“天问”问什么

“天问一号”发射成功，开启问天之旅。“天问一号”明年将降落火星进行自由巡视探测。那么，“天问一号”会执行哪些科学任务？

从上世纪90年代至今，国际火星探测以发展新技术和获得科学发现为主要驱动力，催生了火星探测的高潮，并取得了巨大进步。在科学研究方面，国际上通过不同探测形式与任务，在火星轨道运动规律与参数、火星大气、火星地形地貌与地质构造等多方面取得了丰富成果。

“好奇心是驱使人类探索的不竭动力。‘天问一号’想要探究的这些科学目标基本涵盖了学界长期以来对火星感兴趣的方面。”中国地质大学（武汉）行星科学研究所教授肖龙表示，虽然国际上曾多次探测火星，传回了许多宝贵数据，但是火星还有很多未知之处、未解之谜，需要我们一步步探索。

在太阳系之中，火星与我们地球是非常接近的一颗星球，了解火星的前世和未来，对地球未来的变化也具有一定的应对措施。

据悉，“天问一号”由环绕器和着陆巡视器组成，总重量约5吨。有效载荷包括相机、次表层探测雷达、矿物光谱探测仪、磁强计、离子与中性粒子分析仪、表面成分探测仪、气象测量仪等。这些科学仪器将为我国火星探测任务在火星形貌、物质组成、地质构造、磁场、大气环境等多个方面的探测奠定坚实基础。

“天问一号”的主要任务是利用环绕器对整个火星进行全面广泛的勘测，并将巡视器送到有科研价值的表面位置，进行高精度、高分辨率的详细调查。具体来说，“天问一号”的科学目标包括绘制火星形态和地质结构图；调查火星表面的土壤特征和水冰分布；分析火星表面的物质组成；测量电离层和火星地表气候及环境特征；探索火星的物理场（电磁场、引力场）和内部结构。

“人类最关心的问题就是火星上的水和生命。”中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室研究员邸凯昌表示，火星的水环境演化是多年来科学探测的核心目标之一。

邸凯昌指出，以往火星形貌、矿物等相关研究显示，火星历史上是存在大量液态水的，甚至可能曾存在广阔的海洋，但现在火星为何变成了干枯的“沙漠星球”，以前的水如何形成，后来又如何消失？火星作为太阳系中与地球最相似的行星，它的今天是否将预示着地球的明天？这些重大的科学问题都有待解答。

为了绘制火星的地质结构图，环绕器和火星车都配备了探地雷达。环绕器上的雷达可以“看透”几千米深的地层，而火星车上的雷达虽然看不到这么深，但分辨率却能达到厘米级。这或许能帮助我们了解火星地表以下的水冰分布。

“天问一号”另一项激动人心的任务是探测火星的磁场。目前有理论认为，火星曾拥有和地球类似的磁场。然而随着火星内核中熔融的铁逐渐冷却，它的磁场也逐渐减弱甚至消失。失去了地磁场的火星被暴露于太阳风和辐射下，并导致其失去了地表水和大气。火星的磁场究竟发生过怎样的变化？“天问一号”环绕器与火星车将为我们提供更多的证据。

邸凯昌表示，我国探测器的着陆区设计在相对平坦、地貌类型比较丰富、科学研究价值很大的地区，该区域是一块其他国家尚未到过的“处女地”，我国火星车在着陆区首次获得高分辨率、高精度、多载荷数据，将会支撑形貌与地质构造、矿物、次表层结构与水冰分布、表面气象特征等多方面科学研究取得突破。环绕器和着陆巡视器搭载的矿物光谱仪、高能粒子分析仪、激光击穿光谱仪等多种仪器，还将帮助远在地球的科学家研究火星岩石、土壤和大气的成分，更好地了解火星环境。