“水手9号”到达火星后，通过变轨进入了距离火星表面约1300公里的轨道上。“水手9号”的探测发现了火星地貌的南北半球不对称性。在南半球，存在大量古老的陨石坑，在北半球则地势相对平坦，两种地貌特征的交汇地带则是不规则的陡坡和低矮的小山。“水手9号”还发现，火星南半球存在酷似干涸河床的地貌，暗示火星过去可能曾经存在河流，启发科学家们进一步对火星上是否存在或曾经存在水进行探测。

1975年8月和9月，美国相继发射了“海盗1号”和“海盗2号”探测器。约一年之后，两艘探测器的着陆器相继在火星表面成功着陆，开启了火星着陆探测的新阶段。和后来人们熟悉的火星车有所区别的是，这两个着陆器在着陆之后就不能移动了，只能进行着陆点当地的探测。两台着陆器着陆后，记录下了两次全球性的尘暴天气。人们惊奇地发现，原来火星稀薄的大气也能形成非常高的龙卷风。两艘“海盗号”飞船观察到火星上有许多巨大的沙丘和丘陵，这些地貌可能是在风力的作用下形成的。在对火星探测之前，人们一直幻想着火星上也许存在着建立了文明的智慧生物，不少科幻小说都以火星人大战地球人为题材展开。而两艘“海盗号”的分析表明，至少在采样臂能够到达的范围内，没有发现任何微生物，更不用说活蹦乱跳的火星人了。

寻找水与生命存在的痕迹

随着美苏太空竞赛的偃旗息鼓，在两艘“海盗号”飞船之后，火星探测进入了暂时的沉寂。直到上世纪90年代，美国才又重新掀起了探测火星的热潮。

由于地球和火星之间的飞行必须沿着一条被称为“霍曼转移轨道”的路线飞行，而能够成功到达火星又要求地球和火星的相对位置刚好合适，因此向火星发射飞行器的窗口每26个月才会出现一次。从1996年至今，每当向火星发射飞行器的窗口出现时，美国几乎都会向火星发射一对探测器。其中，一艘探测器在火星上着陆，对火星的各个特性进行细致的就地探测，另一艘探测器围绕火星飞行，使科学家们获取对火星全球特征的认识。此外，环绕火星飞行的探测器还是着陆探测器的“信使”，承担着陆探测器和地区的通信中继任务。

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