火星探测的主要科学问题

  
?
一、火星探测的历程与未来计划
?
自上世纪60年代首次实现火星探测开始,迄今为止,一共进行了38次火星探测,成功17次。火星的探测取得了大量有价值的成果。
火星探测可以划分第一次高潮、宁静期、第二次高潮三个阶段:
第一次高潮(1960~1975年):前苏联“火星探测器”系列、“火星号”系列 和“宇宙号”系列;美国1964~1971年“水手号”系列和1975年“海盗-1、2”探测器。
火星探测宁静期(1976~1992年):约17年时间内只有前苏联1988年进行了火卫1的探测。
第二次高潮(1992年~现在):1992年美国发射了“火星观察者”探测器,相继于1996年发射了“火星全球勘测者”探测器和“火星探路者”探测器,特别是进入21世纪以来,美国、欧空局等都实施了火星探测,并制定了详细的探测规划,目前已经完成发射的有美国的火星奥德赛轨道器勇气号/机遇号探测器,火星侦察轨道器以及欧空局的火星快车等探测器,掀起了火星探测的又一次高潮。
?
二、火星探测的主要成就
?
通过40多年的火星探测,对火星基本物理参数、火星空间与表面环境、大气层、电离层、磁层、地形地貌与地质构造、火星表面物质(岩石、矿物与化学元素)、火星内部结构等方面取得了巨大的成就。
根据已有的探测成果,火星曾经有过一个统一的偶极磁场,现演化为多极子磁场;有过浓密得多的大气圈,现演化为极稀薄的大气圈;有过液态水和水的地质作用,表面水圈的消失不明,尚未探测到沉积岩的发育;表面有过很适宜的温度,有可能发育过生命。
早期内部有足够的热能,地质-火山作用活跃,但缺乏酸性岩;火星的演化历史比月球复杂,但比地球简单。
?
三、我国火星探测“探”阶段的建议:
?
我国深空探测的战略方向与发展规划必须与嫦娥一、二、三期工程有机结合,相互促进,协调发展,形成我国统一的深空探测国家战略与发展计划。
我国有能力力争在实现绕月探测之后,开展首次绕火星探测;在实现月面软着陆与月球车巡视探测(2012年)的基础上,可适时开展首次火星软着陆与火星车巡视探测;在实现月球自动采样返回(2017年)的基础上,发射火星软着陆器探测与自动采样返回)。
积极开展国际合作,使我国的火星探测融入国际主潮流。
?
火星探测的科学问题
?
新世纪火星探测的科学问题主要是:
(1)进一步探测近火星空间和火星表面的环境——火星磁层、电离层、磁场和重力场的特征;
?(2) 检测火星大气层的结构,成分、气象和气候特征及其变化规律,寻找过去气候变化的证据,研究火星气象与气候的演化历史及未来变化趋势;
?(3)精细探测火星地形、地貌、地质构造、土壤与岩石的矿物与化学成分特征,特别是沉积岩的分布范围、区域、岩性和年龄,冰物质的分布与变化特征,火星水体产生、演化与消失过程以及现今埋藏部位;
?(4)火星内部结构的探测及与地球的对比研究,探讨类地行星的演化史;
?(5)寻找火星生命存在的间接证据(火星的水体与大气层的甲烷);
?(6)在火星上建立观察站和实验室,探测火星资源。
?
?
我国火星探测的主要科学目标:
?
1、基础性的系统探测:
在进行火星电离层、大气层、地形地貌、地质构造、内部结构和物理场探测的基础上,获得高精度火星三维影像和勘测火星表面各类岩石的分布及其成份特征,研究火星的形成演化历史;在学科发展上,建立和发展火星学,比较行星学和太阳系演化学。
2、重点突破性的探测:
1〉开展火星古海洋与古水系的研究,恢复火星的古地理和古环境,研究火星水体的演化特征。探测地下水的埋藏位置、深度与分布。