“天問”問什么

“天問一號”發射成功，開啟問天之旅。“天問一號”明年將降落火星進行自由巡視探測。那么，“天問一號”會執行哪些科學任務？

從上世紀90年代至今，國際火星探測以發展新技術和獲得科學發現為主要驅動力，催生了火星探測的高潮，并取得了巨大進步。在科學研究方面，國際上通過不同探測形式與任務，在火星軌道運動規律與參數、火星大氣、火星地形地貌與地質構造等多方面取得了豐富成果。

“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。

在太陽系之中，火星與我們地球是非常接近的一顆星球，了解火星的前世和未來，對地球未來的變化也具有一定的應對措施。

據悉，“天問一號”由環繞器和著陸巡視器組成，總重量約5噸。有效載荷包括相機、次表層探測雷達、礦物光譜探測儀、磁強計、離子與中性粒子分析儀、表面成分探測儀、氣象測量儀等。這些科學儀器將為我國火星探測任務在火星形貌、物質組成、地質構造、磁場、大氣環境等多個方面的探測奠定堅實基礎。

“天問一號”的主要任務是利用環繞器對整個火星進行全面廣泛的勘測，并將巡視器送到有科研價值的表面位置，進行高精度、高分辨率的詳細調查。具體來說，“天問一號”的科學目標包括繪制火星形態和地質結構圖；調查火星表面的土壤特征和水冰分布；分析火星表面的物質組成；測量電離層和火星地表氣候及環境特征；探索火星的物理場（電磁場、引力場）和內部結構。

“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表示，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。

為了繪制火星的地質結構圖，環繞器和火星車都配備了探地雷達。環繞器上的雷達可以“看透”幾千米深的地層，而火星車上的雷達雖然看不到這么深，但分辨率卻能達到厘米級。這或許能幫助我們了解火星地表以下的水冰分布。

“天問一號”另一項激動人心的任務是探測火星的磁場。目前有理論認為，火星曾擁有和地球類似的磁場。然而隨著火星內核中熔融的鐵逐漸冷卻，它的磁場也逐漸減弱甚至消失。失去了地磁場的火星被暴露于太陽風和輻射下，并導致其失去了地表水和大氣。火星的磁場究竟發生過怎樣的變化？“天問一號”環繞器與火星車將為我們提供更多的證據。

邸凱昌表示，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首次獲得高分辨率、高精度、多載荷數據，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。環繞器和著陸巡視器搭載的礦物光譜儀、高能粒子分析儀、激光擊穿光譜儀等多種儀器，還將幫助遠在地球的科學家研究火星巖石、土壤和大氣的成分，更好地了解火星環境。