火星極冠是指火星南北極有水冰及干冰覆蓋的區(qū)域，包含兩極厚達(dá)數(shù)公里、由水冰組成的高原，是火星上水冰重要儲(chǔ)藏庫。水和二氧化碳借著升華與凝結(jié)來往于極冠與火星大氣之間，是現(xiàn)今火星氣候重要的一環(huán)。
火星極冠會(huì)隨季節(jié)消長，冬季大氣中的二氧化碳凝結(jié)至地表使極冠擴(kuò)張，就如同地球冬季高緯度地區(qū)被雪覆蓋，而夏季干冰升華后剩下的兩極高原則可比擬做地球的南極洲與格陵蘭冰層。前者稱作季節(jié)性極冠，后者稱作永久極冠。
白色斑點(diǎn)
當(dāng)一個(gè)半球上是冬季的時(shí)候，這個(gè)半球的極冠就增大；夏季的時(shí)候則縮小，有時(shí)完全消逝。火星的極冠的主要成分是水冰，也有少量干冰。早在十七世紀(jì)就已為荷蘭學(xué)者克里斯蒂安·惠更斯所發(fā)現(xiàn)。用望遠(yuǎn)鏡觀測，極冠是火星面上最 顯著的標(biāo)志，并隨火星的季節(jié)變化：南北極冠各自在所屬半球的冬天擴(kuò)大，夏天縮小。1898年，英國物理學(xué)家斯托尼設(shè)想極冠的成分是固體二氧化碳(干冰)。在二十世紀(jì)四十年代末、五十年代初，杰拉德·柯伊伯通過分光觀測認(rèn)為極冠是由水冰而不是由干冰組成。“水手號”和“海盜號”探測器對火星兩極地區(qū)進(jìn)行多次考察，確認(rèn)極冠中既有水冰又有干冰。極冠的溫度在－70℃到－139℃之間。火星大氣中有相當(dāng)數(shù)量的二氧化碳在冬季半球的極地凝結(jié)，因而使該半球的極冠面積擴(kuò)大（最大的時(shí)候達(dá)到緯度60°處）。當(dāng)該半球進(jìn)入春天時(shí)，二氧化碳汽化；此后又在另一半球的極地凝結(jié)。水汽由于凝固點(diǎn)較高，便在兩極的高緯度地區(qū)形成范圍較小的永久性極冠。據(jù)估計(jì)，極冠中大約保存有大氣中20%的二氧化碳，而保存的水則比大氣中的多得多。極冠中的水冰，如果全部融化并均勻分布在火星表面，就會(huì)形成一個(gè)10米厚的水層。極地的照片表明，極冠不是整塊的，而有分層的結(jié)構(gòu)。在冰的覆蓋層的邊緣形成一系列的臺階。各層的厚度為10～50米。對這種結(jié)構(gòu)的解釋是：可能是極地受過嚴(yán)重的侵蝕，也可能是火星氣候的冷暖交替引起極冠的融化和凍結(jié)所致。
平均氣壓
為6.1百帕（約等于二氧化碳分壓），此時(shí)二氧化碳的升華點(diǎn)是148K。夏季，北極冠表面溫度可達(dá)205K，足夠使冬季形成的干冰全部升華，再加上測得夏季時(shí)極冠上方大氣所含的水汽已達(dá)飽和，推論出北極永久極冠是由水冰組成；相比之下，南極洲冠夏季表面溫度低于二氧化碳升華點(diǎn)，固南極永久極冠除了主要的水冰，其上還有一層干冰
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