甚至超过了地球的北冰洋，覆盖了大部分北部低地区域。不过，由于火星表面缺乏明确的海岸线特征，这一假说并未得到验证。
该研究团队决定借助新的技术手段，再探“火星海洋之谜”。他们对火星北部平原环克里斯区和阿拉伯高地的地貌，以及热成像数据，进行分析。结果显示，曾经的火星不但有海，还发生过海啸。这些滔天巨浪在重塑火星早期景观上，或许起到了一定的作用。
罗德里格兹称，这些海啸很可能是由陨石撞击引发的。分析表明，产生直径约为30公里的陨石坑的陨石撞击，可产生到岸高度平均为50米的海啸波浪。这种规模的陨石坑每300万年会生成一次，这一时期在火星地质历史上位于西方纪的晚期，距今大约34亿年。他们目前已经在研究区域发现了两次海啸事件的证据。此外，火星北方平原的其他区域，或许也经历过类似的海啸，并导致海岸线发生改变，不过在此之前，还需将其与其他因撞击、山体滑坡以及火星地震导致的变化区分开来。
四、研究火星生命迹象的新信息
（一）搜寻火星生命迹象的新进展
1．从火星古老沉积岩探索其生命迹象。
2015年1月，物理学家组织网报道，近日，探索火星生命的研究团队，又公布了对好奇号火星车所拍摄图像的分析结果。这些照片是好奇号驶过耶洛奈夫湾中，已经干涸的吉莱斯皮湖时拍摄的，数十亿年前，这里也曾经历过洪水的季节性泛滥。研究人员发现，火星上的古老沉积岩与地球上微生物“塑造”的岩层结构之间，具有有趣的相似之处。这一研究结果再次暗示，这颗红色星球早期可能有生命存在。
在地球上，微生物群落如同地毯一般，覆盖住湖泊或者沿海地区等较浅水体中的沉积物，随着时间推移，逐渐形成了独特的化石地貌。这些结构被称为微生物席成因构造，存在于全球各地的浅水环境以及古老岩石中。
美国欧道明大学地质生物学家诺拉·诺福克，研究这种微生物席成因构造已经长达20年。她2014年报告说，在澳大利亚西部发现了34.8亿年前的微生物席成因构造，这可能是地球上最古老的生命迹象。
诺福克近期在《天体生物学》杂志网络版发表的论文中，详细介绍了她的重大发现：火星吉莱斯皮湖露出地面的沉积构造，最长有38亿年历史，与地球微生物席成因构造之间在形态上具有惊人的相似性，这些独特的形态包括侵蚀残余、凹穴、圆顶、卷筒、坑、碎片和裂缝。这不禁令人联想：这是古代火星生命可能存在的迹象吗？
不过，这份报告并不是一个确凿的证据，还无法证明这些结构是由生物学过程塑造出来的。要确认其构造成因，需要把火星岩石样本返回地球，进行更多的微观分析，而在短期内，还没有执行这类任务的时间表。
诺福克说：“我能说的这是我的假设，我所有的证据都在这里。但我的确认为，这证据已经很多了。”
美国新墨西哥矿业及科技学院地质微生物学家佩内洛普·波士顿说：“她指出了这些结构的类似之处，已经是对这一领域的巨大贡献。再加上最近关于火星甲烷气体和有机分子的报告，她的发现为我们的邻居星球上可能曾有过生命的谜题，增加了一块有趣的拼图。”
美国航空航天局艾姆斯研究中心行星科学家、《天体生物学》杂志副主编克里斯·麦凯说：“诺福克的论文是我所见过的同类分析中最周密的，这也是为什么它能首开先河刊登在《天体生物学》上的原因。”
诺福克分析的图像，来自美国航空航天局网站火星科学实验室页面的公开资料。她回忆说：“在一幅图像中，我看到了非常熟悉的东西。所以，我花了几个星期的时间，一厘米一厘米地研究了几幅图像，绘制草图，并将它们与来自地球结构的数据进行对比。我研究这些已经20年了，所以我知道要找什么。”
诺福克把好奇号火星车拍摄的图像，与地球上多处岩层图像进行比较。这些照片显示，地球和火星的沉积构造，在形态上具有惊人的相似之处。更重要的是，在地球上，随着微生物席形成、生长、干涸、开裂，然后重新生长，沉积构造也会发生相应的变化。诺福克发现，火星岩石的分布模式与地球微生物席成因构造随时间的改变也是相一致的。她在论文中还描述了哪些过程可以形成这样的构造，比如，碎片、坑和裂缝可能是在盐、水或风的侵蚀下的产物。
诺福克认为：“如果火星沉积构造不是源自生物，那么其与地球微生物席成因构造，在形态上和分布模式上的相似，将是一个非同寻常的巧合。”她补充说：“目前我想做的就是指出这些相似之处。要验证这一假说，还需要提供进一步的证据。”
诺福克在论文的最后部分，提出了要确认火星沉积构造可能源自生物成因的详细策略。但令人为难的是，其中一个重要步骤：把样品返回地球以作进一步的分析，这在目前来说还是办不到的。
诺福克还提出，好奇号再次遇到这种构造时可能开展的一系列测量，包括利用其携带的火星岩土采样分析仪来识别有机物或化合物的“签名”。
但麦凯指出：“这可能行不通。原则上，如果样品中仍然遗留着大量生物有机体的话，这个仪器能告诉我们一些关于这些物质的生物性质的情况。”他解释说：“但这些都是古代的沉积结构，生物学痕迹早已消失不见了。而且，在实践中这台仪器也有诸多局限。据推测，在降落过程中，仪器中出现了污染泄露，因此它(的测量结果)具有非常高的背景污染水平。”
在地球上，科学家们通常通过搜索特定的微观纹理，来确认微生物席成因构造的生物性质，这涉及到将岩石切割成薄片，并在显微镜下观察它们。从工程学的角度来看，要在火星上进行这类操作是非常困难的。麦凯补充说：“采样返回任务将是验证这一结果的黄金标准，但这在短期内不太可能实现。”
2．发现火星古湖泊呈现微生物存活迹象。
2017年6月，《新科学家》杂志网站报道，美国纽约州立大学石溪分校乔尔·霍尔维茨领导的研究团队报告称，美国好奇号火星漫游车发回的数据，近日研究又有新发现。它长时间探测盖尔火山口泥岩结果表明，30亿年前填满这里的湖泊有不同的层次，均满足微生物生存需要的条件。
据报道，自2012年8月好奇号在盖尔火山口着陆，它已经度过了1700多个火星日，“漫游”足迹超过16公里，此次的研究数据来自前1300个火星日的探测。
研究人员发现，火山口边缘有很多生锈的铁矿床，表明湖面附近的水中富含氧化剂，而湖床中央取样则未被氧化，铁可能在那里渗入了地下水，而不是由湖水运载并沉积在边缘。
霍尔维茨说：“地球上的湖泊通常用相同的方式进行化学分层，因此做这个研究让我们感觉似曾相识。”他们的研究模型显示，在古代湖泊稳定的几十万年到几百万年中，周边区域气候正在缓慢变暖。尽管如此，“整个星球的气候却开始变凉”。科罗拉多大学的布鲁斯·雅克斯基补充说：“这些详细信息，有助于我们了解火星湖泊是如何适应更广泛的水文循环和环境变化的”。
新发现充实了以前掌握的火星生命存在的证据，进一步证明，火星曾拥有一切适合生命存活的环境，比如水、化学物质和能量来源等。
牛津大学的尼古拉斯·托斯卡说，盖尔火山口被证明是火星最有趣和最具研究价值的地点之一，将之作为火星车着陆点确实被认为有助于了解火星的发展历史。
（二）研究火星生命存活环境的不同观点
1．由南极研究推论火星上可能没有适合生命存活的环境。
2016年1月，加拿大麦吉尔大学的微生物学家杰姬·戈戴尔和莱尔·怀特领导的研究小组，在《国际微生物生态学会会刊》上发表论文称，他们对地球上最类似火星北极环境的地方，进行了长达4年的研究，没有发现任何活跃生命存在的迹象。这一研究结果，或许给那些试图在火星找到生命的科学家泼了一盆冷水。
4年来，研究小组对位于地球南极麦克默多干谷沙漠的大学谷进行了勘探，并对获得的1000多个皮氏培养皿内样本进行了检测，试图寻找生命存在的痕迹，却一无所获。
位于最冷南极的大学谷，被认为是地球上最像火星北极环境的地方，在长达15万年的漫长岁月中，此地都非常寒冷。这次没有发现活跃微生物或许暗示在火星寻找生命希望渺茫。
怀特说：“起初我们都以为，在大学谷永久冻土层的土壤中，会探测到功能性自给自足的微生物系统，但我们没有探测到任何微生物迹象。与微生物有关的极少量线索，最有可能是正在休眠或慢慢死去的微生物残余，但在这个或已到达寒冷干旱临界点的地方，并不存在。”
研究人员没有在土壤中发现二氧化碳或甲烷存在的证据，DNA测试也一无所获。怀特说：“鉴于此处多年持续干旱和低温，且缺乏可用水——即便盛夏也如此，干旱、极低温、营养物质缺乏等因素同时发生作用，让微生物群落无法在此繁衍生息。”
美国国家航空航天局行星科学家克里斯·麦凯表示：“大学谷拥有地球上我们能找到的最寒冷干旱的土壤，此处无疑是火星寻找生命研究的训练场，最新结论对航空航天局的天体生物研究也意义重大。”
2．研究显示火星或曾拥有适合生命存活的环境。
2016年8月，英国《独立报》报道，伦敦大学学院乔尔·戴维斯牵头的研究小组，在《地质学》杂志上发表论文指出，火星或曾也拥有温暖潮湿的天气，比现在“更适合”生命存活，火星上古老的冲积平原，可能是搜寻过往生命踪迹的好去处。
研究人员利用美国国家航空航天局火星勘测轨道飞行器提供的图像，发现了1.7万公里据信曾经是巨型河流的地区。他们认为，这一名为“阿拉伯高地”的地区，本质上是一个巨大的冲积平原，拓宽了火星的高地和低地。
戴维斯表示：“早期火星的天气模型预测，阿拉伯高地有雨，但迄今很少有地质学方面的证据支持这一理论。这使很多人相信，火星从来不曾温暖潮湿过，而是一个由冰层和冰床覆盖的冰冻星球。但现在，我们于这一区域发现的广阔河流系统存在的证据，证明了上述理论，表明火星曾经是温暖潮湿的行星，提供了一个适合生命存活的环境。”
戴维斯指出，火星上的河道约30米高、2000米宽。他解释称：“我们认为，这些河流在约39亿年前到37亿年前非常活跃，但慢慢干涸后很快被埋葬和保护起来，并延续了数十亿年。如此一来，潜在地保存了所有古老的生物物质，这些生物物质现在可能已‘现身’。”
戴维斯继续说：“实际上，其中一个名为‘阿拉姆山脊’的河道，是欧洲空间局和俄罗斯航天局联合项目，将于2020年左右发射的‘火星微量气体轨道器’的四个备选登陆点之一。”
（三）开发出寻找火星生命迹象的新设备
制成能“闻”出火星生命迹象的新遥感仪器。
2016年11月1日，美国航空航天局官网报道，戈达德航天飞行中心科学家，基于美国军队用来监控空气中危险化学物、毒气及病原体的遥感技术，开发出一种称为“生命迹象激光探测仪”的原型装置，利用它可“闻”出火星和太阳系其他星球是否存在生命迹象。
生命迹象激光探测仪，是一种基于荧光的激光探测装置。能像雷达一样探测并分析大气中颗粒物成分，只是雷达使用的是声波，而生命迹象激光探测仪使用光波。对原型机的检测结果表明，它既能检测出公众场所的生物恐怖威胁，也能有效探测出火星上的有机生物信号。
美国航空航天局曾使用过荧光探测装置，但只限于在气候研究领域探测地球大气中的化学物质，从未用于星际探测领域。负责开发生命迹象激光探测仪的拉尼米尔·布拉格耶维克表示，该设备将是首个能扫描星际尘埃的遥感仪器，其超强激光器可向尘埃发出激光脉冲，激发尘埃云层的颗粒物发出荧光，通过对荧光光谱进行分析，即可确定这些尘埃是否含有有机生命颗粒以及这些颗粒的大小。
与火星探测器上的其他装置相比，生命迹象激光探测仪具有无可比拟的优势。它能实时探测几百米外是否存在复杂有机物质，即使火星探测器在进行中遇见斜坡，它也能绕过去，灵敏地“闻”出尘埃中的生命信号。更重要的是，它能通过安装在地面的气溶胶分析仪对光谱进行实时分析，从而降低样本污染造成的误判。
该仪器也能安装在绕轨飞行的太空飞船上，增强美国航空航天局在太阳系搜寻生命信号的能力。布拉格耶维克和同事将继续改进生命迹象激光探测仪的各项性能，包括增强抗震性、减小尺寸，以确保其能探测火星地面悬浮颗粒中的痕量有机分子。
五、研究火星卫星形成与发展的新信息
（一）探索火星卫星形成过程的新见解
1．认为火星的卫星可能是在大碰撞中产生的。
2016年7月，比利时皇家天文台帕斯卡尔·罗森布拉特领导的研究团队，在《自然·地球科学》杂志网络版上发表论文称，他们的一项研究发现，火星的两个卫星与月球的形成过程大体类似，均是在一次大碰撞中产生的。不过，由于运行轨道的关系，未来留下来陪伴火星的将只剩下一颗卫星，另一颗则会被拉向火星最终陨落。
火星是人们较为熟悉的太阳系行星，与地球相比，它有火卫一和火卫二两颗卫星。这两颗卫星曾被认为是火星捕获的小行星，但最新研究发现，它们如同月球的产生过程一样，可能也是在一次大碰撞事件中形成的。然而，让科学家们不解的是，同样是碰撞事件，为何火星不像地球一样形成一个大卫星(月球)，而是产生了两颗小卫星。
比利时研究团队，使用数值模拟了一次火星上的大碰撞事件，以及碰撞所造成的碎片盘演变。他们发现，由于碎片的密集程度不同，较大的卫星会在碎片盘内侧吸积形成；而在碎片盘外侧，也就是先前认为的火卫一和火卫二形成区域，碎片低密度分散着，不容易形成卫星。不过，当内侧有一个巨大卫星时，产生的引力牵引会搅动碎片盘的外侧，让外侧形成小型卫星。
罗森布拉特表示，当时可能发生的情况是：内侧巨大卫星最后在火星潮汐力作用下落到了火星上，其他在潮汐力范围之内的外侧卫星也经历了相同的命运，只留下火卫一和火卫二作为大碰撞事件的幸存者。这种方案可以解释为什么如今的火星有两颗卫星，也可以解释为什么未来会只剩下一颗卫星。目前，火卫二轨道是稳定的，而火卫一正逐渐被拉向火星。
研究人员称，当年火星可能有很多卫星，最大的那些塑造了整个系统，最小的那些最晚落下，而火卫一可能是一系列坠入火星小卫星中的最后一个。
2．认为火星现有两颗卫星可能是由一颗大卫星分裂而成的。
2017年3月，美国普渡大学戴维·明顿和安德鲁·海赛尔布鲁克领导的一个研究团队，《自然·地球科学》杂志上发表论文称，他们研究发现，在火星历史上的某个时段，可能只有一颗大卫星，它在火星引力的作用下被撕裂，最终形成现有的两颗小卫星。
人们都知道火星拥有火卫一和火卫二两个“随从”，但该研究团队提出了新的环—卫星理论，认为火星的大卫星被火星引力撕裂，形成一个类似土星环的碎片环，这些碎片再次聚在一起，形成一颗卫星，然后再次形成碎片，在数百万年间，不断循环往复，新卫星的体积仅为其“母星”的五分之一。最终，火星的这颗大卫星形成了目前的两颗小卫星。
研究人员说，大约43亿年前，一次撞击导致火星出现最大的撞击坑——北极海坑，很多碎片被丢入火星轨道，“大撞击让很多物质离开火星表面形成一个环”。
这可能制造出一个非常大的火星卫星。由于引力，它被火星慢慢拉近，然后到达洛希极限，即卫星运行轨道与主星之间的理论临界距离，并在此处被火星的引力作用撕裂，从而形成人们现在看到的局面。
火卫一和火卫二的轨道也支持这一理论。火卫一和火卫二的轨道都太圆，不能被认为是被火星捕获的小行星，因为这些小卫星的轨道一般都是椭圆形。而且，最新理论也能解释火星赤道附近发现的沉积。
研究人员认为，火卫一也朝火星运动，这意味着它最终还可能被撕裂。在大约7000万年间，火卫一会到达洛希极限并分崩离析，约20%会形成一颗新卫星，约70%以灰尘和碎片的形式天女散花一般降落在火星表面。
（二）探索火星卫星发展趋势的新看法
1．认为火卫一正走向“自我毁灭”。
2015年11月24日，美国加州大学伯克利分校本杰明·布莱克和图莎尔·米陶等人组成的一个研究小组，在英国《自然·地球科学》上发表论文称，围绕火星旋转的两颗卫星中的一颗，可能在2000万年到4000万年以后分崩离析，然后给红色的火星“送”上一个类似土星环那样的行星环。
火卫一是火星两个卫星中较大的一个，形状像个土豆，距火星平均距离约9378公里。火卫一现正在逐渐以螺线旋转方式朝向火星，这与我们这里的情况是截然相反的。地球的卫星是正在逐渐旋转远离地球。而最终，火卫一或者会因为火星引力诱发的潮汐张力日趋变大，而彻底破碎或是砸到火星上，这也是任何向内迁徙的卫星所注定的命运。
此次，美国研究小组，使用观测数据和一个岩土模型来测量火卫一的强度。他们发现，这颗卫星大部分都由较为薄弱的材料组成。研究人员预测，这些材料在2000万年到4000万年内，当潮汐力足够大时就会碎掉。这些碎掉的颗粒有可能在火星周围分散开来，形成一个围绕火星的行星环。据这项研究预测，这个新添火星环可以持续数百万年，并且最终密度会类似于著名的土星环。
论文作者指出，火卫一上任何一大块较为强韧的部分，只要它能够在潮汐解体过程中不解体，都会最终撞上火星，形成一个坑。虽然太阳系当中，现在只有靠外侧的其他巨行星拥有美丽的环，但这项研究显示，火星的未来很可能也会有一个行星环。更重要的是，这项研究让我们有机会窥视到很久以前，那些向内迁徙的卫星，是如何在我们的太阳系中走向“自我毁灭”的。
2．认为火星卫星将来可能会碎化为尘埃。
2017年2月，有关媒体报道，印度艾哈迈达巴德物理研究实验室杰伊绪·帕巴力领导的研究团队发表研究报告称，他们认为，在几万年内，火卫一或将变成碎片，像土星卫星一样化身一个平坦的环形。但火星两颗卫星的一小部分碎片可能已经在环绕这颗红色星球运行，其中部分正处于幼生环境状态。
长期以来，天文学家认为，火星可能会被来自火卫一和火卫二的岩石碎块环绕，但没人曾观察到它们。这可能是因为这些环，位于地球或太空望远镜很难观察到的平面上，或者也可能它们根本就不在那里。
在2013年，美国航空航天局的“火星大气与挥发物演化任务探测器”到达火星之后，它在火星周围发现了一团高海拔尘埃。该探测器不能决定这些尘埃颗粒有多大及其来源，但它们分散均匀，而且并未集中成环形。这表明，它们来自于星际空间。
对该探测器数据的新分析表明，火星还被以典型环形式存在的尘埃环绕，其中一些来自其卫星。
帕巴力研究团队对比了基于现存假设生成模型的火星大气，与挥发物演化团队尘埃测量结果，该假设是“有多少小行星撞击火星及其卫星”。他们争论称，由流星体撞击扬起的更微小颗粒一般会被太阳风一扫而空，而火星引力则将更大的粒子，收入了位于各个卫星轨道的典型环中。
来自这些环的尘埃，可能会抵达火星上层大气。帕巴力研究团队发现，大多数尘埃云来自星际空间，但其中有0.6%来自火卫一和火卫二。帕巴力说：“除了星际空间尘埃颗粒之外，环中较大的颗粒能够在一定时期内到达火星。”
即便在未来2000万年到7000万年之间，火星引力将火卫一向内拖拽并开始将其撕碎，来自流星撞击的尘埃颗粒掉落还会继续。这意味着当其最终崩塌时，火卫一留下的部分将会很少。帕巴力说：“这会减少最终环形的尘埃浓度。”
