7月23日，我國首個火星探測器由長征五號遙四運載火箭從海南文昌航天發射場發射升空。我國首次火星探測任務“天問一號”正式實施。

“天問一號”是我國邁向比月球更遠的深空探測的第一步，舉國關注。那么，“天問一號”究竟問什么?

未知 人類探索永恒話題

除了實現火星制動捕獲、探測器進入/下降/著陸/巡視、遠距離測控通信等工程目標外，“天問一號”還肩負著很多科學任務。

中國科學院國家空間科學中心王赤院士等人在7月13日《自然·天文學》期刊上發表的文章《中國首次火星探測任務》詳細介紹了這5大科學目標，分別是研究火星形貌與地質構造特征、表面土壤特征與水冰分布、表面物質組成、大氣電離層及表面氣候與環境特征、物理場與內部結構。

“好奇心是驅使人類探索的不竭動力。‘天問一號’想要探究的這些科學目標基本涵蓋了學界長期以來對火星感興趣的方面。”中國地質大學(武漢)行星科學研究所教授肖龍在接受科技日報記者采訪時表示，雖然國際上曾多次探測火星，傳回了許多寶貴數據，但是火星還有很多未知之處、未解之謎，需要我們一步步探索。

“人類最關心的問題就是火星上的水和生命。”中國科學院空天信息創新研究院遙感科學國家重點實驗室研究員邸凱昌告訴科技日報記者，火星的水環境演化是多年來科學探測的核心目標之一。

邸凱昌指出，以往火星形貌、礦物等相關研究顯示，火星歷史上是存在大量液態水的，甚至可能曾存在廣闊的海洋，但現在火星為何變成了干枯的“沙漠星球”，以前的水如何形成，后來又如何消失?火星作為太陽系中與地球最相似的行星，它的今天是否將預示著地球的明天?這些重大的科學問題都有待解答。

“為了進一步探索火星是否存在或滿足生命的生存代謝條件和需求，以往幾乎每個探測火星的發射窗口，國際上都有發射任務，來探索這些未知。”中國科學院國家天文臺研究員平勁松舉例說，火星可能存在生命的環境狀態，除了有機低分子外，是否存在局部豐富的有機大分子，在哪里可以碰巧發現火星低端生命的化石甚至真實的存在?

他還指出，火星的內部構造是否可以確保存在熱源，以及內部熱源是否足夠穩定并滿足火星表面能量平衡的需求，沒有磁層的火星大氣是否足夠抵擋太陽風和高能宇宙線對環境的破壞?這些謎題都需要一步步探索。

值得強調的是，“有些方面，如火星形貌等研究，雖然以往也積累了較多數據，但再次探測仍有重要意義。原因在于火星本身是個活躍的星球，以前‘看’到的景象現在可能已經發生變化，如隕石坑斜坡上的季節性復現條紋、新的風蝕和流水地貌等。”肖龍表示，這次我國的火星探測并非以往探測的單純重復行為，可能挖掘出更多有關火星動態變化的信息。

突破 瞄向“探火”未竟之地

“成功實現繞、落、巡‘三合一’工程目標，并獲取大量的科學探測數據，為實現科學目標奠定了基礎。充分分析這些數據，挖掘數據中蘊含的信息，進行多學科的深入研究，才能真正實現最初設立的五大科學目標。”邸凱昌指出，數據分析和研究有多種方法，不同學科領域各有特色。以火星形貌研究為例，往往通過遙感數據解譯分析、數值模擬或物理模擬實驗、火星與地球類似形貌對比研究等多手段、多角度“還原”火星形貌特征和形成過程。

“數據分析和研究過程中還需要多學科、多團隊的密切合作，如此才能較為系統地認識火星的真實面貌。”邸凱昌說。

這次探測任務有可能在哪些方面取得突破?相信很多人都會有此疑問。

在平勁松看來，我國完全自主開展的繞、落、巡火星探測任務，是一個偉大的壯舉。然而歷史上火星探測的成功概率大約在一半左右，如何順利抵達火星以及順利降落到火星表面，為后續火星和其他行星探測工程計劃積累豐富經驗，將是最大的收獲。

平勁松表示，以往十多年的月球探測和空間科學探測過程中，我國工程師和科學家在行星與地球遙感、空間物理、月球與行星地質、行星大氣和行星物理等領域，積累了豐富的探測技術手段，培養了高層次的科學研究隊伍，這次火星探測預期有機會在上述方面取得令世人矚目的進展。

邸凱昌告訴記者，據現有公開資料顯示，我國探測器的著陸區設計在相對平坦、地貌類型比較豐富、科學研究價值很大的地區，該區域是一塊其他國家尚未到過的“處女地”，我國火星車在著陸區獲得高分辨率、高精度數據，將會支撐形貌與地質構造、礦物、次表層結構與水冰分布、表面氣象特征等多方面科學研究取得突破。

肖龍認為，“天問一號”的成功實施，還將極大地激發更多年輕人投入深空探測和行星科學研究的熱情，加速我國在相關領域科研團隊的壯大，為后續天問系列探測計劃的實施奠定基礎。(實習記者 于紫月)

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