爱华网为什么火星的表面呈现出红色？
研究人员：
组长：张森森 组员：戴骏尧、罗祺、刘奕孜、蔡礼聪
【问题的提出】
经常在书里、电视上、网络中看到过火星的面貌，只见它的表面呈漂亮的红色，在阳光的照耀下闪着亮光。每当此时，一个疑问就浮现在我的脑海里：为什么火星的表面呈现出红色？据我所知，火星上的温度极其低，白天是20度，晚上竟能降到零下80度，火星两极的温度甚至低于零下139度！这就更是让我疑惑不解了，火星的表面为什么是代表炙热的红色呢？于是我决定走进知识的海洋，在书的世界里遨游，展开一场星球探秘，来探究这颗神秘的红色星球吧！
研究前的准备和安排
课题题目：为什么火星的表面呈现出红色
研究目的：了解火星这颗神秘星球
研究方法：去书城查找资料
研究程序：先查找资料，再汇集成员资料进行整理，做文献研究，形成论文。
人员安排 ：
张森森：【问题的猜想】【问题的提纲】创设及【问题的解决】资料查找和创作，动手实验，小论文的整理、完善
罗祺：【问题的解决】一些资料提供、补充，软件模拟系统提供
刘奕孜：【问题的解决】一些资料提供、意见提出、摄影安排
戴骏尧：【问题的解决】一些资料提供、摄影安排、实验材料安排和意见
蔡礼聪：【查阅书籍】、【问题的解决】一些资料提供、摄影安排
【问题的猜想】
1、自然物质的原因，是经过多年演变而成的。
2、火星的表面的尘土本来就是红色，这是火星形成之际就形成的这种特征。
3、有生命在火星居住过，所做的事情使这个星球变成了红色。
4、其实这是人类肉眼的错觉。因为宇宙的物质影响，火星看起来才是红色的。
【问题的提纲】
1、火星的介绍
2、火星表面的土壤
3、火星的地理特征
4、火星表面的活动情况
5、火星的内部情况
6、火星的地貌和两极
7、用望远镜观测火星
【问题的解决】
一、火星的介绍
火星是八大行星之一，按照距离太阳由近及远的次序为第四颗。肉眼看去，火星是一颗引人注目的火红色星，它缓慢地穿行于众星之间，在地球上看，它时而顺行时而逆行，而且亮度也常有变化，最暗时视星等为+1.5，最亮时比天狼星还亮得多，达到-2.9。
火星比地球小，赤道半径为3395公里，是地球的一半，体积不到地球的1/6，质量仅是地球的1/10。
火星的自转和地球十分相似，自转一周为24小时37分22.6秒。火星上的一昼夜比地球上的一昼夜稍长一点。火星公转一周约为687天，火星的一年约等于地球的两年。
火星冬天小，夏天大。
火星上有明显的四季变化，这是它与地球最主要的相似之处。但除此之外，火星与地球相差就很大了。火星表面是一个荒凉的世界，空气中二氧化碳占了95%。浓厚的二氧化碳大气造成了金星上的高温，但在火星上情况却正好相反。火星大气十分稀薄，密度还不到地球大气的1%，因而根本无法保存热量。这导致火星表面温度极低，很少超过0℃，在夜晚，最低温度则可达到-123℃。
火星有两个卫星。靠近火星的一个叫火卫一，较远的一个叫火卫二。
火星的资料如下：
质量 6.421e+23kg
赤道半径 3,397.2km
平均密度 3.94gm/cm3
平均日距 227,940,000km
自转周期 24.6229小时
公转周期 686.98天
赤道地表重力 3.72m/sec2
赤道逃逸速度 5.02km/sec
最低地表温度 -140 ℃
平均地表温度 -63 ℃
最高地表温度 20 ℃
大气压力 0.007bars
大气组成 二氧化碳 95.32% 氮2.7% 氩 1.5% 氧 0.13% 一氧化碳 0.07%
水0.03%其他0.000291%
公转轨道 离太阳227,940,000千米 (1.52 天文单位)
行星直径 6,794千米
由于火星的大气很稀薄，因此火星本来看天空跟地球相似，但是由于火星表面有红色的细沙，又经常刮大风，所以从火星表面看天空就是红色的了。那么火星的表面为什么又呈现红色的呢？
二、火星表面的土壤及自然现象
火星表面的土壤中含有大量氧化铁，由于长期受紫外线的照射，铁就生成了一层红色和黄色的氧化物。夸张一点说，火星就像一个生满了锈的世界。由于火星距离太阳比较远，所接收到的太阳辐射能只有地球的43％，因而地面平均温度大约比地球低30多摄氏度，昼夜温差可达上百摄氏度。在火星赤道附近，最高温度可达20℃左右。根据季节和地点不同，火星表面温度变化范围为零下87摄氏度至零下5摄氏度。火星上也存在大气。其主要成份是二氧化碳，约占95％，还有极少量的一氧化碳和水汽。火星被称为红色的行星，这是因为它表面布满了氧化物，因而呈现出铁锈红色。火星表面的大部分地区都是含有大量的红色氧化物的大沙漠，还有赭色的砾石地和凝固的熔岩流。火星上常常有猛烈的大风，大风扬起沙尘能形成可以覆盖火星全球的特大型沙尘暴。每次沙尘暴可持续数个星期。
火星的沙漠部分被红色的硅酸盐、赤铁矿等铁的氧化物以及其他金属的化合物所覆盖，因而显出明亮的橙红色。这些覆盖物均为较年轻的物质，因此，火星的表面呈现出红色也可能源于火山或风化。
三、火星表面的地理特征
火星表面上的地理特征，主要有：环形山和火山。和月面相比，火星上环形山的数量要少得多，环形山边缘坡度平缓（坡度都小于10°),不象月面环形山能投射出尖尖的影子，这表明环形山曾受到严重的侵蚀。环形山可以分为两种：火山成因的环形山和陨石撞击而成的环形山。以地球表面的标准来看，火星表面的许多表面结构都算是巨型的。如火星上巨大的盾形火山比地球上的大得多。
意大利天文学家斯基阿帕雷利最早指出火星上有运河。他发现在火星的圆面上有些模糊不清的直线条，这些暗线把一个个暗斑连接起来，有的暗线宽达120公里，长4800公里，纵横交错，形成覆盖火星大陆的网络，并发现有两条暗线相互平行，还有季节变化。
四、火星表面的活动情况
现在的火星表面温度很低，大部分水作为地下冰保存下来，还有一部分被禁锢在永久的极冠之中。极稀薄的大气，使得冰在温度足够高时只能直接升华为水汽。自由流动的水看来是无法存在的。有人认为，在火星历史的早期，频繁的火山活动排出大量氨和甲烷等火山气体，这种浓厚的原始大气会产生很强的温室效应，从而使火星表面温暖起来，造成有水在河里流动的条件。后来火山活动减少，火山气体逐渐分解，其中的轻元素原子逃逸到星际空间，重元素原子同其他成分结合，火星大气变得稀薄、干燥、寒冷，火星表面就成为现在所看到的样子。也有人认为，在火星历史的早期，自转轴的倾斜度比现在更大，因而两极的极冠融化，大量二氧化碳进入大气，大量的水蒸发并凝成雨滴在赤道地区落下,形成河流。至于有些大的河床,估计是火山活动和地热融化了地下冰，出现大量的水冲刷火星表面而形成的。
五、火星的内部情况
火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成；外包一层熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外层是一层薄薄的外壳。相对于其他固态行星而言，火星的密度较低，这表明，火星核中的铁（镁和硫化铁）可能含带较多的硫。火星也有核，这就是人类一直以来都认为火星是太阳系中最可能有生命迹象的原因。
六、火星的地貌变化
在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。
火星因此不适合生命居住，它的表面温度低，空气燥，只有固态水，经常有沙尘暴，它只是太阳系中最可能有生命存在的星球，但是如此恶劣的环境，使我推断出，火星上根本没有生命存在。
火星的沙尘是火星最著名的景观，火星到夏至便开始躁动不安，常起狂风，风速甚至高达100千米/时，因此漫天卷地的沙尘使我们用肉眼看都看到火星是个红色星球。
七、火星的两极
火星有南极和北极，北极是低谷，南极则是巨大岩石的高地。
火星两极的冰冠和火星大气中含有水份。从火星表面获得的探测数据证明，在远古时期，火星曾经有过液态的水，而且水量特别大。这些水在火星表面汇集成一个个大型湖泊，甚至是海洋。现在我们在火星表面可以看到的众多纵横交错的河床，可能就是当时经水流冲刷而成的。此外火星表面的许多水滴型“岛屿”也在向我们暗示这一点。
火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层。这种现象的原因还不知道，但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的，或许在火星表面下较深处也有水存在。
八、用望远镜观测火星
当你架起望远镜，观测火星时，火星宛如一颗燃烧的星球，这是因为火星上非常干燥，没有液态水的存在，因此在风的驱动下，火星的土壤容易到处飞扬，沙尘暴可以覆盖整个火星，因此火星呈现出了红色。在望远镜中，火星呈现为一个明亮而模糊的微红色圆面。最引人注目的是，覆盖在两极地区的白色极冠，其大小随火星季节而变化。在较大的望远镜中，还可以观测到线度至少几百公里的明亮或黑暗区域：明亮而呈桔黄色的区域称为“大陆”，几乎占火星总面积的六分之五；黑暗区域称为“海洋”，其颜色常随季节变化。在夜空中，由于它离地球十分近，用肉眼很容易看见火星。
【研究实验】
实验一：制作氧化铁
实验材料：
1、生锈的铁钉即亚铁化合物
2、钳子
3、炉火
实验方法：
将生锈的铁钉拿钳子夹着放在炉火里进行燃烧，不久后，铁钉呈现出红色，已可提取出氧化铁。提取氧化铁的方法很简单，可以用纸巾擦出来，也可用刀刮下来，这就是氧化铁的制作方法。
实验总结：
通过这次实验，我们知道了制作氧化铁是一件十分简单的事情，而就是这些氧化铁，使火星的表面呈现出红色，我们明白了为什么将火星称作生锈的星球了。同时，我们也有了自己的猜测。火星的表面覆盖了厚厚的一层氧化铁，是亚铁化合物形成的。有亚铁化合物说明火星曾经有氧气，有水份。有水份就说明火星在形成之际可能有生命存在。而经过很长的时间后，随着火星表面温度的降低，天气的恶劣，这些生物可能是灭绝了，也可能是搬走了。也许火星从来没有燃烧，因为它主要的物质是铁，表面有盐水，经过长期吸收氧化，变成了现在已被科学证实的红色粉末——氧化铁。
动手做实验
生锈的铁钉
燃烧铁钉
实验二：氧化铁变红的实验
实验材料：
1、氧化铁
2、玻璃罩
3、土壤
实验方法：
将氧化铁和土壤混合放置在桌上，用玻璃罩将其盖住，使里面形成真空，看看土壤会不会因为氧化铁而变红。
过程和总结：
当我们将要做实验时，我们了解到，氧化铁自身就是红色的，因此实验没做成。
尽管我们的实验没有做成，但我们知道，就是因为一层层红色的氧化铁包裹着火星，火星才是红色的。
【我想说的话】
张森森：
原来火星之所以表面呈现出红色，有多方面的原因，主要因为火星的地貌变化、地理特征、内部情况、自然现象等共同作用下，使火星就像一个生锈的星球，呈现出光彩夺目的红色。通过实验，使我知道了什么是氧化铁，而氧化铁本身就是红色的，就是因为火星表面充满了氧化铁，所以火星看起来才是红色的。通过不断的查阅资料、实验和反复的修改论证，让我明白课题研究的严谨，也让我体验到了研究的乐趣。我相信在不久的将来，人类对这颗红色星球一定会有更多惊人的发现，发现更多神奇的秘密！
罗祺：
在我们大家的努力下，我们的小论文完成了。我们借助了书籍，翻阅了了13本书，有9本对我们有帮助。我们还借助了电脑软件，在电脑上模拟飞行了363521分钟之后到达火星，不过不幸的是，我们的航天器回不来了。0m从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地17-A发射台发射升空1412m脱离地球大气层，进入第二宇宙速度1456m与国际空间站对接，跟换航天器1560m脱离国际空间站1561m进入第三宇宙速度，进行为期六个月的飞行363494m 到达火星后在火星轨道上运行，到达目的地363500m 变轨并进入火星大气层363510m 在15—10公里的高度时打开主伞363511m 脉冲发动机开始工作363512m距火星表面30米左右时开始平稳下降，软着陆成功
在查阅书籍的基础上，我们还进行了T.E.（理论实验），4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3，证明了火星表面的红色是氧化铁形成的。
查阅资料的时候与同学们说笑，让我体会到了科学的快乐，而在电脑上的模拟飞行，让我体会到了科学的严谨。这次研究让我收获很大。
戴骏尧：
我从这次小论文探究知道了火星原来本身并不热，之所以呈红色，是因为有氧化铁。这使我对这颗红色星球有了更深一层的了解。
刘奕孜：
通过做这次小论文，我明白了火星的表面为什么会呈现处红色，火星是如何呈红色的、为什么火星看起来很热，但是白天却只有20度，晚上只有零下80度！这次小论文让我明白了许多关于火星的知识！
蔡礼聪：
经过我们查阅的资料，让我懂得了很多火星的资料，希望我通过这次的研究，使我得到知识，而且能够激发我对科学的兴趣。
【查阅书籍】
1、《宇宙奥秘》P18-P21
2、《不要和外星人说话》P201-P210
3、《你不可不知的十万个宇宙秘密》P18-P19
4、《中国青少年百科》P24-30
5、《科普知识1000问与答》P101-102
6、《宇宙奥秘》P210
7、《太空与行星》P70
8、《我是科学漫画谜》P36
9、《十万个为什么》P101-102
【软件网络】
Obiter太空模拟系统
宇宙探秘网
