화성은 태양계의 4번째 행성이며, 4개의 지구형 행성 중 하나입니다. 표면의 철의 산화로 붉은색을 띠기 때문에 동양권에서는 불을 뜻하는 화(火)를 써서 화성 또는 형혹성(熒惑星)이라 부르고, 서양권에서는 로마 신화의 전쟁의 신 마르스의 이름을 따 Mars라 부릅니다. 오늘날 영어에서 3월을 뜻하는 March도 여기서 유래되었습니다. 지구와의 평균 거리는 7,800만 km입니다. 화성의 지름은 지구의 1/2 정도입니다. 자전 주기는 24시간 37분 22초로 지구보다 더 깁니다.
매리너 4호가 1965년에 화성을 처음으로 근접 비행을 하기 전까지 과학계 안팎의 사람들은 화성에 대량의 물이 존재하리라고 기대하였습니다. 이러한 기대의 근거는 화성의 극지방에서 밝고 어두운 무늬가 주기적으로 변화한다는 사실이었습니다. 1960년대 중반 이전까지 사람들은 농업을 위한 관개수로가 화성에 있으리라 기대하기까지 했습니다. 이는 사실 20세기 초·중반의 공상과학 작가들의 상상에 영향받은 것으로, 1950년대 이후의 탐사선에 의한 관측으로 화성 운하는 존재하지 않았음이 밝혀졌습니다.
물과 생명체의 발견에 대한 기대로 많은 탐사선들에 미생물을 찾기 위한 센서들이 탑재되어 화성에 보내졌습니다. 화성에서는 다량의 얼음이 발견되었고, 생명체가 존재할 가능성이 제기되고 있습니다. 하지만 화성 표면에서의 액체상태의 물은 낮은 대기압으로 인하여 존재할 수 없다는 것이 밝혀졌습니다. 한편 화성의 극관은 물로 구성되어 있어, 이 극관에 존재하는 물은 화성의 표면을 11m의 깊이로 뒤덮기에 충분히 많은 양이 존재합니다. 2016년 나사는 화성 표면 안에 얼음이 존재할 것이라고 새로운 발표를 하였습니다.
화성의 자전 주기와 계절의 변화 주기는 지구와 비슷합니다. 화성에는 태양계에서 가장 높은 산인 올림푸스 화산이 있으며, 역시 태양계에서 가장 큰 계곡인 매리너스 협곡과 극관을 가지고 있습니다.
화성은 밤하늘에서 붉은 빛을 띠며 맨눈으로도 쉽게 관측이 됩니다. 겉보기 등급은 1.6 ~ 3.0등급이며 태양, 달, 금성, 목성 다음으로 하늘에서 가장 밝은 태양계의 천체입니다.
물리적인 특성
[지구와 화성의 크기 비교]
화성은 붉게 타는 듯한 외형을 가지고 있습니다. 화성의 표면적은 지구의 4분의 1밖에 되지 않으며, 질량은 10분의 1밖에 되지 않습니다. 화성은 두 개의 작은 위성인 포보스와 데이모스를 가지고 있습니다. 화성의 대기권은 매우 얇으며, 표면의 기압은 7.5 밀리바밖에 되지 않습니다. 화성 대기의 95%는 이산화탄소로 덮여 있으며, 이 밖에 3%의 질소, 1.6%의 아르곤과 약간의 산소로 이루어져 있습니다.
지질
궤도선의 관측과 화성 기원의 운석에 대한 분석 결과에 의하면, 화성의 표면은 기본적으로 현무암으로 되어 있습니다. 화성 표면의 일부는 지구의 안산암과 같이 좀 더 이산화규소가 풍부하다는 증거가 있으나 이러한 관측은 규산염과 같은 유리의 존재를 통해서 설명될 수도 있기 때문에 결정적이지는 않습니다. 표면의 대부분은 산화철의 먼지로 덮여있습니다. 화성의 표면에 일시적이나마 물이 존재했다는 결정적인 증거가 있습니다. 화성 표면에서 발견된 암염이나 침철석과 같이 대체로 물이 존재할 때 생성되는 광물이 발견되었기 때문입니다.
비록 화성 자체의 자기장은 없지만, 과거 행성 표면의 일부는 자화된 적이 있음이 관측을 통해 밝혀졌습니다. 화성에서 발견된 자화의 흔적(고지자기)은 지구의 해양지각에서 발견되는 교대하는 띠 모양의 고지 자기와 비교되어 왔습니다. 1999년에 발표되고 2005년에 마스 글로벌 서베이어로부터의 관측 결과의 도움으로 재검토된 이론에 따르면, 이들 지자기의 띠들은 과거에 있었던 화성의 판구조 활동의 증거일 수 있습니다. 극 이동(polar wandering)으로도 화성에서 발견된 고지 자기를 설명할 수 있었습니다.
화성의 내부는 지구와 마찬가지로 화성은 밀도가 낮은 물질로 중첩된 고밀도 금속 중심부로 분화했습니다. 현재 내부 모델은 반경이 약 1,794 ± 65km(1,115 ± 40 mi)인 코어를 의미하며, 주로 유황 16–17%의 철과 니켈로 구성됩니다. 이 황화 철(II) 황화핵 지구의 핵보다 가벼운 원소가 두 배더 풍부하다고 추측됩니다. 중심부는 행성에서 많은 지각과 화산 형상을 형성한 규산염 맨틀에 둘러싸여 있지만, 휴면에 있는 것으로 보입니다. 실리콘과 산소 외에 화성 지각에서 가장 풍부한 원소는 철, 마그네슘, 알루미늄, 칼슘, 칼륨입니다
노아키안 시대는 노아키스 테라의 이름을 따서 붙여진 이름입니다, 화성의 형성으로부터 38억~35억 년 전까지의 시대입니다. 노아키안 시대의 표면은 많은 거대한 크레이터로 덮여 있습니다. 타르시스 벌지는 이 시대에 형성된 것으로 여겨집니다. 이 시대의 후기에는 엄청난 양의 액체 물에 의한 홍수가 있었다고 생각됩니다.
헤스퍼리안 시대는 헤스퍼리안 평원으로부터 이름이 붙여졌습니다. 35억 년 전부터 18억 년 전까지의 시대입니다. 헤스퍼리안 시대의 화성에서는 넓은 용암대지가 형성되었습니다.
아마조니안 시대는 아마조니스 평원의 이름을 따서 붙여졌습니다. 18억 년 전부터 현재에 이르는 시대입니다. 아마조니안 지역은 크레이터가 거의 없으나 상당한 변화가 있는 지형입니다. 올림푸스 화산이 이 시대에 형성되었고, 다른 지역에서 용암류가 형성되었습니다.
마스 익스프레스 오비터의 OMEGA 가시광-적외선 광물학 매핑 스팩트로메터 자료를 기초로 또 다른 시대 구분이 제시되고 있습니다.