作者
大衛·M.哈蘭德博士(David M. Harland )
英國著名天文和太空科普作家，世界科技出版集團斯普林格公司旗下實踐(Praxis)叢書的主要簽約作家。畢業於英國聖安德魯斯大學，獲得天文學學士和計算機博士學位。曾供職於學術界和計算機行業，自1995年轉為全職科普作家，創作和主編30多部作品，20多年深耕天文、行星、太空科技、太空探索等領域。

譯者
鄭永春博士
行星科學專家、科普作家、中國科學院國家天文臺研究員，現任中國科普作家協會副理事長、中國科協月球與深空探測領域全國首席科學傳播專家、*義務教育課程標準修訂組成員、教科版小學《科學》教材編寫組成員、果殼網科學顧問，2016年獲美國天文學會卡爾·薩根獎，成為獲得該獎的位中國科學家。
劉晗
北京外國語大學翻譯學博士生在讀，北京師範大學天文學學士、翻譯碩土。北京市優秀畢業生，北京師範大學優秀畢業生。《中國國家天文》《環球科學》等雜志譯者，合譯有《冥王星沉浮記》等書。

前言 
譯者序
作者序

章 研究起步
1.天體運行 
2.望遠鏡觀測的先驅 
3.早期地圖 
4.火星的衛星 
第二章 火星理論
1.斯基亞帕雷利的約數 
2.羅威爾的火星人 
3.火星上的環境 
第三章 直擊火星
1.飛越快照
2.全球視角 
第四章 尋找生命
1.探測策略  
2.“海盜號”著陸器  
3.克裡斯平原上 
4.這也是個烏托邦 
5.爭議四起  
6.微生物 
第五章 遙感視野
1.蹣跚起步  
2.“火星全球勘測者號” 
3.食尸鬼的盛宴 
4.“奧德賽號”的洞察  
5.歐洲加入  
6.“火星勘測軌道器”的探測目標
7.地質年代序列  
8.印度的火星軌道器 
9.丟失的大氣層 
10.嗅尋甲烷 
第六章 尋找答案
1.“火星探路者號” 
2.探索受挫  
3.機器人野外地質調查  
4.古謝夫撞擊坑內的“勇氣號”  
5.子午線高原上的“機遇號”
6.“鳳凰號”找到冰  
7.蓋爾撞擊坑中的“好奇號”  
8.火星內核 
9.未來火星車  
10.2020年中國首探火星，一舉實現三個目標
第七章 火星科幻
1.《星際戰爭》  
2.《火星（巴松）》與約翰·卡特  
3.廣播劇恐慌  
4.《火星紀事》 
5.《紅色星球》  
6.《火星沙》  
7.太空時代小說 
第八章 登陸火星
1.太空旅行 
2.早期設想 
3.阿波羅計劃後的提議 
4.做什麼，怎樣做，何時做  
5.先進推進器 
後 記
火星地圖  
火星探測任務編年史 
火星與地球的比較 
火星大氣  
圖片來源中英文對照  
擴展閱讀  
譯者後記 

前言
本書為我們講述了人類認識火星的歷史過程，極富洞見。文藝復興時期，天文學家通過研究火星在天空中的運動，發現了行星運動的規律。望遠鏡發明後，人們開始研究火星，測量它一晝夜的長度，甚至精細地繪制出火星表面的地圖。
19 世紀後期， 美國人帕西瓦爾· 羅威爾（Percival Lowell）認為，火星上生活著一群智慧生物，他們建設了縱橫交錯的運河，把極地冰蓋中的水輸送到赤道地區。盡管羅威爾對火星的看法遭到了天文學家的反對，卻激發了作家們創作經典科幻小說的熱情。直到20 世紀中葉，人們還普遍認為，火星上的大片地區都覆蓋著茂盛的植被。囿於望遠鏡觀測能力的局限，可以驗證這一觀點的方法，就是發射探測器。
本書內容翔實，還附有研究過程中的很多精彩插圖，而火星上的圖像更是引人入勝。本書介紹了發射航天器到火星上面臨的巨大挑戰和技術成就：從初遠遠地飛越火星，到環繞火星軌道進行運轉，再到發射著陸器登陸在火星表面。
火星是一個對比十分鮮明的世界。南半球的大部分地區，都是布滿撞擊坑的高地；而北半球的大部分地區，都是低窪的平原，那裡曾經可能有過海洋。火星上的火山和峽谷比地球上的要大得多，寬闊的河流，泛濫的洪水——這些都是火星歷史早期的景像。
火星經歷了的氣候變化。過去氣候溫暖濕潤時，生命能在火星上生存嗎？而今氣候變得干燥寒冷，還會有生命存在嗎？我們在火星土壤中尋找微生物的證據，但目前的結果尚不確定。科學家希望探測火星地下，尋找那裡曾經有過的微生物證據。在火星上尋找生命，意義十分深遠，因為如果生命可以在太陽繫的多個地方獨立演化，那麼，生命在宇宙中也可能無處不在。
《火星全書》記錄了這段新發現的故事，我們期待大家與航天器一起，邁入新的科技時代，共同探索這顆迷人的紅色星球。

譯者序：火星，人類未來的希望之星
在人類的文化意境中，火星不似潔白如玉的月亮，能給人思鄉、溫暖的情感寄托。不管是東方還是西方，都把夜空中的這顆紅色行星，與血腥、災難、死亡聯繫在一起，看到它唯恐避之不及。在中國古代，火星被稱為“熒惑”星。古人認為，火星熒熒似火，時而順行，時而逆行，行蹤捉摸不定。“熒惑守心”甚至被視為像征災難來臨的“至兇”星像。但是，火星之所以會在心宿內停“留”，隻是因為從地球上看過去，火星似乎與心宿二靠得很近。其實兩者中，一個在太陽繫內，一個遠在數百光年以外，實在是八竿子打不著，壓根不會對我們的生活造成什麼影響。在古希臘神話中，火星被稱為戰神阿瑞斯(Ares)，是宙斯與赫拉的兒子，屬於希臘神話中奧林匹斯山的十二主神之一。在羅馬神話中，戰神被稱為瑪爾斯（Mars），是朱庇特和朱諾的兒子。Mars也是火星的英文名稱。
每隔26 個月地球正好位於火星和太陽之間的連線上，被稱為火星衝日。太陽剛落山，火星就從東方升起，是觀測火星的時機。望遠鏡發明後，天文學家利用火星衝日的時機，繪制了一繫列火星地圖，雖然那時候看到的火星還比較朦矓。初隻是肉眼可見的一個小圓點，後來發現這其實是一個圓盤，接著識別出火星圓盤上的一些宏觀特征，如V 形黑斑、南北極冰蓋等。他們認識到，火星的自轉周期與地球相似，自轉軸也像地球一樣是傾斜的，因而也會有一年四季。他們甚至還推測出，火星的大氣層非常稀薄，可能還會有雲層。本書中附有不同時代繪制的火星地圖，直觀展現了人類對火星認識的逐步深化。
人類認識火星的主要的成就，還是進入航天時代之後取得的。從剛開始時遠距離蜻蜓點水式的飛越探測，到實現環繞火星進行全球遙感，再到航天器登陸火星表面，派出火星車進行巡視；從早期搭載在“火星探路者號”上小巧玲瓏的“索傑娜號”火星車，到雙胞胎火星車“機遇號”和“勇氣號”，再到正在執行任務的“好奇號”火星車；三代火星車的質量從11.5 千克、170 千克，提高到900 千克，體型一個比一個大，著陸技術一次比一次先進，功能一個比一個強。火星探測由表及裡，從對火星表面的探測，到探測火星內部的能量和結構。這一切，展現的是火星探測技術進步的歷程。
火星探測在技術上並不容易。就登陸火星而言，1971 年，“火星3 號”成為首個登陸火星的航天器， 雖然“ 海盜1 號”（1976 年）、“ 海盜2 號”（1976 年）、“ 索傑娜號”（1997 年）、“ 機遇號” 和“勇氣號”（2004 年）、“鳳凰號”（2008 年）、“好奇號”（2012 年）都成功登陸，與此同時，也不應忘記，建立這些成功的基礎是“火星2 號”（1971 年）、“火星6 號”（1973 年）、“極地著陸器”（1999 年）、“深空2 號”（1999 年）、歐洲空間局研發的火星探測器“獵兔犬2 號”（2003 年）和“斯基亞帕雷利號”（2016 年）等失敗任務的累積。這些價值數十億的航天器，雖然一個個消失在太空中，但並沒能阻擋我們前赴後繼探索火星的步伐，纔換來了如今火星登陸技術的逐漸成熟。
長期以來，火星探測似乎是美國人的專利。正如20 世紀60~70 年代美蘇在載人登月領域的競爭，早期火星探測同樣以美國人的勝利宣告終結。1998 年，日本發射“希望號”火星探測器，遭遇失敗。進入21 世紀以來，歐洲國家和印度先後加入火星探測行列。在2020 年的火星發射窗口，歐洲空間局將和俄羅斯聯合實施火星生命2020 計劃，美國也會發射價值20 的新一代火星車。而中國，將獨立自主開展首次火星探測，從零開始，在一次任務中實現環繞、著陸和巡視三大目標，完成了前所未有的技術跨越。
在美國國家航空航天局的太空探索計劃中，火星始終占據核心地位。根據特朗普簽署的太空政策一號令，美國把太空探索戰略聚焦在“從月球到火星”的宏偉計劃。航天員將從地球出發，在五年內登陸月球。但與阿波羅時代的載人登月不同的是，這次不僅要實現重返月球的壯舉，他們的目標更加明確、更加遠大：計劃在2033 年左右，實現人類歷史上首次載人登陸火星的夢想，實現從月球（衛星）到火星（行星）的跨越。
火星曾經備受科幻作家的青睞。這顆紅色的星球，給了他們足夠的想像空間。19 世紀，科幻作家根據望遠鏡中看到的隱隱約約的“蛛網”結構，想像認為，火星上的居民正面臨著干旱災害，他們挖掘了大規模的運河網絡，將極地的冰雪融水，輸送到赤道地區進行灌溉，以發展農業。當代科幻大師金·斯坦利·羅賓遜(KimStanley Robinson) 創作了人類太空移民計劃三部曲《紅火星》《綠火星》《藍火星》。2015 年，硬科幻太空大片《火星救援》上映，再次將人類對火星的幻想拉到極具現實感的未來場景。
隨著一個個軌道器環繞火星進行全球遙感，一臺臺著陸器登陸火星表面，一輛輛火星車在表面行駛，在過去幾十年裡，人類對火星的認識越來越深刻。火星已經成為除地球以外，人類了解得為透徹的一顆行星。
這些年來，搜尋火星上的水取得了重要進展。剛開始，人們隻是在火星表面發現了海岸線、衝積扇、三角洲等大規模的水流遺跡。後來發現，火星的極地冰蓋下面有大型的湖泊；大氣中有微量的水，甚至可以結成露珠；土壤中有水，含水量相當於地球干旱地區土壤中的水量。再後來，又在一些峭壁和懸崖等特殊的地區，發現了埋在地下的冰層，冰蓋下的大型湖泊，甚至可能還有正在流動的液態水。所以，火星上一點也不缺水。
跟地球一樣，火星也是類地行星的一員。我們知道，現在火星上還沒有發現生命。但是，火星曾經跟地球一樣，有過溫暖濕潤的環境，有過濃密的大氣層，擁有江河湖海的時間可能長達十億年。一些盆地內的湖泊，水質呈酸性，環境也很穩定，與地球上生命起源時的水環境很相似。在未來很長一段時間內，火星探索的關鍵問題將聚焦在，火星上到底是否孕育過生命呢？如果有證據證明，火星上有過生命，那麼，生命在宇宙中就不再是獨一無二奇跡般的存在，在其他星球上發現生命隻是時間問題。如果終證明火星上沒有孕育過生命。那麼，地球上的生命不僅十分孤獨，而且尤為寶貴，傳統的生命起源理論將面臨重大考驗。
研究火星的目的，終是為了認識地球，造福人類。如果我們考察太陽繫的宜居帶，就會發現，宜居帶靠裡側的是地球，靠外側的是火星。火星是太陽繫中與地球環境為相似的一顆行星，也是人類有可能實現大規模移居的行星。目前，國家力量仍然是火星探測的主力軍。同時，商業力量也在崛起。美國太空探索技術公司已經成功研制出重復利用的火箭、重復利用的飛船，終目標是為了建立從地球到火星的廉價航線。一旦建立這樣的航線，人類在火星上生活將不再是科幻故事。馬斯克甚至放言，地球不配他為之犧牲，要死就死在火星上，他希望有朝一日能在火星上退休。說實話，我特別希望他能成功。與此同時，中國的商業航天已然覺醒，假以時日，這些民營公司的力量和前景不可小覷。
本書之所以被稱為《火星全書》，是因為它所包括的內容十分廣泛。從望遠鏡發明之前，人類對火星的肉眼觀測，到望遠鏡發明後，對火星的早期觀測，再到航天時代對火星的深空探測，展現了人類認識火星的歷史圖景。不僅介紹了火星探測的歷史和正在發生的現實，還展望了人類在可以預見的將來登陸火星的願景。不僅介紹了實實在在的科學發現和技術突破，還介紹了以火星為主題的科幻小說。不僅介紹了火星表面的地形、水、大氣、環境，還介紹了火星內部和地下的情況。因此，這是一本介紹火星的過去、現在和未來的全景式的科普書，把它稱為《火星全書》是十分恰當的。
我們隻有一個地球。一片荒涼的火星時刻提醒著我們，要保護地球，珍惜地球，積極行動起來，應對地球面臨的環境變化。
充滿希望的火星，吸引著我們前往探索。在某種程度上，人類這個物種能否永續生存，取決於我們對火星的探索。
火星探測已經有50 多年歷史，美國、俄羅斯、歐空局、印度、日本等，都曾經實施過火星探測。中國作為火星探測的後起之秀，在綜合考慮航天技術能力和國際火星探測發展趨勢的基礎上，經過多年論證，終於啟動了火星探測工程，計劃在2020 年，實現環“繞”、“著”陸、“巡”視。在一次任務中，實現以往需要兩到三次任務纔能實現的目標；在2030 年前後，中國從火星上采集土壤和岩石並返回地球。我國將從火星探測的旁觀者，正式登上舞臺的中央。希望我們翻譯的這本書，有助於向公眾特別是青少年普及有關火星的知識，激起他們對這顆紅色星球的好奇。希望他們有朝一日，接過火星探測的接力棒。
鄭永春、劉晗
2019 年5 月於北京

後記
一開始，我們被火星血紅色的外表深深地迷住了。隨後，我們研究了它在天空中的運動，了解到火星是如何圍繞太陽運行的。
望遠鏡的發明，讓火星變成了一個擁有神奇表面特征的世界，我們得以確定它的自轉周期和季節變化。望遠鏡的改進，又讓我們繪制出更詳細的地圖。一些望遠鏡觀測到了火星上的直線網格，人們猜測它是由瀕臨滅絕的一種智慧生物建成的。雖然，我們終放棄了這一猜想，但人們一致認為，火星上擁有某種類型的植被。
飛越火星的探測器顯示，火星表面十分古老，地質運動也不活躍，上面還有很多撞擊坑。但遙感圖像表明，火星上的地質活動實際上非常活躍，很快就推翻了前面的觀點。火星的山峰比珠穆朗瑪峰（Mount Everest）還要高，上面的火山口證明它們是古老的火山。火星上的峽谷繫統，比科羅拉多大峽谷（Grand Canyon）還要更長、更深。洪水的切割範圍，比地球上的任何地方都要大得多。所有這一切，對地質學家來說都具有吸引力。那麼，生命呢？“海盜號”探測器試圖回答火星土壤中是否有微生物的問題，但無法確切證明它們存在與否。
後來，搭載多光譜相機和許多其他傳感器的軌道器，繪制了火星表面礦物和近表面水的分布圖。我們漸漸認識到火星環境是如何被改變的。在遠古時期，火星上的大氣層比現在更厚，氣候也更加溫暖濕潤。
現在，火星車正陸續穿越火星表面，充當野外地質學家，尋找曾有利於生命繁衍的證據，尤其是在那些古老的湖泊中。
雖然，機器人探測器能力很強，但它們隻不過是牽引載人探測火星的先行者。原本，人類登陸火星隻存在於科幻小說中，如今，這很快就會成為現實。我們雖不能確定人類什麼時候纔能在火星上踏出步，但踏出步的人或許已經出生了。本書或許有助於激發他們探索火星的熱情！