火星形貌
火星和地球一样拥有多样的地形，有高山、平原和峡谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布。由于重力较小等因素，地形尺寸与地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有着强烈的对比：北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高地，而两者之间以明显的斜坡分隔；火山地形穿插其中，众多峡谷亦分布各地，南北极则有以干冰（固态的二氧化碳）和水冰组成的极冠，风成沙丘亦广布整个星球。
高原火山
火星的火山和地球的不太一样，除了重力较小使山能长的很高之外，缺乏明显的板块运动，使火山分布是以热点为主，不像地球有火环的构造。火星的火山主要分布于塔尔西斯高原、埃律西姆地区和零星分布于南方高原上，例如希腊平原东北的泰瑞纳山（TyrrhenPter）。
火星地形图中，在西半球耸立一个醒目的特征，中央即为塔尔西斯高原，高约14公里，宽过6500公里，伴随着盛行火山作用的遗迹，包含五座大盾状火山，包括太阳系最大的奥林帕斯山，[4]有27公里高，600公里宽。其他四座包括艾斯克雷尔斯山、帕弗尼斯山、阿尔西亚山和亚拔山——以体积和1600公里的直径来看是太阳系最大的山。艾斯克雷尔斯山高度大约18225米，曾被误认为是火星最高的山，帕弗尼斯山高度也超过14千米，阿尔西亚山高度大约17.7千米，火山口直径大约116千米，亚拔山在塔尔西斯高原最北边，基座宽达1600千米，但是最高点只有6000米，不过火山口直径却有136千米，是五大火山中最大的一个。在大火山之间亦散布着零星的小火山。火星的另一端还有一个较小的火山群，以14.127公里高的埃律西姆山为主体，北南各有较矮的赫克提斯山和欧伯山。奥林匹斯山在地表上的高度有27千米（88600英尺），是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过600千米，中心的火山口直径超过80千米，并由一座高达6千米（20000英尺）的悬崖环绕着。
Thrsis：火星表面的一个巨大凸起，有大约4000千米宽，10千米高。VllesMrineris：深2至7千米，长为4000千米的峡谷群。：处于南半球，6000多米深，直径为2000千米的冲击环形山。火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。环形山的成因有很多：如陨石撞击坑，火山口。
火星地形
在火星的南半球，有着与月球上相似的曲型的环状高地（左图）。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原组成。这些平原的形成过程十分复杂。南北边界上出现几千米的巨大高度变化。形成南北地势巨大差异以及边界地区高度剧变的原因还不得而知（有人推测这是由于火星外层物增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的）。一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。这个疑点将由火星全球勘测者来解决。
火星轨道激光测高仪绘制的地形图，南半球为高地，北半球为低地
峡谷
一提到火星的峡谷，可能会认为是由水造成的，但事实不只如此。除了水，还有由火山活动形成的。由水造成的又可能是洪水短时间冲刷成的、稳定的流水侵蚀成的、或由冰川侵蚀而成；但火山活动所喷发的熔岩流亦可造成熔岩渠道（LvChnnel）。另一个例子则是地壳张裂造成，如水手峡谷。
2001火星奥德赛号拍摄的水手峡谷
撞击坑
欧洲航天局（ESA）公布了火星奥尔库斯陨石坑（OsPter）的最新照片，这是一个狭长形陨坑地形，位于火星赤道附近，看上去如同火星表面的一道“伤疤”。
火星奥尔库斯陨坑长约380公里，宽约140公里
奥尔库斯陨坑位于火星东半球的埃律西昂火山（ElysiMns）和奥林匹斯火山（OlypsMns）之间，科学家认为该陨坑形成的最佳解释是该区域遭受了一次小行星倾斜碰撞，一颗小行星以非常小的角度划过火星表面。这个陨坑长约380公里，宽约140公里，陨坑边缘突起高度比周边平原高1600米以上。陨坑底部比周边平原低大约800米。“pter”通常用于描述深遂、复杂或者不规则外形的火星陨坑，虽然奥尔库斯陨坑以此命名，但科学家并不知道它的真实来历。
也许，奥尔库斯陨坑最初是一个较大的圆形碰撞陨坑，随着多年以来的地质结构变化和挤压作用，使得该陨坑发生了变形；或者这个陨坑是由于一系列的不同小行星碰撞所导致的。奥尔库斯陨坑存在地质构造作用力的证据来自大量的“地堑”，在陨坑边缘有像峡谷裂缝一样的结构。这些“地堑”最大宽度为2.5公里，方向呈东西走势，仅存在于陨坑边缘和周边环绕区域。靠近陨坑底部中心的暗色阴影是凹地形成的，这或许是形成于风力作用过程，一些较小的碰撞事件所溅起的暗色物质经风力作用在凹地进行了重新分配。
在Bnneville撞击坑旁的勇气号火星车
火星表面的新撞击坑
火山口
2015年5月21日，科学家们在火星表面发现巨型火山遗迹，这个火山口长40公里，宽30公里，深度达1750米。专家们认为，它可能由30亿年前的火山喷发形成，其规模可与地球上的黄石（Yellstne）火山相当。
欧洲航天局（ESA）的“火星快车”号（MrsExpress）上的高分辨率立体相机于2014年11月26日拍摄了照片，重点是火星北部“阿拉伯高地”（ArbiTerr）的SilePter地区。这些类似火山坑的地区发现于火星北部高地，科学家们认为，30多亿年前，火星可能曾发生大规模火山喷发，火山灰和岩浆涌出地面，留下诸多痕迹。SilePter地区由两个巨大的嵌套式火山坑组成。外面的火山坑长40公里，宽30公里，最深处达1750米。欧洲航天局称，科学家们认为SilePter以及阿拉伯高地的很多地方都是火山口，即火山坍塌的中心，并且这些火山可能都是超级火山。[5]
火山口
洞穴
火星勘测轨道飞行器和机遇号火星车分别发现火星表面曾有水以及火星可能有地下水的线索。日前，美国科学家借助奥德赛火星探测器又在火星上发现了7个奇特洞穴。这七个洞穴分布在火星阿尔西亚火山的侧面。洞口宽度在100米到252米之间。由于洞口基本观测不到洞底，科学家们只能估算出这些洞至少有80米到130米深。这些洞穴的发现具有重要意义。首先，如果火星上曾有原始生命形式存在，这些可能是火星上仅有的能为生命提供保护的天然结构。其次，如果条件适宜，这些洞穴将来可能作为人类登陆火星之后的居住点。每当夏季，这些洞穴里就会冒出甲烷，更增加了洞穴中存在生命体的可能性。
火星表面7个奇特洞穴
板块运动
根据一项研究表明，板块运动在火星地质历史中可能占有重要地位，这一观点和传统看法相悖。此前科学界一般认为由于火星太小，其较快的内部冷却速度不允许它存在板块活动。
在这项研究中，科研人员认为火星奥林匹斯火山西北侧的一大片区域可能保存着板块活动的证据。这片区域存在大量的山脊和断崖。专家认为“这是火星在过去25万年间存在板块活动的证据”。传统观点认为火星由于体积质量均远小于地球，内部会很快冷却，因此在较近的历史时期不应当存在需要靠岩浆驱动的板块活动。
但专家称已找到切实的证据来证明火星表面的很多地貌特征和板块活动有关，甚2019仍在发生作用，他的研究主要借助于两艘美国火星探测飞船拍摄的图像，即火星奥德赛和火星勘测轨道器。他表示，很多的图像之前都没有得到详细的研究。这些图像中显示大量的断崖、褶皱和阶地构造，如果这些构造放到地球上，将是地质学家眼中经典的板块运动特征。另外一些照片中有弯弯曲曲的沟槽，这同样和构造运动有关系。他说：“这是典型的活跃构造活动的表现。所有这一切，如果放在地球上，也会毫不犹豫地指出，说它是活跃的。”如果这一研究结果获得证实，它将大大增加火星上存在生命的可能性。因为板块运动将有助于碳循环的进行，而碳是构成生命必不可少的元素。
美国地质调查局绘制的火星地质地图
一般，研究人员倾向于将这些地貌特征归结于诸如滑坡等事件，但尹安教授绝非仅有的一位认为火星存在板块运动的科学家。他们中有一部分专家认为火星表面那一长串笔直的火山锥就是板块活动的表现。其中最明显的一处就是位于奥林匹斯山附近的三座巨型火山，它们一起构成了火星塔尔西斯高原的主体。这也是尹安教授重点关注的区域。研究中，尹安教授同样注意到了火星表面巨大的水手谷，这是太阳系中最大的峡谷系统，长2800英里（4500公里），深达7英里（11000米）。此项研究同样将其视作一处构造地貌。
火星极地冰冠
观测资料
火星的火红色，自古就吸引着人们，而古希腊更是称之为战神。此时人们观测火星就和其他天体般，大部分是为了占星，而为了科学目的主要在17世纪之后，如开普勒探索行星运动定律时就是依据了第谷积累的大量而精密的火星运行的观测资料。
乔瓦尼·斯加帕雷里所绘之火星地图。望远镜发明后，人们对火星可以进行更进一步的观测。第一个使用望远镜观测星空的伽利略所见的火星只是一个橘红小点，然而随着望远镜的发展，观测者开始辨别到一些明暗特征。惠更斯依此测出火星自转周期约为24.6小时，他亦为首次纪录火星南极冠的人。一开始由于各人各自观测，意见亦不一致，地名也未统一（例如用绘制者名字命名）。后来意大利的乔瓦尼·斯加帕雷里（hiprelli）统合了各家说法而绘制了一个较可信的地图，地名取自地中海、中东等的地名和圣经等作为来源，而其余则依照旧有的观念：暗区被认为是湖（s）海（re）等水体，如太阳湖（Sliss——LkeftheSn）、塞壬海（MreSiren——theSefSirens）、最明显的暗大三角——大塞地斯（SyrtisMjr）；而亮区则是陆地，如亚马逊（Aznis）。这个命名系统一直延续下来。
当时，斯加帕雷里和同期观测者一样，观察到了火星表面似乎有一些从暗区延伸出的细线，因为对于暗区是水体的传统，这些细线命名为水道nli）。而后来观察到暗区会在冬季时缩小、夏季时扩张，有人提出暗区是植物覆盖、而暗区的扩大缩小则是消长所引起的，改变以往认为暗区是水的说法。帕西瓦尔·罗威尔（PeivlLell）亦观察到，并宣称那些“水道”其实是人工挖掘的“运河”，用来灌溉植物，因为水道应太细不可见，而看到的细线应是灌溉出的大片植物。风靡大众的火星科幻和火星人即源于此。不过这些细线大多已证明是不存在的，部分则是峡谷或陨石坑后延伸出的深色沙子。而火星表面颜色的改变则是因为沙被风吹移，或发生火星尘暴。
2020年7月，太空爱好者组织ElderFxentries将NASA几个火星探测器从火星表面捕捉到的数千张图片拼接在一起，创造出了4K全景图，并通过平移来创造出类似于实时视频的效果[19]。
2021年3月4日，国家航天局发布3幅由中国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的高清火星影像图，包括2幅黑白图像和1幅彩色图像[36]。3月26日，国家航天局发布2幅由中国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的南、北半球火星侧身影像。图像中，火星呈“月牙”状，表面纹理清晰。南半球影像由天问一号中分辨率相机于BJ时间2021年3月16日拍摄，此时环绕器轨道高度约1.12万公里；北半球影像由天问一号中分辨率相机于BJ时间2021年3月18日拍摄，此时环绕器轨道高度约1.15万公里。[37]
2021年12月24日，在火星表面部署的SEIS地震仪，监听到了发生的特殊事件导致的4级地震[49]。
火星影像
2022年4月18日晨，木星、金星、火星和土星从左到右，由低到高，几乎等距排成一条直线，上演“四星连珠”。以BJ同经度地区为例，这里的公众在凌晨4点30分左右向东方地平线附近观看，如果没有遮挡的话，用肉眼就能看到刚刚升起的木星（亮度-2.1等），右上方是异常明亮的金星（亮度-4.2等），再往右上方是红色的火星（亮度1.0等），在最右边可以看到土星（亮度0.9等）。而BJ同经度地区以外，也可以看到这幕“四星连珠”，只是时间点上有些差别。[44]
火星
2022年12月1日10时，火星将运行至本次会合周期内最接近地球的地点。中国公众可以欣赏到近两年来视直径最大的火星。[50]
2023年4月24日，在2023年“中国航天日”主场活动启动仪式上，国家航天局和中国科学院联合发布了中国首次火星探测火星全球影像图。天问一号任务环绕器中分辨率相机，于2021年11月至2022年7月历时8个月，实施了284轨次遥感成像，对火星表面实现了全球覆盖。地面应用系统对获取的14757幅影像数据进行处理后得到火星全球彩色影像图。[56]
中国首次火星探测火星全球影像图
中国地名
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