我們現在知道雖然火星目前可能非常寒冷，非常乾燥，而且非常不適合居住，但情況並非總是如此。更重要的是，火星和地球實際上有很多共同之處。

在兩個行星之間，在尺寸，傾斜度，結構，成分，甚至表面上存在水方面都有相似之處。

尺寸，質量和軌道：

就它們的大小和質量而言，地球和火星是完全不同的。地球平均半徑為6371千米，質量為5.97×10 的24次方千克，是太陽系中第五大和第五大質量的行星，也是最大的類地行星。與此同時，火星赤道半徑約為3,396公里（極地地區為3,376公里），相當於大約0.53個地球。然而，它的質量僅為6.4185 x 10 的23次方千克，約為地球的15％。

同樣，地球的體積是一個巨大的1.08321 x 10 的12次方 km 3，其產量為1,083億立方千米。相比之下，火星的體積為1.6318 x 10 的11次方 km 3（1630億立方千米），相當於0.151地球。在這種尺寸，質量和體積的差異之間，火星的表面重力為3.711 m / s 2，佔地球的37.6％（0.376 g）。

就它們的軌道而言，地球和火星也是完全不同的。例如，地球繞太陽運行的平均距離（又稱半長軸）為149,598,261公里 - 或一個天文單位（AU）。該軌道具有非常小的偏心率（約0.0167），這意味著它的軌道範圍從近日點的147,095,000千米（0.983 AU）到遠日點的151,930,000千米（1.015 AU）。

距離太陽（遠日點）最遠的距離，火星的軌道距離約為249,200,000,000千米（1.666 AU）。在近日點，當它最接近太陽時，它的軌道距離約為206,700,000,000千米（1.3814 AU）。在這些距離上，地球的軌道週期為365.25天（朱利安為1.000017年），而火星的軌道週期為686.971天（1.88地球年）。

然而，就他們的恆星旋轉（行星在其軸上完成一次旋轉所需的時間）而言，地球和火星再次在同一條船上。雖然地球需要精確23小時56米和4秒來完成單個恆星旋轉（0.997地球日），但火星在大約24小時40分鐘內完成相同的操作。這意味著一個火星日（又名Sol）非常接近地球上的一天。

火星的軸向傾斜與地球非常相似，與其軌道平面傾斜25.19°（而地球的軸向傾斜剛好超過23°）。這意味著火星也會經歷類似於地球的季節和溫度變化（見下文）。

結構和組成：

地球和火星在它們的基本構成方面是相似的，因為它們都是類地行星。這意味著兩者都在緻密的金屬核心和覆蓋的地幔和由不太緻密的材料（如硅酸鹽岩石）組成的地殼之間進行區分。然而，地球的密度高於火星 - 5.514 g / cm 3，相比之下3.93 g / cm 3（或0.71地球） - 這表明火星的核心區域包含的元素比地球更輕。

地球核心區域由一個半徑約為1,220 km的實心內核和一個半徑約為3,400 km的液體外核組成。內核和外核均由鐵和鎳組成，具有微量的較輕元素，並且它們一起增加了與火星本身一樣大的半徑。目前的火星內部模型表明其核心區域半徑約為1,794±65公里（1,115±40英里），主要由鐵和鎳組成，硫含量約為16-17％。

兩個行星都有一個圍繞其核心的硅酸鹽外殼和一個固體材料的表面外殼。地球的地幔 - 由略微粘稠的物質的上地幔和更堅固的下地幔組成 - 厚約2,890公里（1,790英里），由富含鐵和鎂的硅酸鹽巖組成。地殼的平均厚度為40公里（25英里），由富含鐵和鎂（即火成岩）和花崗岩（富含鈉，鉀和鋁）的岩石組成。

相比之下，火星的地幔非常薄，厚度約為1,300至1,800公里（800-1,100英里）。與地球一樣，這個地幔被認為是由硅酸鹽巖組成，與地殼相比富含礦物質，並且部分粘稠（導致形成表面的對流）。與此同時，地殼平均厚度約為50公里（31英里），最大長度為125公里（78英里）。相對於兩顆行星的大小，這大約是地殼的三倍。

因此，由於它們作為陸地行星的共同地位，這兩顆行星的構成相似。雖然它們在金屬芯和不太緻密的材料層之間存在差異，但是在它們各自的層的比例厚度方面存在一些差異。

表面特徵：

當談到地球和火星的表面時，事情再一次成為對比的例子。當然，在將藍色地球與紅色星球進行比較時，最明顯的差異就是 - 正如綽號所暗示的那樣。與我們的太陽系中的其他行星不同，絕大多數地球都被液態水覆蓋，大約70％的表面 - 或361,132百萬平方公里（1394.3萬平方英里）。

火星表面乾燥，多塵，並覆蓋著富含氧化鐵的汙垢（又稱鏽，導致其微紅的外觀）。然而，已知極地冰蓋內存在大量濃度的冰水 - Planum Boreum和Planum Australe。此外，永久凍土地幔從極地延伸到大約60°的緯度，這意味著冰水存在於火星表面的大部分地下。雷達數據和土壤樣本也證實了中緯度地區存在淺層地下水。

地球和火星軌道的藝術表現。圖片來源：NASA

至於相似之處，地球和火星都有不同地方變化很大的地形。在地球上，海拔高度和低於海平面，有山地特徵，火山，陡坡（溝），峽谷，高原和深海平原。表面的其餘部分被山脈，沙漠，平原，高原和其他地貌覆蓋。

火星非常相似，其表面覆蓋了山脈，沙質平原，甚至是太陽系中最大的一些沙丘。它還擁有太陽系中最大的山峰，盾形火山奧林匹斯山，以及太陽系中最長，最深的峽谷：Valles Marineris。

多年來，地球和火星也經歷了小行星和流星的許多影響。然而，火星自身的撞擊隕石坑保存得更好，其中許多可追溯到數十億年前。其原因是氣壓低，火星上沒有降水，導致侵蝕速度非常緩慢。然而，情況並非總是如此。

火星表面有明顯的溝渠和通道，許多科學家認為液態水常常流過它們。通過將它們與地球上的類似特徵進行比較，可以認為它們至少部分地由水蝕形成。其中一些通道相當大，長達2,000公里，寬100公里。

因此，雖然它們今天看起來完全不同，但地球和火星曾經非常相似。並且在兩個行星上都發生了類似的地質過程，使它們具有它們目前所具有的各種地形。

氣氛和溫度：

大氣壓力和溫度是地球和火星完全不同的另一種方式。地球有一個由五個主要層組成的密集大氣層 - 對流層，平流層，中間層，熱層和外層。相比之下，火星非常薄，壓力範圍為0.4-0.87千帕 - 相當於海平面地球的1％左右。

地球大氣層也主要由氮氣（78％）和氧氣（21％）以及微量濃度的水蒸氣，二氧化碳和其他氣體分子組成。火星'由96％的二氧化碳，1.93％的氬氣和1.89％的氮氣以及微量的氧氣和水組成。最近的調查還發現了痕量的甲烷，估計濃度約為十億分之30（ppb）。

因此，地球和火星的平均表面溫度之間存在相當大的差異。在地球上，它大約是14°C，由於地理區域，海拔和一年中的時間變化很大。在伊朗盧特沙漠，地球上有史以來最熱的溫度是70.7°C（159°F），而在南極高原的蘇聯沃斯托克火車站，最冷的溫度是-89.2°C（-129°F）。

由於其稀薄的氣氛和與太陽的距離更遠，火星的表面溫度更低，平均溫度為-46°C（-51°F）。然而，由於其傾斜的軸和軌道偏心，火星也經歷了相當大的溫度變化。這些可以在冬季極地時以-143°C（-225.4°F）的低溫形式看到，而在夏季和赤道中午則可以看到35°C（95°F）的高溫。

火星的氣氛也很塵埃，含有直徑1.5微米的顆粒，這使得火星天空從表面看起來呈黃褐色。這個星球也經歷了沙塵暴，它可以變成類似小龍捲風的東西。當灰塵吹入大氣並從太陽昇溫時，會發生較大的沙塵暴。

基本上，地球的氣氛濃郁，富含氧氣和水蒸氣，而且通常溫暖，有利於生命。與此同時，火星一般都很冷，但有時會變得很溫暖。它也很乾燥，很髒。

磁場：

說到磁場，地球和火星彼此形成鮮明對比。在地球上，地球內核旋轉產生的發電機效應，相對於行星的旋轉，產生的電流被認為是其磁場的來源。正如我們所知，這一領域的存在對地球的大氣層和地球上的生命都至關重要。

從本質上講，地球的磁層可以使大部分太陽風的帶電粒子偏轉，否則會剝離臭氧層並使地球暴露在有害輻射之下。該場的強度範圍在約25,000至65,000納米組織（nT）或0.25-0.65高斯單位（G）之間。

地球的軸向傾斜或傾斜度及其與旋轉軸和軌道平面的關係圖片來源Wikipedia Commons

今天，火星在地球的各個區域都有弱磁場，這些區域似乎是磁層的殘餘。這些油田首先由火星全球測量師測量，這表明不同強度的區域最多測量1500 nT（比地球的重量減少約16-40倍）。在北部低地，深衝擊盆地和Tharsis火山省，場強非常低。但是在古老的南部地殼中，不受巨大沖擊和火山活動的干擾，場地強度更高。

這似乎表明火星過去有一個磁層，並且解釋它如何失去它。一些人認為，在重型轟炸過程中，它與大部分火星的大氣層一起受到了巨大沖擊。據推測，這種影響也會擾亂火星鐵芯中的熱流，從而阻止可能產生磁場的發電機效應。

另一個基於美國國家航空航天局研究火星大氣層的MAVEN任務的理論認為，火星在較小的行星冷卻時失去了它的磁層，導致它的發電效應在大約42億年前停止。在接下來的幾億年中，太陽強大的太陽風將粒子從未受保護的火星大氣層中剝離出來，速度比現在大100到1000倍。這反過來又導致火星失去其表面存在的液態水，因為環境變得越來越冷，乾燥，不適合居住。

衛星：

地球和火星的相似之處在於它們都有衛星繞軌道運行。在地球的情況下，這正是月球，我們唯一的天然衛星和地球潮汐的來源。它的存在自史前時代就已為人所知，它在所有人類文化的神話和天文傳統中發揮了重要作用。此外，在評估其他衛星時，其尺寸，質量和其他特性被用作參考點。

月球是太陽系中最大的自然衛星之一，也是那些密度已知的衛星（在木星的衛星Io之後）的第二密度衛星。它的直徑為3,474.8千米，是地球直徑的四分之一; 在7.3477×10 22 kg時，其質量是地球質量的1.2％。它的平均密度為3.3464 g / cm 3，相當於地球的約0.6。所有這一切導致我們的月球擁有的重力大約是地球強度的16.54％（也就是1.62米/秒2）。

月球在地球軌道上變化，從近地點的362,600公里到遠地點的405,400公里。和太陽系內大多數已知的衛星一樣，月球的恆星旋轉週期（27.32天）與其軌道週期相同。這意味著月亮與地球完全鎖定，一邊朝向我們，另一邊朝向我們。

由於對被帶回地球的月球岩石的檢查，主要理論認為月球是在大約45億年前由地球與火星大小的物體（稱為Theia）之間的碰撞產生的。這次碰撞造成了巨大的碎片雲，它們開始在我們的星球上盤旋，最終聚合形成我們今天看到的月球。

藝術家對火星內部的印象圖片來源NASA / JPL

火星有兩顆小衛星，Phobos和Deimos。這些衛星是在1877年由天文學家Asaph Hall發現的，並以神話人物的名字命名。為了與從古典神話中獲得名字的傳統保持一致，Phobos和Deimos是戰神的兒子 - 戰神的希臘神啟發了羅馬神火星。Phobos代表恐懼而Deimos代表恐懼或恐懼。

火衛一的直徑大約為22公里（14英里），當它處於近地點（最接近火星）時火星的距離為9,234.42公里，而當它處於遠點（最遠）時則為9,517.58公里。在這個距離，Phobos低於同步高度，這意味著火星軌道只需要7個小時，並逐漸靠近地球。科學家們估計，在1000萬到5000萬年之間，Phobos可能會撞擊火星的表面，或者分裂成地球周圍的環形結構。

與此同時，Deimos的行程約為12公里（7.5英里），行星的軌道距離為23,455.5公里（近地點）和23,470.9公里（遠點）。它的軌道週期較長，需要1.26天才能在地球周圍完成一次完整的旋轉。火星可能有額外的衛星直徑小於50-100米（160至330英尺），預計在火衛一和Deimos之間會有一個防塵圈。

科學家認為，這兩顆衛星曾經是行星引力所捕獲的小行星。兩顆衛星的低反照率和碳質球粒隕石組成 - 類似於小行星 - 支持這一理論，而Phobos的不穩定軌道似乎暗示了最近的捕獲。然而，兩個衛星在赤道附近都有圓形軌道，這對於捕獲的物體來說是不尋常的。

因此，雖然地球上有一顆相當大而密集的衛星，但是火星有兩顆小而且在相對近距離的軌道上運行的衛星。雖然月球是在相當嚴重的碰撞後由地球自身的碎片形成的，但是火星的衛星很可能被捕獲了小行星。

簡而言之，與地球相比，火星是一個非常小，乾燥，寒冷和塵土飛揚的星球。它具有相對較低的重力，非常小的氣氛和無透氣。事實上，這些年也很長，幾乎是地球的兩倍。然而，這個星球確實有相當多的水（雖然大部分是冰形），具有類似於地球的季節性循環，類似的溫度變化，以及幾乎同樣長的一天。

如果人類想要住在那裡，所有這些因素都必須得到解決。雖然有些可以使用，但其他人必須克服或適應。為此，我們將不得不非常依賴我們的技術（即地形和地球工程）。祝那些有意在某天冒險的人，以及不打算回家的人好運！