火星與我們的地球有很多共同的特征。這兩個(gè)行星都有大致相同的地表面積,都有極冠,都有類似的傾斜旋轉(zhuǎn)軸,使得火星和地球都有很強(qiáng)的季節(jié)性變化。此外,有確鑿證據(jù)顯示,在過(guò)去,這兩個(gè)行星曾經(jīng)歷過(guò)氣候變化。

    同時(shí),這兩個(gè)行星在很多重要的方面,又是完全不同的。例如,火星表面的平均大氣壓強(qiáng)僅為大約7.5毫巴(比地球上的1%還小),地球上的大氣壓強(qiáng)超過(guò)1000毫巴?；鹦堑钠骄砻鏈囟纫埠艿?達(dá)到零下63 ?C,而地球上則是溫和的14 ?C?；鹦巧弦惶斓臅r(shí)長(zhǎng)與地球相當(dāng),24小時(shí)37分鐘,但火星上一年明顯比地球長(zhǎng)出很多,有687天。

    兩個(gè)行星之間最大的不同就是,火星表面的重力比地球上小得多??準(zhǔn)確地說(shuō),比地球低62%。只有地球標(biāo)準(zhǔn)的0.38,一個(gè)在地球上重100公斤的人,在火星上,他的體重就只有38公斤了。

   地表重力的差異源于很多因素的影響??質(zhì)量,密度,半徑(這是最重要的因素)。雖然火星的表面積相當(dāng)于地球的陸地面積,但是它的直徑只有地球的一半,密度也小于地球,只有地球體積的15%,地球質(zhì)量的11%。

   根據(jù)牛頓的引力理論,科學(xué)家們計(jì)算了火星的重力,該理論認(rèn)為一個(gè)物體所產(chǎn)生的引力與它的質(zhì)量成正比。將該理論應(yīng)用到行星這類球體的時(shí)候(在本例中,指火星),質(zhì)量給定的時(shí)候,表面重力與它半徑的平方成反比。密度給定的時(shí)候,重力與半徑成正比。

    重力公式的表達(dá)式為g = m/ r2,其中g(shù)是火星表面重力(表示為地球表面重力的倍數(shù),地球重力為9.8m/s2),m代表質(zhì)量,表示為地球質(zhì)量(5.976*1024kg)的倍數(shù),r代表半徑,表示為地球平均半徑(6371km)的倍數(shù)。

    例如,火星的質(zhì)量是6.4185*1023kg,是地球質(zhì)量的0.107倍。它的平均半徑是3390km,是地球半徑的0.532,因此,火星表面重力的計(jì)算公式,代入數(shù)字后為:0.107/0.5322=0.107/0.2830,計(jì)算得到的數(shù)值為0.38。根據(jù)地球表面重力,計(jì)算得出的加速度為3.724米每秒的平方。

    如果我們想要將宇航員,探險(xiǎn)家送上火星,或者有一天在火星定居,那么了解火星上的重力,及其對(duì)陸地生命的影響將是非常關(guān)鍵的一步。對(duì)于任何打算進(jìn)行載人航天或殖民火星的計(jì)劃,了解長(zhǎng)期暴露于只有地球重力三分之一的環(huán)境下會(huì)造成哪些影響,是一個(gè)關(guān)鍵的方面。

    例如,像火星1號(hào)這樣的眾包項(xiàng)目也考慮到了參與者肌肉退化和骨質(zhì)酥松的可能性。引用了國(guó)際空間站宇航員的一項(xiàng)最新研究,他們承認(rèn),這個(gè)持續(xù)時(shí)間4-6個(gè)月的任務(wù)會(huì)導(dǎo)致肌肉性能最高會(huì)達(dá)到30%的損失,肌肉質(zhì)量最高達(dá)到15%的損失。

    他們提出的任務(wù),不僅需要花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間才能到達(dá)火星,而且要求志愿者的余生都要在火星上度過(guò)。他們還聲稱,他們計(jì)劃降低這些數(shù)字,讓宇航員們“準(zhǔn)備好一個(gè)有效的對(duì)策方案,保證宇航員的健康,不僅僅安全到達(dá)火星,也會(huì)讓宇航員適應(yīng)火星表面的重力?！彼羞@些措施還有待觀察。

    了解更多關(guān)于火星重力和陸地生物在這樣的重力環(huán)境下如何生存,對(duì)于其它行星的太空探索和任務(wù)來(lái)說(shuō)也非常重要。隨著火星上的機(jī)器人著陸器、軌道任務(wù),以及載人飛行任務(wù)所傳回的科學(xué)信息,我們有望更詳細(xì)地了解火星的重力。NASA提出的載人火星探測(cè)任務(wù),計(jì)劃于2030年發(fā)射,我們期待科學(xué)家們更多的研究成果。