火星气候指由火星绕日公转时倾角周期性变化引发的长期气候演变过程。其自转轴倾角变动可达45°，导致两极与赤道接收日照量发生显著波动，形成类似地球的冰期-间冰期循环模式 。火星气候曾经历干湿气候循环，火星勘测轨道飞行器发现表层冰层与沙层交替沉积结构证实了这一点 。祝融号火星车的观测表明，约40万年前末次冰期结束时发生全球性气候转变 。火星大气稀薄（密度不足地球1%）导致昼夜温差达105℃，磁场缺失加速大气流失 。勇气号与机遇号火星车揭示30亿-40亿年前火山活动、撞击事件与短期液态水共同塑造沉积岩层。26亿年前大规模火山活动加剧水冰蒸发，赤道区域多边形地貌显示200万年前仍存在周期性冻融 。祝融号发现火星约7.5亿年前仍有水活动，将火星含水的历史向后推延了数亿年 。大气中甲烷浓度的异常波动为潜在生命研究提供线索 。
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