生命 “傲娇”的火星能否回答地外生命这个“终极之问”？
5月15日，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。作为地球在太阳系的“行星近邻”，火星上首次留下中国人前来拜访的印迹。
自古以来，变幻莫测、荧荧如火的火星，在峻冷星空中的“傲娇”身姿，就吸引了人类关注的目光。从颜值到性格，火星浑身上下都充满了科学谜团，这正是火星最大的魅力所在。
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北半球上方火星影像。北半球影像由“天问一号”中分辨率相机于北京时间2021年3月18日拍摄，此时环绕器轨道高度约1.15万千米。新华社发（国家航天局供图）
火星大气和气候存在许多研究难点
据著名天体与地球化学家、中国科学院院士欧阳自远在其主编的《火星科学概论》一书中介绍，对于任何行星而言，要了解其形成与演化，首先必须要了解其表面与空间环境、形貌构造、物质成分和内部结构这四大科学内涵。
人类开展火星探测的科学聚焦点，首先是火星表面与空间环境。因为对于火星航天器、科学仪器、乃至未来登上火星的航天员来说，火星空间辐射环境异常危险。
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↑这张自然色照片反映了火星的真实颜色。
火星空间辐射的来源主要有两个：银河宇宙线和太阳高能粒子事件。由于火星大气密度只有地球大气的1%，且火星没有任何全球性的内禀磁场来阻止高能粒子的“轰击”，火星探测器等很容易受到空间辐射的损害。
也正是因为没有全球性内禀磁场及其保护，近火星的空间环境与地球空间环境明显不同，火星大气直接受到太阳风等“侵蚀”。尽管目前对火星大气已有相当了解，但有关火星大气及火星气候，还存在许多研究难点。
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移民火星后，人们可能不得不在底下的庇护所中躲避辐射。图片来源Phys.org
火星大气的形成与演化机制，一直是国际火星研究的核心问题。探寻火星大气是否也像地球大气层那样，存在对流层、平流层等层次结构，是火星表面与空间环境研究的重要内容。
火星上频繁发生的强大尘暴，是火星大气运动的一个特色。火星风场的特性、及其短期、长期的时空变化规律、火星尘暴形成与扩散机制、控制因素、活动规律等，是目前火星环境研究的热点。
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尘暴（dust devil）（图片来源：NASA）
太阳风与火星大气的耦合机制，目前在学术界也存在争议。学术界大多认为热辐射是火星大气运动的主要驱动力，但电化学的重要作用也得到越来越多的认可。
火星的形貌构造、
物质成分、火山地震等都待研究
火星的“颜值”--地形地貌与地质构造，是外力和内力综合作用的结果。
火星平坦的北半球与凹凸不平的南半球，反映出怎样的地质作用？布满火星表面的古水流体系，是在什么时候怎样形成的？火星上的古河床、熔岩流、风蚀构造等地貌特征，反映了火星地质演化历史的哪一个阶段、什么样的气候特征？
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国家航天局发布3幅由我国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的高清火星影像图。新华社发（国家航天局供图）
火星上布满了各种类型的环形山，哪些是撞击成因，哪些是火山成因？其大小分布等反映出不同历史时期怎样的撞击历史？这些撞击历史对火星自身演化进程有多大影响？对包括地球在内的其他类地行星又有什么启示？
火星岩石和矿物种类有多少？分布情况如何？特别是沉积岩含水矿物的分布情况如何？暴露在火星表面的这些物质，受到太空风化、流水侵蚀等外界作用的何种影响？这些反映火星在其漫长的地质历史时期如何演变的信息，目前科学家知之甚少。
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这是国家航天局公布的“天问一号”拍摄的高清火星影像图。新华社发（国家航天局供图）
与所有类地行星一样，火星表面同样覆盖着一层松散堆积物，即通常所说的土壤层。它不但是火星外壳参与外动力地质作用最活跃的部分，更是火星内部物质演化在其表面的最终体现；是了解火星化学演化历史最直接、最基础的样本，是火星在其地质史上水的作用载体，更可能存在生命的信息储存库。因此，火星土壤成分、组成结构、厚度及空间分布，也是目前火星探测的重点。
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